С 28 по 30 ноября на федеральной территории «Сириус» проходило одно из главных событий Десятилетия науки и технологий в России – III Конгресс молодых ученых, в котором приняли участие и члены команды Системного оператора «ИТАК». В этом году они одержали победу в Лиге молодых специалистов СНГ Международного чемпионата «CASE-IN», представив в финале соревнований свой прогноз низкоуглеродного развития электроэнергетики России и стран СНГ. О том, каким молодежь Системного оператора видит облик энергосистемы страны к середине XXI века и каково это – войти в историю, мы поговорили с капитаном команды, ведущим специалистом Службы электрических режимов ОДУ Центра Анастасией Чегодаевой.
– Анастасия, расскажите, пожалуйста, о решении кейса, которое представила команда «Итак» в финале Лиги молодых специалистов СНГ.
– В финальном кейсе Лиги молодых специалистов СНГ командам нужно было проанализировать возможность выполнения на горизонте 2030–2035 гг. обязательств, взятых на себя странами СНГ в рамках Парижского соглашения, и других государственных нормативно-правовых актов по снижению выбросов СО2. На основе этого анализа финалисты должны были предложить оптимальную траекторию развития энергетики.
Но 2030 год – по меркам перспективного планирования энергосистем – это уже «завтра», и предлагать здесь от себя что-то новое было бы странно. Поэтому мы решили заглянуть чуть дальше – до 2050 года.
Задача была поставлена максимально широко, и мы как представители Системного оператора решили подойти к делу масштабно.
Прежде всего, проанализировали по каждой стране СНГ целый ряд показателей: энергобаланс, ресурсную базу, планы по вводам новых генерирующих мощностей. Изучили исследования Международного энергетического агентства, Центра устойчивого развития СКОЛКОВО и других экспертных организаций, посвященные развитию энергетики и декарбонизации. В результате получилась верифицированная картина текущих и перспективных уровней выбросов СО2 в атмосферу, и мы пришли к выводу, что необходимы дополнительные меры по сокращению углеродного следа для выполнения обязательств по Парижскому соглашению в ряде стран СНГ: России, Казахстане и Узбекистане.
– Вы проанализировали огромный пласт данных. Какую методологию использовала команда? Применялись ли, например, модные нынче нейросети или какие-нибудь другие цифровые решения?
– Честно говоря, идеи прибегнуть к помощи искусственного интеллекта не возникало. Нам нужно было внимательно проанализировать доклады и отчеты последних лет по каждой стране, а это все-таки требует критического подхода. Поэтому первые несколько дней работы над кейсом участники команды собирали информацию, разделившись по тем аспектам, которые нужно было оценить. Иван Замыслов (начальник отдела релейной защиты и автоматики Службы релейной защиты и автоматики Воронежского РДУ. – прим. ред.) и Владимир Кузнецов (старший диспетчер Оперативно-диспетчерской службы ОДУ Центра. – прим. ред.) рассматривали состояние электросетевого комплекса стран СНГ, кроме того, Владимир проводил анализ перспективных вводов генерации и нормативно-правового поля в каждом государстве. А мы со Светланой Смирновой (начальник отдела долгосрочного планирования и сопровождения рынка Службы энергетических режимов и балансов Тульского РДУ. – прим. ред.) искали в отчетах международных агентств информацию по возможностям создания и внедрения новых технологий в странах СНГ, оценивали регуляторную готовность государств к их масштабированию и в целом оценивали перспективность этих технологий.
Конечно, большую часть работы команда проводила совместно, обсуждая найденные результаты и подвергая их критическому взгляду путем мозгового штурма. Вчетвером мы решали, являются ли те или иные данные подтвержденными, нужно ли их дополнительно верифицировать, с какой точки зрения можно включать информацию в решение кейса и так далее.
То же самое относится и к отбору технологий. Мы вместе обсуждали подходы к оценке их эффективности, выполняли дополнительные расчеты и решали, какие из технологий могут помочь в достижении поставленных в задании кейса целей.
– Что же, по мнению команды, ждет энергетику России и стран СНГ к середине века? За счет чего возможно добиться углеродной нейтральности?
– В своем решении мы предположили, что в странах СНГ, возможно, будут приняты решения о достижении углеродной нейтральности к 2050 году. И между прочим, «промахнулись» всего на 10 лет. Буквально через несколько дней после финала Лиги молодых специалистов президент России Владимир Путин выступил заявлением о планах достижения углеродной нейтральности к 2060 году.
