Система накопления энергии (СНЭ) — это, по сути, электроустановка, которая соединена с энергосетью. Там обязательно есть накопитель электрической энергии, который ее получает или из собственных сетей, или из объединенной сети, сохраняет ее в любой форме и отпускает электроэнергию в объединенную энергосеть. За 10 лет этот сектор в мире вырос в 48 раз, среднегодовые темпы роста составили 47%. По прогнозам Bloomberg NEF, к 2040 году суммарная мощность СНЕ в мире превысит 1 ТВт.
Основная задача систем накопления энергии — это помощь в оптимизации производства электроэнергии, а это можно достичь за счет выравнивания графика нагрузки как на электроустановку, так и на электроэнергетическую инфраструктуру.
ЭкоПолитика исследовала тему систем накопления энергии. Подробнее — в материале.
Использование СНЕ позволяет облегчить работу высокоманевренных мощностей — например, ГАЭС, газо-поршневых станций и тепловой генерации, которая сегодня выполняет основную функцию балансировки в стране.
Системы накопления энергии помогают сохранять надежную работу энергосистемы в целом. Для системного оператора СНЕ выполняют функцию регулирования частоты, относительно сети — это снижение пиковых нагрузок на подстанции и другое сопутствующее оборудование, что значительно повысит надежность ее работы. Также с помощью СНЕ происходит более легкая интеграция объектов ВИЭ в энергосистему и обеспечивается надежность выполнения планового графика выдачи мощности в сеть.
По данным Clean Horizon Consulting, в 2020 году в Европе по масштабам СНЕ лидировали:
- Великобритания — с объемом 850 МВт установленной мощности и 1894 МВт анонсированной мощности;
- Германия — 428 МВт и 109 МВт;
- Франция — 137 МВт и 248 МВт.
shutterstock
Какие есть виды СНЕ?
Существуют 5 базовых технологий, разобраться в которых нам помог вице-президент Energy Club Иван Григорук.
- Механическая (например, ГАЭС, использование сжатого воздуха, супер-маховики).
- Термическая (например, термохимические и геотермальные).
- Химическая (получение водорода и синтез природного газа).
- Электро-химическая (распространены сегодня литий-ионные батареи, свинцово-кислотные батареи, натриево-серные и проточные).
- Электрические (суперконденсаторы).
В Украине основные — это механические системы накопления энергии. Так, уже работают гидроаккумулирующие станции. А среди перспективных, по мнению специалиста, — водородные технологии в будущем, и более близкая перспектива — литий-ионные, литиево-цинковые и проточные батареи.
Литий-ионные батареи — универсальные и углеродно-нейтральные. Батарея может оказывать ряд услуг и работать одновременно на нескольких рынках. Они обеспечивают высокую маневренность при высокой скорости набора и разгрузке мощности.
Единственный недостаток — высокая стоимость. Однако, эта технология постоянно дешевеет. По информации Bloomberg, с 2010 по 2020 гг. капитальная стоимость систем хранения уменьшилась почти на 90% и сегодня составляет около 132 долларов за 1 кВт*час. Ожидается, ее снижение до 58 долларов за 1 кВт*час до 2030 года. А в 2035 году она будет равна 45 долларов 1 кВт*час.
Как балансируют в Украине?
Для любой энергосистемы важны два показателя — адекватность и гибкость. Адекватность — показатель имеющихся генерирующих мощностей и их возможности удовлетворить спрос. Гибкость — это способность быстро изменять мощность так, чтобы соответствовать росту потребления, или возможность изменять потребление так, чтобы оно соответствовало мощности. Проблема энергосистемы Украины — это ее не гибкость.
Согласно Отчету по оценке соответствия генерирующей мощности для покрытия прогнозируемого спроса на электроэнергию к 2031 году Украина нуждается в не менее 2 ГВт маневренной мощности, из которых не менее 0,5 ГВт — литий-ионные СНЕ.
shutterstock
В условиях недостатка именно маневровой мощности, — маневрировать можно или тепловой генерацией — угольные ТЭС должны работать на минимальной мощности, чтобы резко повысить выработку, и гидрогенерацией. Также используются для суточной балансировки гидроаккумулирующие станции. В Украине их три — Киевская, Днестровская, и Ташлыкская (руководит Энергоатом). В общем мощность этих энергообъектов — 1200 МВт. Если использовать только их, то для балансировки генерации из ВИЭ этого просто не хватит.
Нужно отметить, что существуют три основных вида резерва.
