Аналитика16.09.2023
Перспективы внедрения программы регулирования спроса в Казахстане
Инна Ким, начальник отдела исследования энергосистем ТОО «Energy System Researches»
Новые тенденции в электроэнергетике, появление цифровых интервальных счетчиков электроэнергии, развитие телекоммуникаций и «интеллектуальных сетей» (Smart Grid) сделали возможность повышения эластичности потребления путем применения концепции управления спросом (Demand Response) привлекательным и простым инструментом для решения задач управления энергопотреблением.
Управление спросом реализуется через так называемую Программу регулирования спроса (ПРС), которая обеспечивает взаимодействие оператора энергосистемы с конечными потребителями и подразумевает снижение энергопотребления при определенных экономических сигналах рынка электроэнергии с получением выручки за эту услугу.
Концепция ПРС является относительно новой для рынков электроэнергии Центральной Азии, и ее внедрение потребует значительных трансформационных изменений существующей модели управления энергосистемы. Более того, весьма трудоемкой задачей становится создание инфраструктуры (приборы учета с возможностью дистанционной передачи данных и другое), обеспечивающей возможность участия в программах регулирования спросом широкого круга потребителей. Возможно, по этой причине переход к модели агрегированного спроса до 2025 года, включенный в план действий по реализации проекта Концепции развития электроэнергетической отрасли Республики Казахстан до 2035 года1, был исключен из утвержденной Концепции развития электроэнергетической отрасли Республики Казахстан на 2023-2029 гг2.
При этом, учитывая масштабные планы по внедрению ВИЭ и дефицит маневренных мощностей в Казахстане, ПРС как инструмент, позволяющий поддерживать и регулировать баланс спроса и предложения на оптовом рынке электроэнергии, тем самым повышать надежность системы и снижать цены, не стоит игнорировать.
С точки зрения энергосистемы, внедрение системы ПРС дает ряд преимуществ, связанных с изменением кривой нагрузки, заполнением разрывов кривой и срезанием пиков нагрузки за счет выравнивания суточного потребления электроэнергии и переноса энергопотребления на ночное время или на периоды выходных и праздничных дней.
В результате оптимизации режима энергопотребления с учетом внедрения ПРС энергосистема Казахстана получает:
• снижение пиковой загрузки электросетевой инфраструктуры, перегрузок и аварийности;
• стабилизацию уровней напряжения и устойчивость нагрузочных узлов;
• отсрочку вложения инвестиций в развитие генерирующих мощностей и сетей;
• снижение нагрузочных потерь;
• дополнительный ресурс для балансирования ЕЭС РК и другое.
Потребители также получают положительный эффект от внедрения системы ПРС:
• снижение затрат на электроснабжение;
• возможность получения дохода от участия в ПРС;
• повышение надежности электроснабжения.
ПО РАЗНЫМ ОЦЕНКАМ, ПОТЕНЦИАЛ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПИКОВОЙ НАГРУЗКИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ КАЗАХСТАНА ЗА СЧЕТ СИСТЕМЫ ПРС СОСТАВЛЯЕТ ДО 10% ОТ ПИКОВОЙ НАГРУЗКИ3, Т. Е. НА 2025 Г. ПОТЕНЦИАЛ МОЖЕТ СОСТАВЛЯТЬ ДО 1,9 ГВТ.
ВВОД ЕДИНОГО ЗАКУПЩИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (ЕЗЭЭ) И БАЛАНСИРУЮЩЕГО РЫНКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (БРЭ) В КАЗАХСТАНЕ С 1 ИЮЛЯ 2023 ГОДА – БЛАГОПРИЯТНАЯ ОСНОВА ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ ПРС.
ВНЕДРЕНИЕ ПРС НА ОПТОВОМ РЫНКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Решением, обеспечивающим участие в управлении спросом конечных потребителей, стало создание специализированных организаций - агрегаторов управления спросом.
Агрегаторы управления спросом являются субъектами оптового рынка электроэнергии, которые продают совокупность регулировочных способностей потребителей как единый товар/услугу на оптовом рынке и/или на рынке системных услуг. Агрегатор осуществляет сбор заявок на изменение потребления от потребителей, распределяет необходимый объем разгрузки/загрузки между потребителями и информирует их в удобном формате (текстовое сообщение, электронное письмо, телефонный звонок, дистанционный сигнал непосредственно в систему управления электроустановкой).
Участие крупных потребителей оптового рынка в ПРС достигается путем открытия различных сегментов рынка, создания необходимых условий, обеспечивающих возможность конкуренции потребителей с генерирующими объектами и предоставления соответствующих экономических стимулов.
В зарубежных механизмах управления спросом реализованы различные возможности участия, например:
- прямое управление спросом (реализуется на оптовом рынке электроэнергии и мощности, балансирующем рынке);
- гарантированный сброс нагрузки (для аварийного управления спросом);
- программа быстрого резерва (для обеспечения стабильности частоты системы при непредвиденном росте нагрузки или недостаточности первичного регулирования, реализуется на рынке системных услуг).