Что касается облика энергетики будущего до 2050 года, то здесь, на наш взгляд, не произойдет драматических изменений.
Бóльшая часть выработки в энергосистемах стран СНГ приходится и будет приходиться на тепловую генерацию. Поэтому частью нашего решения является применение технологии по улавливанию углерода (CCUS) на крупных ТЭС для снижения их углеродного следа и полезному использованию или захоронению CO2. А для покрытия перспективного роста энергопотребления мы предложили использовать там, где это возможно, атомные электростанции с реакторами малой мощности (АСММ), крупные плотинные ГЭС и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), которые на сегодняшний день являются самыми эффективными промышленными накопителями энергии.
Не могу не отметить, что наши предложения отличались конкретикой и наглядностью. Мы сделали расчет по тому объему выбросов СО2, который дополнительно необходимо сократить странам СНГ, затем на основании полученной цифры и открытых данных по эмиссии парниковых газов от каждого типа электростанций разработали карту размещения объектов электроэнергетики, которые нужно построить для достижения углеродной нейтральности. Туда же внесли и конкретные ТЭС, где необходимо внедрить технологию CCUS. На мой взгляд, это было самым смелым из всех предложений, представленных в финале.
– Раз уж мы затронули вопрос о структуре генерации, то как будут изменяться ее доли с точки зрения достижения углеродной нейтральности?
– Как я уже говорила, к 2050 году доля тепловых станций, скорее всего, существенно не изменится, а вот другие виды генерации чуть «подрастут». По нашим оценкам, для достижения углеродной нейтральности нужно дополнительно увеличить установленную мощность ГЭС на 4 ГВт, малых АЭС – на 3,5 ГВт. Что же касается ГАЭС, то к тем мощностям, которые на сегодня уже запланированы в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики, мы предлагаем дополнительно ввести в эксплуатацию 500 МВт.
– А весь этот объем мощности должен быть введен в пределах ЕЭС России?
– Нет. Оценивался совокупный объем мощности для стран СНГ в дополнение к тем вводам, которые уже внесены в Схемы и программы развития энергосистемы, принятые в том или ином государстве.
– Какие новые виды источников энергии должны появиться в энергосистеме нашей страны для достижения углеродной нейтральности?
– Мы довольно долго думали о том, какие новые источники энергии могут появиться на горизонте до 2050 года. Возможно ли, например, активное развитие водородной энергетики? Однако нам хотелось оставаться реалистами, и мы сосредоточились на понятных, экономически и технически рентабельных решениях, которые способны обеспечить технологический суверенитет России и стран СНГ.
Это отнюдь не означает, что на рубеже 2050-х годов новые источники энергии не получат свое развитие. В частности, та же водородная энергетика. Но в решении кейса учитывались только те технологии, для развития которых у стран есть ресурсная и промышленная база, опыт и компетенции для реализации.
– Сегодня информационные технологии помогают, например, прогнозировать выработку объектов ВИЭ-генерации в России, и очевидно, что к 2050 году они уйдут далеко вперед. Какие цифровые решения вы предлагаете использовать для достижения углеродной нейтральности, и почему выбор пал именно на них?
– Безусловно, мы считаем, что работа Системного оператора по прогнозированию выработки солнечных и ветроэлектростанций при помощи цифровых комплексов повысит эффективность использования «зеленой» генерации. Также наша команда видит перспективы в использовании технологий управления перетоками активной мощности. Как известно, подобные решения уже широко применяются в ЕЭС России. Например, во всех операционных зонах внедряется цифровая система мониторинга запасов устойчивости, которая позволяет оптимально использовать пропускную способность электрических сетей. Соответственно, развитие и масштабирование технологий управления перетоками дает возможность передавать больший объем мощности из тех частей энергосистемы, где преобладает низкоуглеродная или вообще безуглеродная выработка.
– А CIM-модели могут повлиять на достижение углеродной нейтральности?
– Применение CIM-модели позволит странам СНГ взаимодействовать в технологическом поле при условии создания единого рынка электроэнергии и мощности. К примеру, это поможет осуществлять механизм выбора состава включенного генерирующего оборудования, куда мы предлагаем ввести параметр эмиссии СО2. И тогда оптимальная загрузка генерации будет определяться не только на основе ценовых заявок и допустимых перетоков мощности, но и с учетом прогнозируемых выбросов.
