Современная энергосистема сталкивается в новыми типами потребителей больших объемов электроэнергии, среди которых, помимо ЦОД, выделяются майнинговые фермы по добыче криптовалюты.
Отсутствие правового регулирования майнинга в России пока удерживает его в «серой зоне», что порождает их концентрацию в регионах с низкой стоимостью электроэнергии, нелегальное потребление её майнерами по цене отпуска для физлиц, а также многочисленные эксцессы незаконного подключения крипто-ферм к сетям.
Интеграция майнингового бизнеса в существующую систему производства и распределения электроэнергии должна учитывать особенности этого класса потребителей. К ним относятся высокая географическая мобильность ферм, скорость изменения нагрузки, критическая чувствительность к стоимости электроэнергии и гибкость – то есть, способность останавливать свой рабочий процесс без какого-либо ущерба для результата.
В этом контексте представляет интерес анализ интеграции криптомайнинга в энергосистему Техаса, проведенный Блейком Кингом и Шриджибом Мукерджи и опубликованный в журнале IEEE Power & Energy Magazine (т. 23, № 5 за 2025 год).
Авторы рассматривают взаимодействие между крипто-майнингом и электросетью как «прецедент», важный для понимания возможностей и рисков, связанных с появлением новых типов энергоёмких потребителей. Криптовалютный майнинг демонстрирует, как гибкие нагрузки могут быть интегрированы в электросеть, но также выявляет критические проблемы, требующие решения перед массовым распространением AI-дата-центров и других крупных гибких нагрузок (LFL).
Экономика крипто-майнинга как драйвер гибкости
Как потребитель электроэнергии, майнинг имеет следующие особенности.
- Энергоемкость. Потребление электроэнергии крупными майнинговыми фермами измеряется мегаваттами и сравнимо по объёму с небольшими городами.
- Мгновенная остановка процесса. В отличие от традиционной промышленности, майнинг биткойнов не требует последовательного завершения длительного технологического процесса, требующего постоянной мощности – что принципиально отличает его от большинства промышленных производств и от таких крупных потребителей, как ЦОД. Кроме того, остановка майнингового оборудования не влечёт за собой штрафов или потери продукции.
- Географическая мобильность. Майнеры могут мигрировать между регионами мира в поисках дешёвой энергии. Например, в 2021 году индустрия майнинга биткоинов, которая в основном базировалась в Китае, переместилась в США: опытные инвесторы устремились на рынки электроэнергии с низкими ценами и более лояльным режимом регулирования.
- Ценовая чувствительность. Майнинговые операции критически зависят от соотношения цены электроэнергии и стоимости биткоина, поэтому (на примере Техаса) могут мгновенно останавливаться при ценах электроэнергии выше $50-60/МВт·ч, когда себестоимость добычи приближается к рыночной цене электроэнергии.
На рис.1 показан график отключения в Техасе машин с низкой производительностью Bitmain S9 (98 Дж/ терахеш), на котором видно, что они часто отключены от сети в летние часы пиковой нагрузки и в зимнее время повышения спотовых цен.
Эти экономические механизмы делают майнинг идеальным кандидатом для роли гибкой нагрузки. Из-за наплыва криптовалютных майнеров Техасский Совет по надежности электроснабжения (ERCOT) в 2022 году создал специальную рабочую группу по крупным гибким нагрузкам (Large Flexible Load Task Force).
Опыт ERCOT: «лаборатория» для крупных гибких нагрузок
В статье приведен анализ опыта Техаса, который стал крупнейшим центром биткоин-майнинга в США. Авторы отмечают следующие положительные эффекты майнинга как крупного потребителя электроэнергии:
- Майнеры активно потребляют энергию в периоды низких цен, поглощая избыточные объёмы ветровой и солнечной генерации и снижая необходимость её сокращения, что делает их оптимальным потребителем для ВИЭ.
- Майнинг позволяет стабилизировать доходы генераторов через гарантированную нагрузку, его гибкость сглаживает ценовые пики на рынке электроэнергии. В периоды низких цен майнеры активно покупают электроэнергию, поддерживая ценообразование и позволяя генераторам получать доход от базовой нагрузки. В периоды повышения цен гибкие нагрузки майнинга отключаются и высвобождают эту мощность обратно для негибких частей системы, снижая её риски.
- При наступлении критических событий в системе ERCOT имеет возможность быстро на них реагировать, отключая в течение нескольких минут более 2600 МВт нагрузки майнинговых ферм.
- Предоставляя сетевым операторам данные о предельных ценах покупки электроэнергии, майнеры могут участвовать в балансировке системы с точностью генератора, в отличие от обычного demand response потребителей.
