Энергетическая оптимизация

Управление спросом на электроэнергию позволяет снизить нагрузки на энергосистему и расходы потребителей

В настоящее время практика управления спросом на электроэнергию пока еще не получила широкого распространения в мире. Даже в ЕС управление спросом на э/э пока лишь начинает внедряться, а регулирующие функции в основном выполняют генерирующие мощности. При этом, по мнению Еврокомиссии, в энергетической политике государств-членов ЕС вопросу управления спросом должно уделяться больше внимания.

Владимир МИХАЙЛОВ

Балансировка нагрузки электросетей предполагает обеспечение постоянного соответствия производства и потребления электроэнергии. В большинстве стран она производится в основном за счет изменения объемов выработки э/э. Но с ростом доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) выработка э/э становится все более неравномерной, а регулирование нагрузки требует все большей гибкости от энергосистемы. Одним из эффективных способов обеспечения нормальной работы энергосетей может служить управление спросом на э/э.

Оно предполагает уменьшение потребления э/э в часы пиковых нагрузок и его увеличение в часы пиковой выработки, например, возобновляемыми источниками э/э. Управление спросом — простой и экономически эффективный способ сократить расходы потребителей на э/э, нормализовать загрузку электросетей и снизить выбросы парниковых газов. Такой вывод содержится в опубликованной Еврокомиссией аналитической записке Incorporing demand side flexibility, in particular demand response, in electricity Markets.

В настоящее время управление спросом на э/э в Европе пока отстает от США. Это не удивительно, если учесть, что в ЕС, как и в Украине, в качестве регулирующих мощностей понимаются, прежде всего, мощности по выработке э/э, хотя управление спросом точно также может выполнять эту функцию.

Зачем это нужно

По мнению Smart Energy Demand Coalition (объединяет энергетические и технологические компании, а также исследователей, заинтересованных в продвижении концепции "умных" сетей), нет смысла развивать производство э/э в ЕС без соответствующих мер относительно регулирования спроса на нее. Такая же точка зрения изложена в недавно опубликованных рекомендациях Еврокомиссии государствам-членам ЕС относительно завершения формирования внутреннего энергетического рынка. Многие страны ЕС оказывают существенную поддержку инвестициям в создание новых генерирующих мощностей, что может увеличить риски нарушения конкурентного и инвестиционного ландшафта. В рекомендациях Еврокомиссия указывает на необходимости учитывать возможности внедрения управления спросом, прежде чем создавать резервные мощности на ископаемом топливе. Это — более эффективная, экологичная и менее затратная альтернатива строительству новых электростанций и ЛЭП, считает Еврокомиссия.

В настоящее время загрузка генерирующих мощностей в Европе значительно снизилась, поэтому строительство новых электростанций часто не окупает себя.

Еврокомиссия считает, что управление потреблением э/э домашними хозяйствами и предприятиями могло бы снизить спрос на э/э на 10% или 60 ГВт, что равно примерно трети производства э/э на европейских газовых ТЭС. Домохозяйства благодаря этому могут сократить свои расходы на э/э на 10%, а промышленные потребители — на 20% и более. Даже частичное внедрение управления спросом может сэкономить десятки миллиардов евро в ближайшие несколько лет.

Препятствия

Управление спросом в ЕС сейчас только начинает внедряться, причем основную роль в его распространении играют энергоемкие отрасли — металлургическая, целлюлозно-бумажная, цементная и пр., а первопроходцами в этой области являются страны, где эти отрасли имеют относительно большую долю в промышленном производстве. Таким образом, для промышленности развитых стран сегодня это возможность сократить расходы на э/э и повысить эффективность производства.

С бытовыми потребителями сложнее. В этом сегменте управление спросом требует внедрения новых технологий и инвестиций со стороны государства. Почти нигде в ЕС участие бытовых потребителей в балансировке электросетей не поддерживается.

Есть несколько основных препятствий на пути внедрения в ЕС управления спросом на э/э. Во-первых, это отсутствие динамического ценообразования в большинстве стран-членов ЕС. Поэтому для управления спросом нет никаких финансовых стимулов. Во-вторых, в отличие от США, в рынках э/э ЕС не участвуют провайдеры управления спросом, хотя такая возможность заложена в Директиве по энергоэффективности 2012/27/EU, где от стран-членов ЕС требуется, чтобы национальные органы, регулирующие энергетику, стимулировали компании по управлению спросом участвовать в оптовых и розничных рынках наряду с производителями. Структура европейских рынков э/э пока не предусматривает такой возможности. Потребители, в том числе промышленные, никак не стимулируются участвовать в управлении спросом. По данным Smart Energy Demand Coalition, регуляторная и договорная база для внедрения управления спросом сейчас лишь начинает разрабатываться в 5 из 27 стран-членов ЕС. Остальные не делают ничего или только начинают пересматривать свою регуляторную политику.

