Рынки энергетической гибкости, или Как экономить на энергетическом переходе

Свежие данные об энергетических рынках Великобритании показывают, что в 2022 году на торги в стране были выставлены рекордные 4,6 ГВт энергетической гибкости, и законтрактованы 2,2 ГВт из них[1]. При этом 70% мощностей составляли низкоуглеродные и «зелёные» технологии. Британский рынок гибкости растет высокими темпами: в 2019–2023 гг. объем торговли такими услугами вырос более чем в 4 раза.

Напомним, что энергетическая гибкость определяется как целенаправленное полезное техническое воздействие на баланс электрической энергии и мощности в энергосистеме. Гибкость стремительно набирает обороты именно как услуга в энергосистемах с увеличивающейся ролью новых абонентов – в первую очередь объектов распределенной генерации на основе ВИЭ.

Souuce: National Grid ESO[2]

Рынки энергетической гибкости в Британии набирают популярность сразу по нескольким причинам. Во-первых, страна установила высокие цели в части декарбонизации и углеродной нейтральности, что стимулирует энергопереход: значительно растет доля ВИЭ в энергобалансе страны, появляется все больше локальной генерации, граждане пересаживаются на электромобили, а правительство находит все новые способы обеспечить энергоэффективность. Все это увеличивает нагрузку на электросетевую инфраструктуру, поскольку ВИЭ отличаются непостоянным характером генерации, активные потребители способны продавать часть собственной сгенерированной мощности в общую сеть, а зарядка электромобиля может резко повысить нагрузку. Соответственно, снижается надежность электрических сетей: пиковые нагрузки сетей, в особенности распределительных, растут, и существующая инфраструктура теряет способность справляться с ними, в связи с чем требует зачастую дорогостоящего расширения и модернизации. Управление энергетической гибкостью позволяет справиться с этой проблемой, избежать инфраструктурных затрат или, как минимум, отложить их, а также вовлечь новых абонентов и новые практики в функционирование сетей.

Во-вторых, поскольку услуги гибкости позволяют более эффективно использовать имеющиеся генерирующие мощности и избежать части инвестиций в строительство и расширение сетевой инфраструктуры, они представляют собой значимый инструмент сокращения затрат при переходе к новым источникам энергии. К примеру, аналитики Cornwall Insight и Smart Energy GB подсчитали, что управление потреблением электроэнергии и ее накопление предотвратит необходимость возведения 4-х новых газовых электростанций стоимостью £2,5 млрд и сопутствующих сетей, оборудование которых стоило бы дополнительный £1 млрд. Всего правительство Великобритании и национальный энергетический регулятор Ofgem запланировали использование энергетической гибкости в целях сокращения затрат на достижение углеродной нейтральности на £70 млрд.

Это далеко не единственные выгоды гибкости: расчеты также показали, что ее применение на стороне потребителя (например, посредством активного управления потреблением электроэнергии за счет установки интеллектуальных приборов учета и введения различных тарифов на электроэнергию в разное время суток) сократит затраты национальной энергосистемы на £4,6 млрд в год к 2030 году и на £14,1 млрд десятилетие спустя. Экономить будет не только государство, но и сами потребители: к 2030 г. их счета за электроэнергию должны сократиться на 14% по сравнению с текущими ценами, сильно возросшими в результате энергокризиса, а к 2040 г. – уже на 52%. Причем в эти расчеты не включается возможность собственной генерации и использования накопителей, которые приведут к дополнительной экономии.

Британия как один из пионеров широкого применения энергетической гибкости уже представила целый ряд интересных кейсов ее внедрения на локальном уровне.

Так, пилотный проект Local Energy Oxfordshire (LEO) в графстве Оксфордшир направлен на сбор информации о том, как работает энергетическая гибкость «на границе сети», – т. е. в местах подсоединения компаний и домохозяйств к распределительной сети – и какие выгоды она может принести местным сообществам, потребителям и энергосистеме в целом. Охватывая небольшие территории, проект тестирует возможности гибкости, в первую очередь, технологические. Например, на распределительные сети устанавливаются приборы, отвечающие за их мониторинг, которые позволяют определить набор необходимых изменений для их цифровизации и модернизации. Оценивается также рыночный аспект: проводятся изыскания новых рыночных моделей и рынков, в особенности в части потенциальных выгод для потребителей от торговли услугами гибкости. Исследования охватывают генераторы возобновляемой энергии, системы накопления энергии (в т. ч. в электромобилях, а также применение технологии «автомобиль-сеть»), системы управления спросом и другие возможности обеспечения гибкости энергосистемы. В рамках проекта повышается способность локальных электрических сетей справляться с высокой долей ВИЭ в энергобалансе, а также осуществляется более активное вовлечение потребителей и домохозяйств в управление энергосистемой.

