журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
рубрики
ГЛАВНЫЕ СОБЫТИЯ МЕСЯЦА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Ядерная энергетика

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Собственность

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Регулирование

ТЕНДЕНЦИИ

ТЕМА НОМЕРА Рынок нефтепродуктов

ГАЗ И НЕФТЬ. Нефтерынок

ГАЗ И НЕФТЬ. Сектор газа

ГАЗ И НЕФТЬ. Проекты

ГАЗ И НЕФТЬ. Конфликты

ГАЗ И НЕФТЬ. Тенденции

УГОЛЬ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"ТЭК" – №10, 2001

ТЕНДЕНЦИИ

Проблемы и перспективы распределенной генерации

Развитие современных технологий постоянно усиливает зависимость человеческой деятельности от энергоснабжения. Еще более повышает требования к энергоснабжению повсеместное распространение компьютеров. В результате не только "количество", но и "качество" электроэнергии становятся критичными для банков, телекоммуникационных и промышленных компаний. Скачок или сбой напряжения могут повлечь сегодня не просто остановку или порчу машины, но и потерю информации, восстановление которой иногда несравнимо сложнее ремонта оборудования. Неудивительно, что фондовый рынок, оценивая перспективы того или иного бизнеса, обращает пристальное внимание на его энергозависимость. Так, проблемы с электроснабжением в компании eBay, занимающейся организацией интернет-аукционов, в одночасье уменьшили ее рыночную капитализацию на 20%.

Требования к энергоснабжению формулируются просто – надежность и постоянство. И для многих становится ясно, что сегодня единственный путь получить продукт высшего качества – это произвести его самому. Недаром ныне даже семьи и предприятия малого бизнеса в странах Запада осознают преимущества владения электрогенераторами и тепловыми котлами. Кризис сложившейся монополизированной энергетической инфраструктуры и начавшаяся либерализация энергетических рынков одновременно увеличивают степень неопределенности и привлекают открывающимися возможностями для бизнеса. Оба эти фактора увеличивают спрос потребителей энергии на собственные генерирующие мощности.

Разбросанное по подвалам и задним дворам энергетическое оборудование, установленное владельцами на случай аварий в централизованных сетях или в условиях отсутствия этих сетей, начинает восприниматься в мире как формирующаяся целостность – основа для возникновения новой отрасли, получившей название распределенной генерации (distributed generation). К процессам в этой отрасли сегодня привлечено пристальное внимание владельцев оборудования уже существующих (так называемых "старых") энергокомпаний, новых игроков на либерализованных энергорынках, производителей оборудования, не говоря уже о государственных органах.

Распространенные в настоящее время технологии распределенной генерации при сравнении с централизованной генерацией во многих случаях демонстрируют более высокие капитальные затраты ($/кВт) и текущие затраты ($/кВт-ч). Однако дополнительные преимущества, такие как генерация тепла, повышение надежности, отсутствие сетевых издержек, уже сейчас делают распределенную генерацию выгодной. И благодаря развитию технологий все больше вариантов использования распределенной генерации выходит на уровень экономической эффективности.

Пока что основным интересом потребителей в распределенной генерации являются возможности резервирования мощностей, экономия за счет снижения расходов, повышенный КПД одновременной генерации тепла и электроэнергии. Энергокомпании уже начинают рассчитывать на существенную поддержку от распределенных генераторов при пиковых нагрузках, на использование этих мощностей для снижения потерь и улучшения показателей работы сети.

Технологии

Для распределенной генерации используются и ставшие традиционными установки, и продукты новейших технологий. К традиционным относятся все типы установок внутреннего сгорания, среди которых лидируют дизели и двигатели, работающие как на дизельном топливе, так и на газе. Несмотря на непрерывное усовершенствование, они остаются экологически грязными по сравнению с новыми технологиями.

Микротурбины

Микротурбины были разработаны еще в 60-тых для электроснабжения на борту авиалайнеров. КПД таких устройств не превышает 25-30%. При утилизации же тепла КПД достигает 60-70%. Микротурбины могут работать на разнообразном топливе – это природный газ, метан, бензин, керосин. Содержание сажи в выхлопе современных моделей в 100 раз меньше, чем у дизельного двигателя, и соответствует даже самым строгим стандартам охраны окружающей среды.