Первичный, или резерв поддержки частоты (РПЧ) — это мощность, которая может включиться в течение секунды и продержаться до 15 минут — до минимального времени подключения вторичного резерва. Чтобы удержать частоту, Украине нужно 115-130 МВт генерации, которая готова к мгновенной загрузке. Предоставление резерва РПЧ — самая дорогая услуга. Вот ее и могут предоставлять операторы СНЕ.
Вторичный, или резерв восстановления частоты (РВЧ), должна включаться не более, чем за 15 минут и выдавать мощность не менее 60 минут.
Третичный, или резерв замещения (РЖД) должен выдать мощность в течение не более 30 мин и держать ее без ограничения во времени.
Сейчас происходит интеграция энергосистемы Украины в европейскую энергосеть ENTSO-E, а это, в частности, и требует обеспечения необходимого объема первичного регулирования частоты. Итак, строить системы накопления энергии — первоочередная задача Украины.
В 2018 году "Укрэнерго" подписала меморандум о сотрудничестве с ОСП Франции RTE (Réseau de Transport d'Électricité) и дочерней компанией RTE International по сооружению energy storage. RTE провело необходимые исследования и в конце 2020 года презентовало заключение, в котором указано, что оптимальная установленная мощность СНЕ в 240 МВт обеспечит достаточный объем резервов для балансировки возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и соответствует европейским требованиям к наличию необходимых объемов РПЧ. Технология СНЕ, что предлагается исследованиям французской компании — литий-ионная.
Также, французские коллеги отметили, что наличие 240 МВт систем накопления будет способствовать успешному прохождению ОЭС Украины изолированного режима, что является ключевым тестом для нашей энергосистемы перед синхронизацией с ENTSO-E.
Однако дальнейшая реализация этого проекта требует изменений в действующее законодательство. Ведь, согласно Закону Украины "О рынке электрической энергии" (статья 32) оператор системы передачи, функции которого выполняет НЭК "Укрэнерго", не имеет права осуществлять деятельность по производству, распределению, поставке электрической энергии и трейдерскую деятельность.
Коммерческие проекты
В мае 2020 года ДТЭК подписал контракт с американской компанией Honeywell на поставку литий-ионной СНЕ мощностью 1 МВт и емкостью 2.25 МВт⋅год. Она уже подключена к Запорожской ТЭС. Это — первая в Украине система накопления энергии промышленного масштаба, что, по мнению представителей ДТЭК станет пилотным проектом по наработке оптимальных моделей работы на различных сегментах энергетического рынка страны.
Винницкая KNESS тоже планирует запустить в городе промышленную СНЕ в 1 МВт. Городские власти уже выдали градостроительные условия и ограничения для строительства. Это будет первая СНЕ, что спроектирована и создана в Украине.
Также "Укргидроэнерго" планирует запустить СНЕ мощностью 212 МВт и солнечную станцию на 83,9 МВт до 2022 года. Стоимость проекта — $211 млн. Источник финансирования — Фонд чистых технологий и Международный банк реконструкции и развития (МБРР).
Как заработать на СНЕ
Заместитель председателя Госэнергоэффективности Юрий Шафаренко убежден, что СНЕ может стать для Украины дополнительным рынком и нишей для привлечения инвесторов.
По информации "Укрэнерго", операторы СНЕ могут продавать имеющиеся объемы резервов мощности в виде вспомогательных услуг оператору системы передачи на аукционах, проводимых на рынке вспомогательных услуг (РДП). Это, так называемая "плата за готовность".
То есть, оператор СНЕ, который продал резерв на РДП, гарантирует изменить мощность при необходимости (для автоматических резервов, которые срабатывают без вмешательства диспетчеров) или по команде диспетчера. Кроме этого, оператор СНЕ, в случае активации его резерва, дополнительно к "плате за готовность" получает также оплату за балансирующую электроэнергию.
"Приобретенные резервы на рынке вспомогательных услуг используются оператором системы передач только при необходимости, для обеспечения нормативных параметров работы энергосистемы. Однако, даже если резервы не были использованы, поставщик вспомогательных услуг (ПДП) должен быть готов их предоставить, что в дальнейшем подтверждается соответствующим мониторингом. Только на основе этого мониторинга оплачиваются приобретенные резервы. Таким образом, ПДП получает средства за готовность предоставить резервы. Если ПДП продал вспомогательные услуги, но по результатам мониторинга не был готов их предоставить, то оплату за это он не получит, а также к нему будут применены санкции в виде штрафа за несоответствие", — отметили в "Укрэнерго".