Source: UKRI[3]

Другой проект – Flexible Operation of Water Networks Enabling Response Services (FLOWERS) – является необычным примером сотрудничества сетевой компании и оператора водопроводных сетей, направленным на изучение возможностей гибкости в последних. В условиях увеличивающихся нагрузок на распределительные сети компании осуществляют поиск самых разнообразных способов обеспечения гибкости и снижения пиковых нагрузок, а такие крупные направления, как водопроводы, остаются недостаточно исследованными. Целью FLOWERS является закрытие этой ниши и определение технических, законодательных и коммерческих возможностей внедрения гибкости в функционирование водопроводных сетей оператора South West Water, потребляющего почти треть всей электроэнергии, расходуемой на водоснабжение в стране.

В свою очередь, проект TraDER, запущенный в 2020 г., создал первый в Великобритании рынок торговли услугами гибкости с целью изучения того, как такой рынок может функционировать. Идея основывается на том, что «услуги гибкости» разнообразны и могут быть обеспечены разными способами, а различные компоненты гибкости могут иметь неодинаковую стоимость. TraDER представляет собой нейтральную рыночную платформу, на которой представлены разные сетевые операторы, и которая управляется независимой от них компанией. Она дает возможность разным энергетическим компаниям предлагать услуги гибкости по отдельности или, наоборот, получать доходы от оказания комплексной услуги, которая требует совместных действий нескольких компаний. Потребители благодаря TraDER могут выбирать наиболее подходящий для них набор сервисов в нужных объёмах. За более чем год функционирования проекта на платформе было осуществлено более 23 600 сделок на 26 МВт·ч электроэнергии.

Гибкость становится все более распространенной практикой в рамках низкоуглеродной трансформации энергосистем и во многих других странах мира. Так, итальянская Enel является крупнейшим в мире поставщиком услуг по управлению спросом и работает с потребителями, способствуя монетизации гибкости. С 2015 г. клиентам, по заявлениям компании, было выплачено более $700 млн, а мощности гибкости только в североамериканском ее подразделении составляют 4,8 ГВт. Всего в США, согласно некоторым исследованиям, использование энергетической гибкости в сочетании с повышением энергоэффективности зданий могло бы экономить 742 ТВт·ч электроэнергии ежегодно и сокращать на 181 ГВт ежедневную пиковую нагрузку уже к 2030 г. Масштабно финансирует инициативы в сфере гибкости Евросоюз: в 2022 г. был дан старт 12 пилотным проектам в Италии, Швеции, Франции и Испании. Последняя сама также активно внедряет услуги гибкости благодаря активности в этой сфере энергетического гиганта Iberdrola. Развивается гибкость энергосистем и в Нидерландах, и в Германии, причем здесь функционирует уникальный пилотный проект по обеспечению гибкости за счет распределенных накопителей энергии в частных домах и обеспечения их связи на базе блокчейна. Тем не менее, в Германии, несмотря на одни из наиболее амбициозных в мире климатические цели, значительная часть потенциала гибкости и управления спросом остается неиспользованной, а инвестиции в энергетическую гибкость осложнены. Именно поэтому наибольшая ее доля в стране обеспечивается маневренными тепловыми электростанциями, а также разного рода заводами по переработке отходов.

Можно заключить, что энергетическая гибкость – активно развивающийся тренд во всем мире, потенциал которого только предстоит реализовать. Сложные и многоакторные энергосистемы, формирующиеся в процессе перехода к новому энергетическому укладу, не могут функционировать на старых принципах и требуют более активного применения новых практик, среди которых гибкость является одним из ключевых.

Авторы: Анна Шуранова, аналитик; Игорь Чаусов, директор аналитического направления

Подготовлено АНО «Центр «Энерджинет» при поддержке Фонда НТИ и Минобрнауки России

[1] https://www.current-news.co.uk/gb-electricity-grid-companies-tendered-4-6gw-of-flexibility-in-2022/

[2] https://www.google.ru/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.nationalgrideso.com%2Fdocument%2F189851%2Fdownload&psig=AOvVaw3zmBaf3-ku6320iCQk3t9h&ust=1698170590051000&source=images&cd=vfe&opi=89978449&ved=0CBEQjhxqFwoTCMDUnMngjIIDFQAAAAAdAAAAABAZ

[3] https://www.ukri.org/who-we-are/how-we-are-doing/research-outcomes-and-impact/project-leo-local-energy-oxfordshire/