Долгосрочный стратегический вектор развития мировой энергетики – переход от централизованной энергетики к распределенной, сетевой и интеллектуальной.

При формировании сетевой инфраструктуры необходимо учитывать тенденции развития распределенной генерации. Способность к адаптации, топология и системы управления сети должны быть адекватны перспективной структуре электроэнергетического комплекса и позволять переход к Smart grid.

Мир меняет энергетическую парадигму

При сложившихся условиях значительных колебаний цен на энергоносители, повышения обеспокоенности относительно возможного истощения ископаемых ресурсов и осознания проблемы выбросов парниковых газов в индустриально развитых странах принимаются концептуальные планы развития энергетики с акцентом на малую распределительную энергетику (МРЭ). Уже сегодня установленная мощность средств распределенной генерации (РГ) измеряется десятками ГВт. Например, в США по данным 2012 г. эксплуатируется более 12 млн установок РГ с суммарной установленной мощностью порядка 220 ГВт. При этом темпы прироста превышают 5 ГВт в год. В среднеевропейском балансе доля РГ составляет более 15%. Данный показатель по странам довольно широко варьируется: от 6% в Румынии до более чем 50% в Дании.

Развитие распределенной энергетики в этих странах во многом обусловлено наличием соответствующей нормативной и терминологической базы, которая, в свою очередь, основывается на результатах научных исследований и воспринятой обществом идеологии. Например, в Великобритании в настоящее время проводятся исследования в области распределенного производства электроэнергии. В Отчете о состоянии энергетики, подготовленном правительством Великобритании, указаны проблемы, связанные с изменением климата и надежностью поставок энергетических ресурсов. И ключевой фактор решения этих проблем – понимание, в какой степени распределенное производство электроэнергии может дополнить или стать потенциальной альтернативой системе централизованного производства электроэнергии.

Вопросы рационального развития энергетики являются глобальной проблемой, затрагивающей практически все страны мира. В связи с этим, с целью координации действий по преодолению существующих в данной области трудностей, мировым сообществом были созданы международные организации – такие, например, как International Electrotechnical Commission (IEC), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), International Council on Large Electric Systems (CIGRE) и другие.

Инфраструктура современной мировой электроэнергетики, как известно, была сформирована в 60-х годах прошлого столетия. Со временем значительная часть эксплуатируемого электросетевого оборудования подошла к пределу своего нормативного срока службы. А учитывая социальный фактор, регулирующие органы большинства стран неохотно давали согласие на повышение тарифов, что могло бы позволить провести масштабную дорогостоящую модернизацию инфраструктуры. Таким образом, энергетики были вынуждены продолжать работать с оборудованием, которое уже выработало свой расчетный срок службы. Помимо этого, в течение указанного времени энергетические компании основное внимание уделяли развитию сектора генерации, а сектора, связанные с передачей и распределением электрической энергии, так и оставались недофинансированными.

Например, в середине 70-х годов в США в структуре инвестиций на развитие энергетики доля затрат на передачу и распределение электроэнергии составляла менее 30%. И хотя данный показатель к концу 90-х гг.   возрос до 45%, это все же не позволило полностью компенсировать сформировавшееся отставание по увеличению пропускной способности электрических сетей, что безусловно сказалось на надежности функционирования всей электро­энергетической отрасли.

Вместе с тем, в отрасли созрело понимание, что дальнейшее развитие электроэнергетики на принципах «эффекта от масштаба» практически исчерпано.

Природоохранные ограничения, все возрастающая стоимость земли и воды, государственное регулирование и другие факторы являются серьезным препятствием для строительства новых мощных электростанций и развития централизованной энергетики. С появлением конкурентоспособных технологий выработки энергии началось весьма агрессивное вмешательство «зеленой» энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). Эти обстоятельства, по сути, и стимулировали развитие нового направления в развитии энергетики, получившего название распределенной генерации.

В новых условиях поддержание и реконструкция элементов энергосистем с прежними параметрами и в полном объеме по экономическим и техническим соображениям стали уже нецелесообразны, что потребовало коренного изменения структуры и принципов функционирования энергетики с учетом экономико-экологических требований, появившихся технических возможностей и растущих потребностей пользователей.

Прежние распределительные сети (РС) проектировались без возможности эффективного управления их режимами при наличии разнонаправленных потоков энергии – такие потоки могут появиться с расширением использования РГ. В результате сетевые компании оказались перед выбором, каким образом решать задачи, порожденные РГ: либо пассивно, путем увеличения пропускной способности электрических сетей, чтобы они справлялись с максимальным потоком от каждого генератора, либо активно, встраивая датчики и коммутационные аппараты, чтобы отслеживать и контролировать выработку генераторов, избегать «узких мест», удерживать нагрузку в послеаварийных режимах на безопасном уровне, а напряжение – в допустимых (нормативных) рамках.

Так, экономический рост мирового сообщества, неразрывно связанный с увеличением объема энергопотребления и повышением требований к эффективности, качеству и уровню надежности энергоснабжения, с одной стороны, и накопившиеся в отрасли серьезные проблемы технологического (диспропорции в развитии отдельных секторов энергетики, старение оборудования, исчерпание традиционных органических энергоносителей), экономического (трудности с реализацией необходимого объема инвестиций, рост стоимости топлива и одновременные ограничения на увеличение тарифов) и экологического (снижение выбросов СО₂ и противодействие загрязнению окружающей среды) характера, с другой стороны, обусловили все возрастающие темпы интеграции источников РГ в современные системы электроснабжения и, в конечном счете, изменения энергетических стратегий.

Полностью прочитать статью Вы сможете в №46 журнала «Терминал» от 14 ноября 2016 года.