Есть и чисто технические препятствия. Например, привлечение бытовых потребителей требует масштабного внедрения смарт-счетчиков и бытовой техники, способной работать в системах управления спросом. Часто в таких случаях подразумевается использование бытовой техники в периоды пониженного спроса (что не очень удобно для большинства потребителей), но большие возможности предоставляет и оборудование, которое может работать без изменения ритма жизни пользователей — системы отопления, горячего водоснабжения и т.д. В этом случае речь идет о хранении энергии в бойлерах, морозильных камерах или тепловых насосах.

Смарт-счетчики планируют внедрять около двух третей стран-членов ЕС. Это означает, что в обозримом будущем они будут установлены в большинстве европейских домохозяйств.

Наконец, бытовые потребители в массе пока еще не готовы к участию в системах управления потреблением — им надо объяснить принципы работы и преимущества, которые они получат.

Япония: вынужденные меры

Дальше Европы в управлении спросом на э/э удалось продвинуться Японии, где подобными технологиями начали интересоваться после аварии на АЭС "Фукусима" в 2011 г., которая привела к остановке АЭС во всей стране и падению производства э/э. Сейчас в Японии внедрением управления спросом занимаются компании Schneider, EnerNOC и Comverge. Еще несколько компаний из США намерены выйти на этот рынок в ближайшем будущем. Крупные японские производители э/э, такие как Tokyo Electric Power Company, реализуют проекты с крупными промышленными и коммерческими потребителями э/э, хотя участие бытовых и небольших коммерческих потребителей также возможно. Большинство проектов являются пилотными, количество их пока невелико, но ожидается, что оно вырастет в 2014 г., когда станут известны результаты внедрения таких систем.

США: впереди планеты всей

Лидером во внедрении систем управления спросом являются США. Заявки по управлению спросом на э/э с недавнего времени выставляются на аукционах рынков э/э, как и заявки на ее производство. Сейчас объем заявок по управлению спросом достигает около 10% всех мощностей, выставляемых на аукционах э/э, а общий объем рынка управления спросом оценивается в 29 ГВт. Справедливости ради стоит заметить, что американская модель оптовых аукционов имеет недостатки, которыми могут воспользоваться (и пользуются) некоторые недобросовестные провайдеры управления спросом. Поскольку это мало соприкасается с темой статьи, ограничимся констатацией факта, что в американской модели торговля управлением спросом может вестись чисто спекулятивными методами, что, в частности, приводит к потере прибыли как производителей э/э, так и "настоящих" провайдеров управлением спросом.

В США в программах управления спросом участвуют и крупные потребители э/э, и домохозяйства. В июне 2013 г. компания Oklahoma Gas & Electric опубликовала результаты программы, в которой участвуют более 40 тыс жилых домов в штате Оклахома. Внедрение управления спросом обеспечило снижение пиковых нагрузок в среднем на 2 кВ в пересчете на один дом, а суммарное снижение составило 70 МВт. Экономия возможных затрат на пиковую генерацию, которая потребовалась бы без внедрения управления спросом, полностью окупила расходы на установку требуемого оборудования — смарт-счетчиков и термостатов. В настоящее время в программе участвуют уже около 100 тыс домов, а в 2014 г. их количество планируется довести до 120 тыс.

Некоторые производители э/э в разных штатах реализуют программы по использованию "умных" термостатов, корректирующих расход э/э на кондиционирование в домах, причем управлять подобными системами можно удаленно, через смартфон или планшет. Экономия э/э в часы пиковых нагрузок оплачивается по определенному тарифу.

Управление спросом не только помогает преодолевать пики. Ряд американских производителей э/э видят в нем возможность компенсировать ввод новых дорогостоящих генерирующих мощностей. Об этом, в частности, упомянуто в Региональном плане по передаче энергии крупнейшего производителя э/э PJM. Такое решение может быть актуально для тех регионов, в которых устаревшие генерирующие мощности выводятся из эксплуатации. Так, в Огайо к 2015 г. будет остановлено около 21% старых ТЭС на угле. По оценкам EIA, в США к 2017 г. будет выведено из эксплуатации около 27 ГВт угольных ТЭС. Уменьшение мощностей в основном обусловлено требованиями Агентства по охране окружающей среды в контексте плана по борьбе с изменениями климата Президента Барака Обамы.

Примечательно, что американские энергетики при этом планируют вкладывать деньги не в новые ТЭС, а в меры, призванные сбалансировать нагрузку — строительство линий электропередачи и подстанций и внедрение систем управление спросом. По словам президента PJM Тэрри Бостона, усиление сети благодаря запланированным мерам позволит сохранить подачу э/э и эффективно использовать имеющиеся ресурсы.