Пионером по выводу микротурбин на массовый рынок стала компания Capstone Turbine. Она занялась разработкой электромобиля, так и не дошедшей до коммерческого воплощения. Тем не менее выпущенные на рынок в начале 90-тых микротурбины мощностью 30 кВт успешно продаются. За последние два года было реализовано более 1 тыс. таких установок. Недавно Capstone Turbine начала продавать установки мощностью 60 кВт. Стоимость устройства мощностью 30 кВт на сегодня равняется $27 тыс., мощностью 60 кВт - $49 тыс. При росте производства и продаж ожидается снижение цен за 30 кВт до $12 тыс. или около 400 $/кВт.

Топливные элементы

В основе топливных элементов лежит целое семейство технологий, основанных на каталитическом окислении водорода. Генерация электроэнергии осуществляется подобно генерации в обычной батарейке, без преобразования химической энергии в электричество через механическое движение. Все технологии практически не загрязняют окружающую среду, а отходом является обычная вода. Кроме работы на чистом водороде, изготовление которого весьма дорого, топливные элементы могут использовать и другие виды топлива с высоким содержанием водорода.

Всего сейчас разрабатывается не менее дюжины различных типов элементов с КПД от 40 до 60%. Наиболее перспективны технологии с протонообменной мембраной, углеродные и на твердых оксидах. При утилизации тепла или при использовании газовой турбины в сочетании с топливным элементом в комбинированном цикле возможно и достижение сверхвысокого КПД – 80%.

Сегодня разработкой топливных элементов для своих автомобилей уже занимаются Ford, DaimlerChrysler и Toyota. Энергосистемы для дома и офиса разрабатывают как новые, только выходящие на рынок компании, так и гиганты индустрии, например General Electric.

Коммерчески доступные системы могут появиться уже в 2002 году. Стоимость же существующих образцов находится в диапазоне от $2,5 тыс. до $5 тыс. за кВт. По оценкам FuelCell Energy, с учетом развития технологий и массового производства цена может достичь $1,2 тыс. за кВт к 2005 году, а в перспективе снизится до 100-300 $/кВт.

ВозобновлЯемые истоЧники

Весь спектр установок, извлекающих электричество из возобновляемых источников, рассматривается как потенциальный вклад в инфраструктуру распределенной генерации. Ветер, солнце, приливы, геотермальные установки, микро-гидротурбины – любая технология, способная хотя бы частично обеспечить потребности здания или квартиры, может быть использована и в широкомасштабных проектах типа описанных ниже виртуальных электростанций. Не следует забывать, что в мире все большее внимание уделяется проблемам экологии и окружающей среды. Во многих областях бизнеса именно экология диктует применение тех или иных технологий. Хорошо это или плохо, но для распределенной генерации акцент на экологической чистоте зачастую помогает выигрывать в конкуренции или в лоббистских усилиях.

Применение

Распределенная генерация во многих случаях оказывается более удобной, чем традиционная. При разработке нефтяных месторождений приходится сжигать огромное количество попутного газа – в регионах добычи нет возможностей ни для транспортировки, ни для переработки. При разработке полезных ископаемых приходится решать проблему шахтных газов. Использование микротурбин позволяет извлекать экономическую выгоду и беречь окружающую среду. Там, где нет централизованных сетей, электроэнергия и тепло могут быть использованы на самих месторождениях. А если нефть добывается по соседству с экономически развитым регионом, или есть сети, соединяющие район месторождений с населенными пунктами – нефтяные скважины могут стать базой для создания огромных электростанций. Например, на нефтяных полях Техаса на базе попутного газа может быть создана электростанция мощностью 400 МВт.

Другая область применения подобных технологий – малонаселенные районы севера Европы или Америки, равно как и густонаселенные беднейшие районы Африки и Азии, где нет сетей. По оценкам Всемирного экономического совета, дотянуть линии электропередач хотя бы до одной трети из живущих без электричества людей стоит порядка $10 тыс. за км электросетей. Стоит сравнить эту цифру с упомянутой выше стоимостью генератора, способного снабдить током небольшую деревню.

В менее экзотических условиях для страны с развитой инфраструктурой энергоснабжения технологии распределенной генерации могут использоваться для решения задач другого класса. Упоминавшаяся выше когенерация (параллельная генерация) тепла и электричества, повышающая КПД любой энергетической установки, гораздо эффективнее в условиях распределенной генерации, так как тепло на большие расстояния не транспортируется.