Также операторы СНЕ могут зарабатывать и на разнице стоимости электроэнергии. В частности, могут покупать электроэнергию в ночные часы или в период профицита, когда она дешевая, и продавать ее в пиковые часы большого потребления, когда она стоит дороже.
shutterstock
Сколько стоит и как окупить проект
Годовой объем средств на рынке вспомогательных услуг сегодня составляет около 9 млрд грн, и, в принципе, этого потенциально должно быть достаточно для того, чтобы инвесторы в СНЕ смогли вернуть инвестиции.
По расчетам Укрэнерго, 1 МВт систем накопления энергии стоит около 500-800 тыс. евро в зависимости от его типа.
Если владелец СНЕ на рынке вспомогательных услуг будет продавать для "Укрэнерго" резерв поддержки частоты (РПЧ) и резерв восстановления частоты (РВЧ), то за год он может получить до 100 тыс. евро дохода, что обеспечит окупаемость в течение 5-8 лет.
Но, как развивать проекты с СНЕ, если в Украине даже закона о СНЕ нет?
Актуальное состояние и пробелы в украинском законодательстве
Для введения систем накопления энергии нужен соответствующий законопроект, которым будут определены терминологию и четкие правила для привлечения инвестиций в это направление. В частности, четко выписан порядок проведения конкурса, разъяснены полномочия регулятора и установка гарантии подключения.
По сути, нужно создать оператора системы накопления как нового участника рынка и предусмотреть его права и обязанности.
"Эта тема уже давно назрела. Начало процесса было в 2017-2019 годах, когда готовили законопроект об аукционах. Именно Госэнергоэффективности стало инициатором включения в этот закон нормы о необходимости внедрения систем накопления энергии в Украине. Мы понимали, что, чем больше энергии из ВИЭ в энергобалансе, тем больше нам нужно балансирующих мощностей. Кроме того, системы накопления энергии могут обеспечить устойчивое развитие ВИЭ", — объясняет Шафаренко.
То есть СНЕ забирают избыток электроэнергии при ее производстве, и наоборот, когда производство уменьшается, а потребление увеличивается, выдает ее.
Сейчас народными депутатами Украины зарегистрировано несколько законопроектов, которые создают условия для внедрения систем накопления электрической энергии: №5436 от 28.04.2021 — где среди разработчиков народный депутат Алексей Кучеренко, №5436-1 от 11.05.2021 от народного депутата Юрия Камельчука и законопроект №5436-2 от 19.05.2021 депутата Андрея Геруса.
В целом, все они дают возможность для работы нового участника рынка — СНЕ.
В частности, в разработке законопроекта №5436-1 участвовало Минэнерго, как орган власти, который формирует политику в энергетике, и Госэнергоэффективности. Важно, что этот законопроект учитывает интересы домохозяйств, которые также могут использовать СНЕ. Напомним, что на 1 июля 2021-го в Украине начислено более 35 400 домашних СЭС общей мощностью 933 МВт. Они уже обеспечивают себя электроэнергией, а избыток могут реализовывать.
"Нужно как можно быстрее определиться, какой из законопроектов является наиболее сбалансированным и принимать его, поскольку уже сегодня в ОЭС Украины работают более 9000 МВт мощностей по ВИЭ", — отметил Шафаренко.
В НЭК "Укрэнерго" объяснили ЭкоПолитике, что лучшим вариантом для развития как СНЕ, так и высокоманевренных генерации могут быть прежде всего рыночные принципы, которые позволяют реализовать проект строительства и окупить его.
shutterstock
Если же говорить о государственной поддержке (стимулировании развития), то компания считает целесообразным применять механизмы, которые не увеличивают финансовую нагрузку на оператора системы передачи. Ведь, как показывает опыт последних лет, надбавки к тарифам на услуги ОСП приводили к финансовым дисбалансам в его деятельности.
"Укрэнерго" поддерживает те решения, которые будут обеспечивать развитие СНЕ исключительно на рыночных принципах и не предусматривают внедрение нового возложение специальных обязанностей (ПСО) для поддержки СНЕ за счет тарифов оператора системы передач", — пояснили в компании.
Но пока все изменения не будут приняты, система накопления может быть подключена к сети или как объект генерации, или как объект потребления. Такие условия, к сожалению, не позволят реализовывать привлекательные инвестиционные проекты.
Поэтому, Украина должна учесть опыт других стран при введении системы накопления энергии, которая так необходима нашей энергосистеме.