– Ожидается, что общий электроэнергетический рынок ЕАЭС, куда входит пять стран СНГ, включая Россию, начнет свою работу в 2025 году. Это учитывалось командой при решении финального кейса? Как единый рынок электроэнергии будет способствовать декарбонизации на постсоветском пространстве?
– Да, конечно, учитывалось. Единый рынок поможет преодолеть неоднородность структуры генерации государств – членов ЕАЭС. Для примера возьмем Кыргызстан, где 77 % всей установленной мощности приходится на гидроэлектростанции. Запуск рынка и внедрение сопутствующих технических решений (в частности, строительство линии передачи постоянного тока Россия – Кыргызстан) даст стране возможность выводить свои «зеленые» мощности на общую торговую площадку, что может привести к снижению загрузки малоэффективной генерации с большим углеродным следом.
Рассмотрим и обратную ситуацию. Как известно, Кыргызстан периодически сталкивается с проблемой маловодья. В 2023 году это даже привело к объявлению в республике режима ЧС. Общий электроэнергетический рынок мог бы компенсировать нехватку мощности местных ГЭС и нивелировать риски дефицита электроэнергии в стране.
– Ваши предложения подразумевают существенное изменение сегодняшнего облика энергосистемы. Может ли эта трансформация повлиять на устойчивость ЕЭС России и энергосистем стран СНГ? Как ваша команда предлагает нивелировать возможные риски?
– Если рассматривать общую структуру энергобаланса, то мы предлагаем не так уж и сильно ее менять. Повторюсь, увеличится доля гидроэлектростанций и атомной генерации, а также появятся крупные накопители электроэнергии, такие как ГАЭС. В целом, исходя из опыта расчетов электроэнергетических режимов и управления энергосистемой, мы выбирали те технологии, которые могут быть предложены к развитию и масштабированию до 2050 года.
В процессе решения кейса мы оценили порядка 30 технологий, которые могут позволить снизить уровень выбросов СО2.
Оценка проходила по нескольким критериям, в частности, по степени возможности и готовности к реализации этих технологий и прогнозируемым результатам их внедрения в масштабах энергосистемы. Поэтому мы уверены, что предложенные решения не ухудшат условия устойчивости энергосистемы.
Разумеется, вводы новой генерации необходимо совмещать с развитием электросетевого комплекса, реконструированием «узких мест» энергосистем и строительством новых схем выдачи мощности. Эти аспекты тоже закладывались в решение кейса.
– Все эти мероприятия требуют больших инвестиций. Проводился ли вашей командой расчет экономической эффективности?
– Да, такие расчеты проводились. Мы спрогнозировали экономическую ситуацию на ближайшие 10 лет, а также проанализировали открытые данные по стоимости вводов оборудования, срокам их строительства и эксплуатации. В результате наша команда пришла к выводу, что в целом к 2041 году реализация предложенных мероприятий выйдет на точку окупаемости. Конечно, это довольно оптимистично, но мы очень надеемся, что наш прогноз сбудется.
– Команда «Итак» буквально вошла в историю, став первым чемпионом Лиги молодых специалистов СНГ. Что это значит для членов команды и для вас лично?
– Как для меня, так и для моих коллег участие в чемпионате «CASE-IN», право представлять операционную зону Центра, Системный оператор и Российскую Федерацию – это огромная честь и ответственность! Поэтому команда старалась сделать все возможное для того, чтобы решение кейса было максимально проработанным, технически грамотным и обоснованным. Конечно, мы верили в свой успех и очень рады, что наши усилия – а их было вложено немало – получили самую высокую оценку со стороны экспертов.
Также хочу отметить, что каждый из нас значительно расширил свой энергетический кругозор. Все-таки когда занимаешься только своими должностными обязанностями, взгляд на отрасль немного сужается. Начинаешь смотреть на какие-то аспекты, процессы и события, происходящие в топливно-энергетическом комплексе, через призму личного опыта и служебной необходимости. А такого рода соревнования, как чемпионат «CASE-IN», позволяют рассматривать вопросы более системно, познакомиться с большим количеством технологий и рассмотреть их под разным углом.
Для меня лично победа в финале стала огромным шагом вперед.
Я участвую в чемпионате «CASE-IN» уже в пятый раз, но только сейчас удалось дойти до первого места с командой «Итак». И скажу по опыту, большая часть успеха всегда зависит именно от команды, от того, насколько вы смогли найти общий язык, насколько можете друг другу доверять и страховать в трудную минуту. Однозначно, вы должны быть единомышленниками!