Свалки больших городов и очистные сооружения городской канализации при утилизации выделяющегося на них метана в микротурбинах дадут не только дополнительную электроэнергию городу, но и примерно в 20 раз уменьшат загрязнение атмосферы по сравнению со сжиганием метана. Микрогенераторы обеспечивают наличие резервных мощностей для жизненно важных объектов (госпитали, лифты, водопровод и канализация) или для тех отраслей, где цена сбоя слишком высока (телекоммуникации, финансы, непрерывное производство).

Привлекательной для потребителя оказывается и возможность экономии в периоды пиковых нагрузок и растущих цен. Развитие конкурентного рынка доведет рано или поздно дифференциацию цен до уровня розничного потребителя, и близки уже те времена, когда цена одного кВт-ч будет меняться в реальном времени. Чем более адекватны будут ценовые сигналы, получаемые потребителем, тем выгоднее будет включать собственный генератор. С распространением топливных элементов даже электромобиль в гараже будет целесообразно подключать по вечерам к управляемой компьютером домашней электросети и использовать как дополнительный генератор.

Использование микрогенераторов может способствовать поддержанию высокого качества энергии в централизованной сети и снижать потребность в затратах на реконструкцию и обновление сетей и подстанций. Распределенные генераторы позволяют осуществлять поддержку напряжения и частоты, уменьшать потери в сетях и затраты на поддержание центрального резерва.

Новые возможности

Дерегулирование энергетических компаний и либерализация рынков, как и любые реформы, вызывают озабоченность потребителей по поводу надежности энергоснабжения. Такие ожидания могут объясняться обычными паникерскими настроениями, но ошибки государственных регуляторов и самих дерегулируемых в процессе реформ (а иногда и до их начала) слишком часто превращают опасения в реальность. Поэтому спрос на резервные мощности на заднем дворе или в подвале будет в ближайшее время только расти.

Однако, обезопасив себя от возможных сбоев, потребители начинают искать возможности сэкономить или даже заработать. Опыт показывает, что после дерегулирования рынка первые возможности для экономии появляются сразу. Например, компания Tampa Electric ввела специальную программу для тех владельцев резервных генераторов, которые могут снизить потребление в период пиковых нагрузок более чем на 25 кВт. Радиосигнал, принимаемый специальным прибором, указывает владельцу на потребность энергокомпании в снижении нагрузки. Компания платит потребителю в месяц $3 за каждый кВт средней нагрузки, перенесенной на резервный генератор. Если после получения сигнала клиент запустит свои мощности в течение 30 минут, экономия будет еще больше. Потребитель получает деньги, даже если в течение месяца компания ни разу не попросила его о подключении.

С развитием реформ возникает и самое привлекательное использование распределенных генераторов – превратить миллионы частных домов, офисных зданий и предприятий в производителей и продавцов электроэнергии. Реализация этой "программы-максимум" позволяет не только рассчитывать на включение собственного генератора в случае аварии или перегрузки местной электрической сети, но и следить за разницей цен на газ и электричество, играть на этой разнице, получившей название "искровой маржи" (spark spread), или просто продавать энергию в периоды пиковых нагрузок и высоких цен. Чем ближе создание рынка электроэнергии с изменяющимися в реальном времени ценами, тем привлекательнее становится такой "дополнительный" бизнес, который при некоторых условиях может стать даже прибыльнее основного. Не исключено, что интересы энергокомпаний и их лоббистский потенциал в государственных органах приведут к ограничению права продавать энергию через общую сеть для индивидуальных владельцев микрогенераторов. Однако, ограничивая это право, те же энергокомпании не прочь сами воспользоваться преимуществами новых технологий.

Природоохранные ограничения, стоимость земли и воды, государственное регулирование – существуют тысячи препятствий для энергокомпании, решившей построить новую мощную электростанцию. Гораздо привлекательнее объединить под единым управлением сотни, а то и тысячи микрогенераторов, расположенных в жилом секторе, в больницах, в маленьких мастерских или в небольших офисах. Так, компания Celerity Energy сейчас работает над проектом объединения пяти резервных генераторов суммарной мощностью 5 МВт, принадлежащих различным коммерческим и промышленным владельцам. Ее партнером в этом проекте является Encorp, производитель дистанционно управляемого диспетчерского оборудования. В Альбукерке проект Celerity Energy объединит уже около дюжины генераторов совокупной мощностью в 25 МВт. Партнер по этому проекту – компания Sixth Dimension, предоставляющая программное и аппаратное обеспечение для создания инфраструктуры мониторинга энергопотребления и генерации, анализа рыночной информации и управления распределенными сетями электрооборудования.