Внедрение ПРС обычно начинается с вовлечения потребителей к снижению электропотребления, как, например, за счет внедрения дифференцированных по времени суток тарифов.
При внедрении ПРС в Казахстане необходимо принимать во внимание неоднородность распределения промышленных и бытовых потребителей в разрезе зон ЕЭС. Так, потребление Северной и Западной зон характеризуется довольно плотным и равномерным профилем (Tmax^7400 ч. ) из-за большой доли промышленных пред-приятий (более 60%). Потребление же Южной зоны имеет большую долю коммунально-бытового потребления (=35%) и профиль ее потребления менее равномерный и плотный (Tmax=6600 ч.). Таким образом, учитывая неравномерность графика нагрузки, текущий дефицит и ограниченную пропускную способность транзита Север - Юг, применение регулирования спроса в первую очередь актуально в Южной зоне.
С другой стороны, ключевой категорией потребителей электроэнергии в Казахстане являются крупные предприятия промышленного сектора, которые также могут выступать отдельными субъектами оптового рынка электроэнергии. Таким образом, внедрение ПРС имеет смысл начать с крупных предприятий на оптовом рынке электроэнергии, имеющих возможность эффективного управления собственными графиками нагрузки. Пилотные проекты на Бухтарминском цементном заводе и в филиале канала им. К. Сатпаева показали, что при наличии стимулирующих выплат возможности регулирования спроса предприятий могут составить до 20-30% .
Принимая во внимание планируемое развитие ВИЭ в Казахстане, в том числе в Южной зоне, в соответствии с Прогнозным энергетическим балансом до 2035 г. (ПБ 2035) и перспективное развитие Национальной электрической сети (НЭС) , к ПРС целесообразно подключение в первую очередь промышленных потребителей Южной зоны, а на более поздних стадиях - промышленных потребителей Северной и Западной зон.
ВНЕДРЕНИЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ СПРОСА ЦЕЛЕСООБРАЗНО НАЧАТЬ НА ОПТОВОМ РЫНКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЮЖНОЙ ЗОНЫ.
НА БОЛЕЕ ПОЗДНИХ СТАДИЯХ К ПРС ЦЕЛЕСООБРАЗНО ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СЕВЕРНОЙ И ЗАПАДНОЙ ЗОН, А ТАКЖЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ РОЗНИЧНОГО РЫНКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПОТЕНЦИАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ СПРОСОМ НЕТТО-ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Значительный потенциал управления спросом сосредоточен у потребителей розничного рынка (средний и малый бизнес, коммунально-бытовое потребление). При этом, если крупные промышленные предприятия могут участвовать в ПРС путем изменения планового суточного графика потребления на оптовом рынке, то для розничных потребителей актуально участие в балансирующем рынке и получение премии от урегулирования кратковременных небалансов.
Учитывая, что в Казахстане сформирована законодательно-регуляторная среда для поддержки сектора возобновляемой энергетики, альтернативным вариантом
реализации ПРС со стороны розничных потребителей может рассматриваться внедрение ВИЭ малой мощности с накопителем в распределительных сетях класса напряжения 35-10-0,4 кВ .
ТОО «ESR» в 2020 году выполнило технико-экономическое исследование по определению потенциала распределенной генерации ВИЭ в сетях ТОО «Oңтүстік Жарық Транзит» (ТОО «ОЖТ») по следующим критериям:
• Критерий 1 - наличие ветровых и солнечных ресурсов вблизи узлов потребления и электросетевой инфраструктуры;
• Критерий 2 - наличие пригодных земель;
• Критерий 3 - потенциал потребителей с точки зрения размещения малых ВИЭ;
• Критерий 4 - загрузка электрических сетей ТОО «ОЖТ»;
• Критерий 5 - конфигурация суточного графика нагрузки потребителей ТОО «ОЖТ».
Результаты исследований показали следующее:
• высокий солнечный потенциал на всей территории в Туркестанской области будет в основном способствовать развитию СЭС;
• суммарный потенциал распределенной генерации Туркестанской области оценен в размере 450 МВт (185 МВт - индивидуальное жилье, 120 МВт - субъекты МСБ, 45 - крестьянские и фермерские хозяйства, 100 - рост электропотребления);
• максимальный требуемый объем распределенной генерации по условию снижения загрузки трансформаторов на подстанциях до допустимых значений оценен в размере 110 МВт.
Однако ресурс управления спросом отдельного розничного потребителя относительно мал при значительных издержках на взаимодействие с системным оператором и оператором оптового рынка. Поэтому использование этого потенциала требует разработки механизмов трансляции экономического эффекта от снижения нагрузки на оптовом рынке розничному потребителю, а также специальных нормативных, организационных и технических решений.
