Система накопичення енергії (СНЕ) — це, по суті, електроустановка, що з’єднана з енергомережою. Там обов’язково є накопичувач електричної енергії, який її отримує або з власних мереж, або з об’єднаної мережі, зберігає її в будь-якій формі та відпускає електроенергію в об’єднану енергомережу. За 10 років цей сектор у світі виріс у 48 разів, середньорічні темпи зростання склали 47%. За прогнозами Bloomberg NEF, до 2040 року сумарна потужність СНЕ у світі перевищить 1 ТВт.
Основне завдання систем накопичення енергії — це допомога в оптимізації виробництва електроенергії, а це можна досягти за рахунок вирівнювання графіка навантаження як на електроустановку, так і на електроенергетичну інфраструктуру. ЕкоПолітика дослідила тему систем накопичення енергії. Детальніше — у матеріалі.
Використання СНЕ дозволяє полегшити роботу високоманеврових потужностей — наприклад, ГАЕС, газо-поршневих станцій та теплової генерації, яка на сьогодні виконує основну функцію з балансування в країні.
Системи накопичення енергії допомагають зберігати надійну роботу енергосистеми в цілому. Для системного оператора СНЕ виконують функцію регулювання частоти, стосовно мережі — це зниження пікових навантажень на підстанції та інше супутнє обладнання, що значно підвищить надійність її роботи. Також за допомогою СНЕ відбувається більш легка інтеграція об'єктів ВДЕ в енергосистему та забезпечується надійність виконання планового графіку видачі потужності в мережу.
За даними Clean Horizon Consulting, у 2020 році в Європі за масштабами СНЕ лідирували:
- Великобританія — з об'ємом 850 МВт встановленої потужності і 1894 МВт анонсованої потужності;
- Німеччина — 428 МВт і 109 МВт;
- Франція — 137 МВт і 248 МВт.
shutterstock
Які є види СНЕ?
Існують 5 базових технологій, розібратися в яких нам допоміг віце-президент Energy Club Іван Григорук.
- Механічна (наприклад, ГАЕС, використання стисненого повітря, супер-маховики).
- Термічна (приміром, термохімічні і геотермальні).
- Хімічна (отримання водню та синтез природного газу).
- Електро-хімічна (поширені сьогодні літій-іонні батареї, свинцево-кислотні батареї, натрієво-сірчані та проточні).
- Електричні (суперконденсатори).
В Україні основні — це механічні системи накопичення енергії. Так, вже працюють гідроакумулюючі станції. А серед перспективних, на думку спеціаліста, — водневі технології в майбутньому, та більш близька перспектива — літій-іонні, літієво-цинкові та проточні батареї.
Літій-іонні батареї – універсальні та вуглецево-нейтральні. Батарея може надавати кілька послуг і працювати одночасно на декількох ринках. Вони забезпечують найвищу маневреність при високій швидкості набору і розвантаженні потужності.
Єдиний недолік — висока вартість. Проте, ця технологія постійно дешевшає. За інформацією Bloomberg, із 2010 р. по 2020 р. капітальна вартість систем зберігання зменшилася майже на 90% і сьогодні складає близько 132 долара за 1 кВт*годину. Очікується, її зниження до 58 доларів за 1 кВт*годину до 2030 року. А у 2035 році вона дорівнюватиме 45 доларів 1 кВт*годину.
Як балансують в Україні?
Для будь-якої енергосистеми важливі два показники — адекватність і гнучкість. Адекватність — показник наявних генеруючих потужностей і їхньої можливості задовольнити попит. Гнучкість — це здатність швидко змінювати потужність так, щоб відповідати зростанню споживання, або можливість змінювати споживання так, щоб воно відповідало потужності. Проблема енергосистеми України — це її негнучкість.
Відповідно до Звіту з оцінки відповідності генеруючої потужності для покриття прогнозованого попиту на електроенергію до 2031 року Україна потребує не менше 2 ГВт маневрової потужності, з яких не менше 0,5 ГВт – літій-іонні СНЕ.
shutterstock
В умовах нестачі саме маневрової потужності, — маневрувати можна або тепловою генерацією – вугільні ТЕС мають працювати на мінімальній потужності, аби різко підвищити виробіток, та гідрогенерацією. Також використовуються для добового балансування гідроакумулюючі станції. В Україні їх три – Київська, Дністровська, та Ташлицька (керує Енергоатом). Загалом потужність цих енергооб’єктів – 1200 МВт. Якщо використовувати тільки їх, то для балансування генерації з ВДЕ цього просто не вистачить.
Потрібно зазначити, що існують три основних види резерву.