- Помимо услуг гибкости на энергетическом рынке, биткойн-майнеры предоставляют дополнительные ценные услуги для электросети. Например, компания по добыче биткоинов Riot Platforms в августе 2023 года заработала $7 млн на участии в программах вспомогательных услуг ERCOT и $24 млн на обратной продаже электроэнергии, которую она предварительно закупила на открытом рынке, вместо использования её для майнинга биткоинов – тем самым, усилив конкуренцию на энергетических рынках и снизив спотовые цены.
Авторы также отмечают, что появление гибких нагрузок привело к появлению бизнес-моделей нового типа: в очереди на подключение ERCOT начали появляться проекты совместной разработки генерации с ЦОД, биткойн-фермами и водородными электролизерами. Существующие и новые генераторы для получения дохода перестали полагаться исключительно на сетевые цены и начали заключать контракты с распределенной гибкой нагрузкой в качестве страховки от неудовлетворительной сетевой экономики. Это упрощает для них разработку генерации и позволяет привлекать своих потребителей на новые площадки, сохраняя при этом мощность, доступную для сети, даже при высоких ценах и отключении распределенной гибкой нагрузки.
Также авторы приводят перечень негативных последствий интеграции майнинга в энергосистему. Вследствие мгновенных изменений потребления мощности при росте цен возникают риски, например, опасные отклонения частоты. Концентрация майнинговых ферм в западном Техасе (близко к ветровой генерации) вызывает перегрузку ЛЭП. Наконец, сетевые операторы не имеют опыта работы с такими гибкими нагрузками.
Технические и организационные аспекты интеграции
В статье рассмотрен ряд инженерных решений интеграции майнинговых нагрузок.
Основной задачей интеграции остается непредсказуемость потребления: меняя его уровень в течение дня из-за сокращения или возобновления работы, крупные майнеры биткоинов оказывают значительное влияние на сеть. Для сетевых операторов эти изменения остаются непредсказуемыми, поскольку графики работы и графики сетевых ставок майнеров им недоступны, и для компенсации колебаний нагрузки приходится закупать больше вспомогательных услуг и резервов. Снизить эту неопределенность, по утверждению авторов, можно за счет введения требования обязательной регистрации в программах ERCOT по реагированию на спрос при подключении майнеров к сети, с целью обеспечения их прозрачности для оператора системы.
Сетевые компании также вводят практику мониторинга в реальном времени: от майнеров требуют предоставлять данные о текущем потреблении с интервалом 4 секунды. Для предотвращения резких скачков нагрузки вводятся лимиты на скорость изменения потребления электроэнергии.
К инфраструктурным вызовам интеграции майнинга в сеть отнесены требования модернизации ЛЭП в регионах с высокой концентрацией LFL, необходимость разработки новых стандартов для защиты от каскадных отключений и создание резервных мощностей для компенсации внезапных отключений майнеров.
В числе технических решений отмечены программное управление мощностью в реальном времени, применение модульной архитектуры для постепенного наращивания/снижения нагрузки и использование системы мониторинга для прогнозирования поведения потребителей. Операционное планирование требует создания динамических моделей LFL.
Для предотвращения локальных перегрузок нужна региональная координация и тесное взаимодействие между операторами нагрузки и системными операторами. Последних также нужно специально готовить к работе с новыми типами нагрузок.
Поскольку существующие модели оплаты мощности не учитывают уникальные характеристики гибких нагрузок, необходимы новые рыночные механизмы – в частности, гибридные контракты, сочетающие фиксированные и рыночные компоненты.
В статье отмечены регуляторные меры, принятые для трансформации роли нагрузки из пассивного потребителя в активного участника рынка. Помимо упомянутых выше программ ERCOT, это разработанные рабочей группой специальные требования к подключению LFL свыше 75 МВт, и тарифные механизмы, введенные для поощрения участия майнеров в регулировании частоты и резервировании мощности. В силу устаревания технических стандартов необходимо их обновление для учёта поведения LFL.
Выводы
По мнению авторов, крипто-майнеры стали первыми представителями нового типа потребителей с гибкой нагрузкой, которые появились на оптовых рынках электроэнергии. Вслед за ними придут другие крупные потребители, которые могут контролировать и балансировать свои рабочие нагрузки – энергосистемы на водороде и аммиаке, а также ЦОД. Криптовалютный майнинг, несмотря на порождаемые им проблемы, предоставляет операторам энергосистем ценный опыт для подготовки к эре AI-дата-центров и водородной экономики. Это позволит осуществить «осознанную интеграцию» LFL с использованием их потенциала для повышения гибкости сети при одновременном снижении рисков через технические инновации, рыночные механизмы и регуляторную адаптацию.
Подробнее читайте в IEEE Power & Energy Magazine (т. 23, № 5 за 2025 год)
Подготовлено АНО «Центр «Энерджинет» при поддержке Фонда НТИ и Минобрнауки России