ДЛЯ РОЗНИЧНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ АКТУАЛЬНО УЧАСТИЕ В БАЛАНСИРУЮЩЕМ РЫНКЕ И ПОЛУЧЕНИЕ ПРЕМИИ ОТ УРЕГУЛИРОВАНИЯ КРАТКОВРЕМЕННЫХ НЕБАЛАНСОВ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА РОЗНИЧНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТРЕБУЕТ СПЕЦИАЛЬНЫХ НОРМАТИВНЫХ, ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВНЕДРЕНИЯ ПРС В КАЗАХСТАНЕ
Развитие ВИЭ, предусмотренное в рамках ПБ 2035, приведет к увеличению вариативности графика «чистой нагрузки» и потребует ввода значительных объемов маневренных мощностей. Предварительная оценка перспективной структуры генерации в соответствии с прогнозным балансом показала необходимость ввода ограничений ВИЭ в минимальных летних и зимних режимах ввиду недостаточного резерва на снижение. Ввод ПРС позволит сократить частоту и размер этих ограничений.
В целях демонстрации эффекта была выполнена оценка возможного покрытия графика нагрузки на 2030 год в день летнего минимума ± 3 дня до и после. Объем ВИЭ принят согласно ПБ 2035, а профиль генерации ВИЭ был рассчитан с применением специализированного программного обеспечения (WindPRO и PVSyst). При диспетчеризации существующих и планируемых по ПБ 2035 традиционных электростанций были учтены тип, маневренные возможности и технологические пределы работы. Анализ показал, что в минимальные часы нагрузки внедрение ПРС способствует снижению избытков мощности и, следовательно, уменьшению недоотпуска электроэнергии от ВИЭ за счет снижения частоты и размера ограничений ВИЭ.
В целом общая оценка внедрения ПРС в Казахстане в размере 10% от нагрузки по сравнению с ПБ 2035 приведет к:
- значительному снижению необходимости ограничения ВИЭ и увеличению доли ВИЭ в электропотреблении на ≈ 3% (ПБ 2035 ≈ 20%),
– снижению КИУМ газовых/угольных КЭС и выбросов на более чем 15% (ПБ 2035 ≈53% и 90 млн т СО2).
ВНЕДРЕНИЕ ПРС В КАЗАХСТАНЕ ПРИВЕДЕТ К СНИЖЕНИЮ ОГРАНИЧЕНИЙ ВИЭ, УВЕЛИЧЕНИЮ ДОЛИ ВИЭ, СНИЖЕНИЮ КИУМ ГАЗОВЫХ/УГОЛЬНЫХ КЭС И ВЫБРОСОВ.
Помимо создания инфраструктуры и регистрации агрегаторов спроса, для внедрения ПРС необходимо внести также соответствующие изменения в нормативные правовые акты в области электроэнергетики (закон «Об электроэнергетике», «Правила организации и функционирования оптового рынка электрической энергии, «Правила функционирования балансирующего рынка электрической энергии» и т. д.)
Для определения возможности внедрения системы ПРС необходим детальный анализ этого вопроса со стороны крупных оптовых потребителей РК – основных поставщиков данной услуги. Потребители часто не знают реального потенциала гибкости их потребления и поэтому нуждаются в экспертной поддержке.
Hyundai Motor подписал 20-летний контракт на закупку возобновляемой энергии на 610 ГВт-ч в год
В Саудовской Аравии построят крупный завод по выпуску солнечных батарей
В Испании разработали солнечный элемент с рекордной эффективностью преобразования энергии до 60%
IFC выделяет ACWA Power $240 млн для развития ВИЭ в Узбекистане
Производители напитков создают альянс по ВИЭ
Отчет Wood Mackenzie: для достижения целей «чистый ноль» и 1,5 °C требуется $78 трлн
Центральная Азия может сыграть глобальную роль в удовлетворении спроса на ВИЭ
QatarEnergy и TotalEnergies реализуют солнечный проект мощностью 1,25 ГВт в Ираке
22 экоинициативы Казахстана получили гранты в рамках Программы малых грантов ГЭФ
В Польше разработали новое противообледенительное покрытие для солнечных панелей
ВМО: в 2023 году концентрация парниковых газов достигла нового рекордного уровня
В США разработан порошок для эффективного поглощения CO2 из воздуха
В Казахстане пройдет международная выставка Powerexpo Almaty 2024
€4,8 млрд доходов от продажи квот ЕС инвестирует в net-zero проекты
Компании сектора ВИЭ опережают нефтяные компании по прибыли
Азербайджан и Huawei создадут дата-центр на основе ВИЭ
Сингапур одобрил импорт солнечной энергии из Австралии по подводному кабелю
МЭА открывает первый региональный офис в Сингапуре
В Испании создан мощный солнечный элемент из фосфида галлия и титана с эффективностью 60%
В Якутии до конца года введут три гибридных энергокомплекса