Первинний, або резерв підтримки частоти (РПЧ) – це потужність, яка може включитись протягом секунди і протриматись до 15 хвилин – до мінімального часу підключення вторинного резерву. Щоб втримати частоту, Україні потрібно 115-130 МВт генерації, яка готова до миттєвого завантаження. Надання резерву РПЧ – найдорожча послуга. Ось її ї можуть надавати оператори СНЕ.
Вторинний, або резерв відновлення частоти (РВЧ), має активуватись не більше, ніж за 15 хвилин і видавати потужність не менше 60 хвилин.
Третинний, або резерв заміщення (РЗ) має видати потужність протягом не більше 30 хв і тримати її без обмеження в часі.
Наразі відбувається інтеграція енергосистеми України в європейську енергомережу ENTSO-E, а це, зокрема, і вимагає забезпечення необхідного обсягу первинного регулювання частоти. Отже, будувати системи накопичення енергії – першочергове завдання України.
У 2018 році "Укренерго" підписала меморандум про співпрацю з ОСП Франції RTE (Réseau de Transport d’Électricité) та дочірньою компанією RTE International щодо спорудження energy storage. RTE провело необхідні дослідження та у кінці 2020 року презентувало висновок, у якому зазначено, що оптимальна встановлена потужність СНЕ у 240 МВт забезпечить достатній обсяг резервів для балансування відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та відповідає європейським вимогам до наявності необхідних обсягів РПЧ. Технологія СНЕ, що пропонується дослідженням французької компанії — літій-іонна.
Також, французькі колеги відмітили, що наявність 240 МВт систем накопичення сприятиме успішному проходженню ОЕС України ізольованого режиму, що є ключовим тестом для нашої енергосистеми перед синхронізацією з ENTSO-E.
Однак подальша реалізація цього проєкту потребує змін до чинного законодавства. Адже, відповідно до Закону України "Про ринок електричної енергії" (стаття 32) оператор системи передачі, функції якого виконує НЕК "Укренерго", не має права провадити діяльність з виробництва, розподілу, постачання електричної енергії та трейдерську діяльність.
Комерційні проєкти
У травні 2020 року ДТЕК підписав контракт з американською компанією Honeywell на поставку літій-іонної СНЕ потужністю 1 МВт і ємністю 2.25 МВт⋅год. Вона вже підключена до Запорізької ТЕС. Це — перша в Україні система накопичення енергії промислового масштабу, що, на думку представників ДТЕК, стане пілотним проєктом з напрацювання оптимальних моделей роботи на різних сегментах енергетичного ринку країни.
Вінницька KNESS теж планує запустити у місті промислову СНЕ в 1 МВт. Міська влада вже видала містобудівні умови й обмеження для будівництва. Це буде перша СНЕ, що спроєктована і створена в Україні.
Також "Укргідроенерго" планує запустити СНЕ потужністю 212 МВт та сонячну станцію на 83,9 МВт до 2022 року. Вартість проєкту – $211 млн. Джерело фінансування – Фонд чистих технологій та Міжнародний банк реконструкції та розвитку (МБРР).
Як заробити на СНЕ
Заступник голови Держенергоефективності Юрій Шафаренко переконаний, що СНЕ може стати для України додатковим ринком та нішою для залучення інвесторів.
За інформацією "Укренерго", оператори СНЕ можуть продавати наявні обсяги резервів потужності у вигляді допоміжних послуг оператору системи передачі на аукціонах, які проводяться на ринку допоміжних послуг (РДП). Це, так звана "плата за готовність".
Тобто, оператор СНЕ, який продав резерв на РДП, гарантує змінити потужність за потреби (для автоматичних резервів, які спрацьовують без втручання диспетчерів) чи за командою диспетчера. Крім цього, оператор СНЕ, у разі активації його резерву, додатково до "плати за готовність" отримує також оплату за балансуючу електроенергію.
"Придбані резерви на ринку допоміжних послуг використовуються оператором системи передач лише за потреби, для забезпечення нормативних параметрів роботи енергосистеми. Однак, навіть якщо резерви не були використані, постачальник допоміжних послуг (ПДП) має бути готовий їх надати, що в подальшому підтверджується відповідним моніторингом. Тільки на основі цього моніторингу оплачуються придбані резерви. Таким чином, ПДП отримує кошти за готовність надати резерви. Якщо ПДП продав допоміжні послуги, але за результатами моніторингу не був готовий їх надати, то оплату за це він не отримає, а також до нього будуть застосовані санкції у вигляді штрафу за невідповідність", — наголосили в "Укренерго".