Дальнейшее развитие этой бизнес-модели может принести неожиданные плоды потребителям. Сотовые телефоны сегодня выдаются телекоммуникационными компаниями бесплатно или даже с небольшой доплатой в виде кредита по счету. Вполне возможно, скоро наступит время, когда энергокомпания будет финансировать установку у своих клиентов микротурбин, топливных элементов, ветряков или батарей фотоэлементов, а он будет платить (или даже получать) по сложному тарифу, интегрирующему затраты на топливо, плату за подключение к сети, расходы на дополнительную мощность, и наконец, – доходы от продаж энергии, произведенной на вашей территории.

Конечно, создание виртуальных электростанций доступно не только для традиционных энергокомпаний, имеющих надежные позиции в регионах, но и для новых игроков. Сбор распределенных мощностей в один кулак создаст такой потенциальный объем генерации, что отсечь нового игрока от рынка будет гораздо сложнее, чем отдельного домовладельца с его несколькими киловаттами мощности. Поэтому с высокой вероятностью управление тысячами домашних электростанций станет полем конкуренции специализированных компаний (старых или новых), а не занятием для самих домовладельцев или владельцев иных бизнесов.

Например, распределенная генерация является привлекательным способом диверсификации бизнеса для газовых компаний. Финансирование установки газовых микрогенераторов у потребителей газа и централизованное управление этим оборудованием позволят газовым компаниям выйти на рынок электроэнергии.

Проблемы подклюЧениЯ

На пути создания виртуальных электростанций еще предстоит решить множество задач и, в первую очередь, технологических. Сегодня основные споры разворачиваются вокруг подключения распределенных генераторов к единой сети. Владельцы микрогенераторов хотят иметь подключение и для покупок резервной энергии, и для возможности осуществлять продажу своего избытка. Различия в типах используемых генераторов, технологиях, режимах нагрузки на объекте владельца микрогенератора (в доме, офисе, на предприятии) – все эти факторы усложняют внедрение единых стандартов. Условия подключения к единой сети большого количества генераторов зависят от состояния сегментов сети, общей мощности нагрузки, отношения мощности нагрузки к мощности подключаемых генераторов. При высокой суммарной мощности синхронизация множества распределенных генераторов создает сложную задачу расчета и диспетчеризации. Важной проблемой становится, например, отключение участка сети при авариях, так как наличие работающего у потребителя генератора может представлять угрозу для тех, кто работает на линии, считая ее отключенной.

Управление распределенными генераторами требует создания телекоммуникационной сети и центра диспетчеризации. В центре (а может быть и в самих местах генерации) должен осуществляться мониторинг рыночных цен, состояния сети и нагрузки, обработка информации соседних производителей и сбытовиков и на основании этих данных приниматься решения об использовании мощностей. В местах размещения генераторов должно стоять специальное "умное" оборудование, способное по сигналам от удаленного диспетчерского центра управлять работой генератора и энергопотреблением помещения, в котором он установлен. Возможные варианты создания телекоммуникационной сети, связывающей центр и генерацию, включают как использование телефонных каналов, входящих в дома, так и передачу данных по тем же самым электрическим проводам. Для подключения генерирующего оборудования к сети потенциальному поставщику электричества понадобится специальное оборудование, отвечающее требованию дистанционного управления. Специальные счетчики, передающие результаты измерений в режиме реального времени, также должны стать стандартным элементом архитектуры распределенной генерации.

К тому же, предвидя нарастающие сложности, сетевые компании зачастую предлагают весьма сложную и дорогостоящую процедуру сертификации каждого конкретного подключения, реально тормозящую развитие рынка.

Тарификация энергии для потребителей с установленными генераторами становится непростой задачей. Обычная практика сегодня состоит в установлении единого тарифа за кВт-ч, включающего плату как за текущее потребление, так и за подключение, поддержку сети, за возможность использовать резервы и иные "фиксированные" услуги. Тем самым снижение текущего потребления у владельца микротурбины или топливного элемента перекладывает оплату фиксированных издержек генерирующих и сетевых компаний на других потребителей, не владеющих своими генераторами, или на акционеров энергокомпаний. Возможность выбора поставщиков и установление рыночных цен на отдельные услуги из пакета, покупаемого потребителем, будет способствовать решению этой проблемы.

