АЭК. Промышленные микрогриды и активные энергетические комплексы (Часть 2)

Фрагмент доклада «Активные энергетические комплексы — первый шаг к промышленным микрогридам в России»

В преддверии скорого вступления в силу постановления Правительства от 21 марта 2020 г. № 320, запускающего регуляторный эксперимент по активным энергетическим комплексам (АЭК), мы продолжаем серию публикаций по рынкам и бизнес-практикам организации промышленных микрогридов. Эти публикации подготовлены на основе материалов экспертно-аналитического доклада «АЭК — первый шаг к промышленным микрогридам в России», разработанного Инфраструктурным центром EnergyNet с участием отраслевых экспертов. Вторая часть посвящена глобальному рынку микрогридов.

Мировой рынок коммерческих и промышленных микрогридов

По состоянию на 2019 год аналитическая компания Guidehouse Insights (прежнее название — Navigant Research) оценивала годовой объем глобального рынка микрогридов в $8,1 млрд с объемом ввода новых мощностей на уровне 3,5 ГВт в год, и прогнозировала, что к 2028 этот рынок вырастет до $39,4 млрд в год с объемом ежегодного ввода новых мощностей на уровне 19,9 ГВт [1]. По оценке Guidehouse Insights, в настоящее время в мире реализуется или запланировано 6609 проектов микрогридов [2].

Мировой рынок микрогридов: левая ось — по макрорегионам в натуральном выражении (ГВт в год), правая ось — мир в целом в финансовом выражении ($ млрд в год). Источник: Guidehouse Insights

Как видно из приведенного соотношения сегментов этого рынка по типам потребителей, доля микрогридов, подключенных к электрическим сетям и обслуживающих как коммерческих и промышленных потребителей, так и энергетические сообщества, военные объекты и университетские кампусы, совокупно составляет 55% [3].

Таким образом, рынок микрогридов для коммерческих и промышленных потребителей к 2028 году составит $6,3 млрд в год, или 3,2 ГВт, а общий объем рынка присоединенных к сети микрогридов, построенных в интересах юридических лиц, — $21,7 млрд в год, или 11 ГВт.

Структура мирового рынка микрогридов по типам конечных потребителей. Источник: Guidehouse Insights

В России именно сектор коммерческих и промышленных потребителей может стать локомотивом рынка микрогридов, поскольку, с одной стороны, проблема роста расходов на электроснабжение наиболее остро стоит именно перед такими потребителями, и у них есть прямая заинтересованность в использовании возможностей распределенной генерации, а, с другой стороны, именно эти потребители способны сформировать платежеспособный спрос и инвестировать свои ресурсы в создание микрогридов и развитие необходимых технологий.

Микрогрид стадиона Скагерак Арена (Шиен, Норвегия). Источники: ABB и Hitachi

Основными драйверами роста этого сегмента рынка микрогридов в мире являются следующие факторы:

• Стремление потребителей к декарбонизации и потреблению электроэнергии от точно известных и экологичных источников;
• Снижение стоимости электроэнергии, производимой собственными источниками энергии на стороне потребителей;
• Рост стоимости электроэнергии и мощности в централизованных энергосистемах;
• Рост разнообразия требований потребителей, приводящий к появлению запроса на как можно более кастомизированное электроснабжение, адресно отвечающее по своим техническим и экономическим параметрам требованиям конкретных потребителей;
• Рост требований потребителей к надежности и качеству электроснабжения, обусловленный увеличением ущерба, который наносят бизнесу, использующему цифровые технологии, перебои в электроснабжении и снижение качества электроэнергии;
• Высокая волатильность цен на энергоресурсы, в частности, природный газ, позволяющая получить экономический эффект за счет более гибкого сочетания различных источников энергии в дополнение к покупке энергии из сети.

В макрорегиональном разрезе самыми крупными рынками будут Северная Америка (в основном, США) и Азиатско-Тихоокеанский регион [2], в который входят такие привлекательные для компаний Energynet страны, как Малайзия, Индонезия, Индия, Таиланд, Вьетнам, Сингапур, Филиппины. Это делает формирование российского рынка коммерческих и промышленных микрогридов важным с точки зрения поддержки российских технологических компаний и высокотехнологичного экспорта их решений.