Також оператори СНЕ можуть заробляти і на різниці вартості електроенергії. Зокрема, можуть купувати електроенергію у нічні години чи у період профіциту, коли вона дешева, та продавати її у пікові години великого споживання, коли вона коштує найдорожче.
shutterstock
Скільки коштує та як окупити проєкт
Річний обсяг коштів на ринку допоміжних послуг сьогодні складає близько 9 млрд грн, і, в принципі, цього потенційно має бути достатньо для того, щоб інвестори в СНЕ змогли повернути інвестиції.
За розрахунками Укренерго, 1 МВт систем накопичення енергії коштує близько 500-800 тис. євро залежно від його типу.
Якщо власник СНЕ на ринку допоміжних послуг буде продавати для "Укренерго" резерв підтримки частоти (РПЧ) і резерв відновлення частоти (аРВЧ), то за рік він може отримати до 100 тис. євро доходу, що забезпечить окупність протягом 5-8 років.
Але, як розвивати проєкти з СНЕ, якщо в Україні навіть закону про СНЕ нема?
Актуальний стан та прогалини в українському законодавстві
Для запровадження систем накопичення енергії потрібен відповідний законопроєкт, яким буде визначено термінологію та чіткі правила для залучення інвестицій у цей напрям. Зокрема, чітко виписаний порядок проведення конкурсу, розтлумачено повноваження регулятора та встановлення гарантії підключення.
По суті, потрібно створити оператора системи накопичення як нового учасника ринку та передбачити його права та обов’язки.
"Ця тема вже давно назріла. Початок процесу був у 2017-2019 роках, коли готували законопроєкт про аукціони. Саме Держенергоефективності стало ініціатором включити в цей закон норму щодо необхідності впровадження систем накопичення енергії в Україні. Ми розуміли, що, чим більше енергії з ВДЕ в енергобалансі, тим більше нам потрібно балансуючих потужностей. Крім того, системи накопичення енергії можуть забезпечити сталий розвиток ВДЕ", — пояснює Шафаренко.
Тобто СНЕ забирають надлишок електроенергії при її виробництві, і навпаки, коли виробництво зменшується, а споживання збільшується, видає її.
Наразі народними депутатами України зареєстровано декілька законопроєктів, які створюють умови для впровадження систем накопичення електричної енергії: № 5436 від 28.04.2021 – де серед розробників - народний депутат Олексій Кучеренко, № 5436-1 від 11.05.2021 від народного депутата Юрія Камельчука та законопроект № 5436-2 від 19.05.2021 депутата Андрія Геруса.
В цілому, всі вони дають можливість для роботи нового учасника ринку – СНЕ.
Зокрема, у розробці законопроєкту № 5436-1 брало участь Міненерго, як орган влади, який формує політику в енергетиці, та Держенергоефективності. Важливо, що цей законопроєкт враховує інтереси домогосподарств, які також можуть використовувати СНЕ. Нагадаємо, що станом на 1 липня 2021 року в Україні нараховано понад 35 400 домашніх СЕС загальною потужністю 933 МВт. Вони вже забезпечують себе електроенергію, а надлишок можуть реалізовувати.
"Потрібно якомога швидше визначитися, який із законопроєктів є найбільш збалансований та ухвалювати його, оскільки вже сьогодні в ОЕС України працюють понад 9 000 МВт потужностей з ВДЕ", — зазначив Шафаренко.
В НЕК "Укренерго" пояснили ЕкоПолітиці, що найкращим варіантом для розвитку як СНЕ, так і високоманеврової генерації можуть бути насамперед ринкові засади, які дозволяють реалізувати проєкт будівництва та окупити його.
shutterstock
Якщо ж говорити про державну підтримку (стимулювання розвитку), то компанія вважає за доцільне застосовувати механізми, які не збільшують фінансове навантаження на оператора системи передачі. Адже, як показує досвід останніх років, надбавки до тарифів на послуги ОСП призводили до фінансових дисбалансів у його діяльності.
"Укренерго" підтримує ті рішення, які забезпечуватимуть розвиток СНЕ виключно на ринкових засадах та не передбачають впровадження нового покладання спеціальних обов’язків (ПСО) для підтримки СНЕ за рахунок тарифів оператора системи передач", — пояснили в компанії.
Але поки всі зміни не будуть прийняті, система накопичення може бути підключена до мережі або як об'єкт генерації, або як об'єкт споживання. Такі умови, на жаль, не дозволять реалізовувати привабливі інвестиційні проєкти.
Тож, Україна має врахувати досвід інших країн під час запровадження системи накопичення енергії, яка так необхідна нашій енергосистемі.