Сама процедура измерения потребленной и произведенной энергии для владельца генерирующих мощностей представляет проблему. Если генератор потребителя работает, его счетчик будет вращаться медленнее. Если генератор производит больше энергии, чем потребляется из сети, счетчик просто закрутится в обратную сторону. Если использовать такой нетто-результат для определения оплаты по стандартному розничному тарифу, то получится весьма выгодный бизнес – владелец генератора продает свою энергию обратно сбытовой компании по розничным ценам. Сегодня в условиях единого тарифа оптовая цена включает плату за резервирование мощностей, а розничная цена включает еще и плату за передачу и распределение, за надежность и обслуживание. Тем самым потребитель – владелец генератора получает оплату за услуги, которых в реальности не оказывает. Разделение услуг и тарифов поможет решить и эту проблему. Альтернативное решение – установка более дорогого измерительного оборудования, позволяющего учитывать потребление и производство отдельно. Выход все более широких слоев производителей электроэнергии на дерегулированный рынок, на котором цены меняются ежечасно, потребует для организации продаж энергии от распределенных генераторов более совершенных счетчиков, способных учитывать распределение потребленной и произведенной энергии по времени суток.

Интересы уЧастников РЫНКА

Все старые энергокомпании, рассматривающие регионы деятельности как свою вотчину, озабочены появлением потенциальных конкурентов. В первую очередь, владельцы микрогенерирующих мощностей оказываются прямыми конкурентами генерирующих компаний. В процессе дерегулирования генерирующие компании лоббируют введение новых ограничений, направленных на защиту своих интересов от новых участников рынка или на компенсацию их затрат. Среди рассматриваемых мер – плата за отключение потребителя от сети, плата за право поддерживать связь с сетью, но не потреблять энергию, безусловная плата за содержание резервных центральных мощностей. Однако именно в руках генерирующих компаний распределенные генераторы могут использоваться с максимальной эффективностью, поэтому генерирующие компании не прочь сами воспользоваться предоставляющимися возможностями.

Сетевые услуги и распределенная генерация являются во многом дополняющими друг друга, а не конкурирующими областями. При наличии возможностей подключения к сети перед владельцем генератора открывается целый спектр возможностей, а сетевой компании безразлично, чью энергию передавать. Сетевые и сбытовые компании могут быть заинтересованы в инвестициях в распределенную генерацию как в собственный бизнес или как в аффилированный. Именно они видят здесь дополнительный источник доходов и поддержку качества своего базового продукта.

В процессе выработки законодательства регулирующие органы изучают широкий спектр вопросов, включающий собственность и управление распределенными генерирующими активами, стандарты подключения к сети, охрану окружающей среды, проблемы измерения и расчета тарифов на потребление, тарифов за транспортировку, право подключения, право резервирования, право возмещения омертвленных затрат. Для максимально эффективного использования открывающихся возможностей сегодня необходимо ответить на ряд вопросов, часть из которых относится к компетенции государственного регулирующего органа, а часть – к сложившейся практике бизнеса.

Имеет ли владелец микрогенератора право на подключение к сети на общих основаниях? Может ли владелец микрогенератора продавать свою энергию? Если да, то кому, на каком рынке, по каким ценам?

Теоретически возможен целый спектр ответов:

- продажа исключительно местной сбытовой или вертикально интегрированной компании по установленным государством тарифам;

- продажа исключительно местной сбытовой или вертикально интегрированной компании, но по нерегулируемым ценам;

- продажа на оптовом рынке на общих условиях всем генерирующим компаниям или с некоторыми ограничениями;

- продажа непосредственно конечным потребителям на основе прямых договоров.

Дальнейшие сложности в перечисленные модели бизнеса вносит вопрос о тарифах сетевой компании за подключение владельцев резервных мощностей.

Наличие подключения к сети дает возможность владельцу микрогенератора в случае выгодного для него стечения обстоятельств использовать варианты действий, недоступные в случае отсутствия такого подключения. Поэтому владелец будет готов платить сетевой и генерирующей компаниям определенную цену за сохранение такого подключения. Открывающиеся перспективы для подключенного к сети владельца возможности включают:

- возможность продавать излишки энергии сбытовику, сети или напрямую другим потребителям (если это позволено регулированием);

- возможность покупать дополнительную энергию;

- возможность покупать резервную энергию по долгосрочным контрактам или на спотовом рынке;

- возможность отказаться от собственной генерации и вновь стать покупателем энергии у сбытовиков или генераторов;

- возможность арбитража между ценами на топливо (в первую очередь, на газ) и электричество;

- возможность продавать сетевой компании услуги по поддержке сети.

Антон ПЫРЬЕВ, по материалам FT и WSJ

 
© агенство "Стандарт"