Микрогрид Штаба общественной безопасности округа Монтгомери в Гейтерсберге (Мэриленд, США). Источники: Schneider Electric и Duke Energy

Мировой опыт показывает, что микрогриды в определенных ситуациях могут обеспечить снижение расходов коммерческих и промышленных потребителей на электроснабжение в диапазоне от 5% до 25% и даже более по сравнению с потреблением энергии только из централизованной энергосистемы. Величина эффекта существенно зависит как от особенностей конкретных потребителей, так и от того, какие требования неэкономического характера — по надежности и экологичности — предъявляются этими потребителями. На это указывают как результаты численного моделирования работы микрогридов, так и анализ мировой практики их функционирования, несмотря на то что в мире еще не накоплен достаточный опыт в этой области. Эффект оказывается тем больше, чем более затратными являются мероприятия по реконструкции и строительству сетевой инфраструктуры, необходимые для ликвидации дефицита мощности, который потребители испытывают или будут испытывать в ближайшем будущем.

Экономический эффект, который микрогриды приносят входящим в них потребителям, формируется следующими факторами:

• снижение расходов на покупку электроэнергии и мощности на розничном рынке;
• снижение расходов на оплату услуги электрических сетей по транспорту электроэнергии;
• снижение расходов на оплату технологического присоединения или увеличения присоединенной мощности;
• повышение надежности электроснабжения и снижение потерь от обесточивания;
• повышение качества электроэнергии и снижение потерь от влияния просадок и скачков напряжения на чувствительное оборудование.

Микрогрид “энергетического здания” (коворкинга) Brattorkaia в Тронхейме (Норвегия). Источник: Powerhouse

Технологическим залогом эффективности микрогридов выступают возможность комплексирования и оптимального сочетания различных источников энергии и гибкости, а также наличие единого контура управления, который позволяет как можно лучше использовать эти источники. В общем случае в состав микрогрида могут входить следующие типы электроустановок:

• диспетчируемая маневренная генерация;
• не диспетчируемая генерация на базе ВИЭ;
• системы накопления электроэнергии (СНЭ);
• управляемые нагрузки (энергопринимающие устройства) потребителей;
• элементы зарядной инфраструктуры электрического транспорта;
• элементы электрифицированных систем теплоснабжения, включая накопители тепловой энергии;
• оборудование локальных электрических сетей микрогрида.

Технологический центр микрогридов OATI в Миннеаполисе (Миннесота, США). Источник: POPE Architect

В росте экономической эффективности микрогридов ключевую роль сыграл технический прогресс в сфере малой генерации. Он привел к тому, что в последнее время стоимость электроэнергии, полученной за счет собственной генерации, оказывается во многих случаях ниже, чем цена электроэнергии, купленной на розничном рынке и полученной по электрическим сетям.

Стоимость капитального строительства микрогридов в целом, включающая стоимость как электроустановок, так и систем управления и всего инжиниринга, в настоящее время составляет $1000–3000 за кВт установленной мощности в зависимости от географии проекта, состава оборудования, необходимой степени «углеродной нейтральности», интегратора и набора вендоров [4, 5].

Структура мирового рынка микрогридов по бизнес-моделям. Источник: Guidehouse Insights

Привлекательность микрогридов для потребителей и инвесторов увеличивается также за счет реализации на этом рынке новых бизнес-моделей, позволяющих упростить взаимодействие поставщиков и потребителей решений для микрогридов, снизить инвестиционные риски и диверфицировать источники инвестиций и финансирования проектов. Одной из наиболее многообещающих моделей является сервисно-ориентированная модель предоставления энергии как сервиса (energy-as-a-service — EaaS). Ее суть состоит в том, что инжиниринговая компания, осуществляющая интеграцию микрогрида на объекте потребителя электроэнергии, выступает не поставщиком решения, а оператором создаваемого микрогрида и поставщиком электроэнергии, которую он производит. При этом возможны самые разные варианты распределения прав собственности на объекты и оборудование в составе микрогрида, в том числе модель микрогрида как виртуальной электростанции, при которой часть объектов принадлежат самим потребителям, но находятся на агрегированном управлении у оператора микрогрида.

Подготовлено IC ENERGYNET / Авторы: Дмитрий Холкин, Игорь Чаусов, Борис Бокарев, Владимир Сидорович

Доклад подготовлен при экспертном участии Заместителя Председателя Правления АО «Системный оператор ЕЭС» Федора Опадчего и Заместителя Председателя Правления Ассоциации «НП Совет рынка» Олега Баркина

Источники:

1. Peter Asmus. Microgrids Ramp Up in Latin America but Asia Pacific Remains the Global Leader. — Microgrid Knowledge, 2019

2. Microgrid Deployment Tracker Identifies 2,179 New Projects. — Guidehouse Insights, 2020

3. Microgrid: a Global View. International Symposium on Microgrids. — Navigant Research, 2017

4. Microgrid Analysis and Case Studies Report. — California Energy Commission, 2018

5. Phase I Microgrid Cost Study: Data Collection and Analysis of Microgrid Costs in the United States. — National Renewable Energy Laboratory, 2018