Тимур Шалабаев, исполнительный директор SPAQ

На сегодняшний день многие страны успешно используют и внедряют рыночные механизмы в своих энергосистемах. Новые тенденции в электроэнергетике, появление цифровых интервальных счетчиков электроэнергии, развитие телекоммуникаций и «интеллектуальных сетей» (smart grid) предопределили возможность повышения эластичности потребления и привели к появлению концепции demand response.

Управление спросом (анг. demand response) подразумевает сниже­ние энергопотребления конечным потребителем при определенных экономических сигналах рынка электроэнергии с получением выручки за осуществление такого снижения по­требления. Управление спросом явля­ется эффективным инструментом сни­жения цен на рынке электроэнергии в пиковые часы, когда для покрытия спроса на электроэнергию привлека­ются менее эффективные генериру­ющие объекты, с одной стороны. С другой стороны, механизм управле­ния спросом содействует решению вопроса балансирования мощности в системе в периоды пиковой нагрузки за счет сокращения потребления ко­нечными потребителями, изменения времени потребления, использования собственной генерации.

Интерес к управлению спросом значительно вырос во всем мире, особенно в странах, переживших энергетический кризис и стремящихся удовлетворить спрос на электроэнер­гию не за счет строительства дорого­стоящих генерирующих мощностей и сетевой инфраструктуры, а используя эффективные рыночные механизмы.

Несмотря на то что в зарубежных публикациях отмечается, что развитие

ВИЭ до 5-10% не вносит в энергосисте­му страны значительных колебаний, тем не менее даже с 2% для ЕЭС Казах­стана проблема дефицита баланси­рующих мощностей в свете развития актуальной.  Все дело в структуре энергосисте­мы, ведь не секрет, что в Европе доля электроэнергии от станций на угле всего около 20%, а у нас это - 80%. А ведь это, как правило, неманевренные мощности.

В этой связи SPAQ предлагает рассмотреть возможность реализации пилотного проекта по внедрению механизма управления спросом в ЕЭС Казахстана как одного из механизмов решения проблемы дефицита манев­ренных мощностей и призывает все заинтересованные стороны к обсуж­дению данной инициативы.

УПРАВЛЕНИЕ СПРОСОМ НА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ: ПОНЯТИЕ И ПРИНЦИПЫ

Управление спросом на электроэнергию (англ. demand response) - это изме­нение потребления электроэнергии конечными потребителями относительно их нормального профиля нагрузки в ответ на изменение цен на электроэнергию во времени или в ответ на стимулирующие выплаты, предусмотренные, чтобы снизить потребление в периоды высоких цен на электроэнергию на оптовом рынке или когда системная надежность под угрозой. Управление спросом может снижать цены на электроэнергию на оптовом рынке, что, в свою очередь, приводит к снижению цен на розничном рынке.

Управление спросом получило широкое признание как средство обеспечения надежности энергоснабжения, интеграции возобнов­ляемых источников энергии, повышения конкуренции на рынке электроэнергии и расширения возможностей потребителей. 

Типичные примеры управления спросом на электроэнергию включают в себя повышение уставки термостата, чтобы кондиционеры запускались реже, замедле­ние или останов производственного цикла в промышленности, снижение интенсив­ности или отключение освещения, то есть любое прямое действие, направленное на снижение нагрузки в качестве реакции на повышение цены или на сигнал от системного оператора. Управление спросом не включает в себя изменение энерго­потребления, обусловленное нормальной операционной деятельностью. Например, снижение потребления электроэнергии предприятием в выходные и праздничные дни не рассматривается в большинстве случаев в каче­стве управления спросом.

Основные цели управления спросом на электроэнер­гию - уменьшение пиковой нагрузки в энергосистеме, необходимое как для снижения цен на рынке элек­троэнергии, так и для предотвращения избыточного капиталоемкого строительства пиковых электростанций и электрических сетей, противоаварийное управление энергосистемой и интеграция возобновляемых источни­ков энергии. Управление спросом также рассматривается как один из инструментов перехода к низкоуглеродной экономике.

Существует два основных подхода к привлечению потребителей к управлению нагрузкой:

•    неявное управление спросом (implicit demand response, price-based demand response), основанное на применении различных видов дифференцированных по времени тарифов на электроэнергию или поведенческих стимулов,

•    явное управление спросом (explicit demand response, incentive-based demand response, event-based demand response), предполагающее непосредственное управле­ние нагрузкой потребителя.

Непосредственное управление нагрузкой потреби­теля может включать в себя как команды (голосовые, текстовые) на изменение нагрузки оборудования, выполнение которых осуществляется потребителем, так и автоматизированное или автоматическое управление нагрузкой потребителя из диспетчерского центра (си­стемным оператором или организацией-агрегатором).

РОЛЬ ОРГАНИЗАЦИЙ-АГРЕГАТОРОВ

Потребители могут работать на рынках, предполага­ющих участие потребителей с регулируемой нагрузкой, как самостоятельно (в отдельных случаях, преимуще­ственно крупные потребители), так и с помощью специ­ализированных организаций - агрегаторов нагрузки (demand response aggregators). Необходимость появления таких организаций обусловлена тем, что розничные по­требители не являются субъектами оптового рынка элек­троэнергии, не присоединены к его инфраструктуре и в большинстве не знают правил работы рынка. При этом единичная мощность потребителя может быть слишком низкой, а количество потребителей - слишком большим для организации, управляющей работой рынка. Компани­и-агрегаторы объединяют регулировочные возможности нескольких потребителей в более крупный блок, удовлет­воряющий требованиям к величине разгрузки, предъяв­ляемым на рынке, и выступают в качестве посредника между потребителями и инфраструктурой рынка. Кроме того, агрегаторы нагрузки могут оснащать потребителя необходимым для снижения потребления оборудовани­ем, консультировать по вопросам технологии разгрузки, разрабатывать оптимальные планы участия потребите­лей в управлении спросом и т. п. В качестве агрегаторов нагрузки могут выступать энергосбытовые организации или независимые компании.

ПРИМЕРЫ ВНЕДРЕНИЯ ПРАКТИКИ

УПРАВЛЕНИЯ СПРОСОМ

Два металлургических завода в Бельгии - один, при­надлежащий ArcelorMittal, второй - компании Aperam (вы­делена из ArcelorMittal в 2011 г.) - участвуют в управле­нии спросом, предоставляя до 150 МВт объема разгрузки. Особенности технологического цикла предприятий не по­зволяли им удовлетворять требования, предъявляемые к участию в управлении спросом в Бельгии. Решением стало включение регулировочных способностей этих заводов в портфолио агрегатора REstore, включающее множество промышленных предприятий различных соб­ственников. В случае недоступности ресурса металлурги­ческих заводов во время события управления спросом он может быть заменен регулировочными способностями других предприятий.

Программа Midwest Energy Pump$mart энергоком­пании Midwest Energy, обслуживающей потребителей электроэнергии и газа в Западной части штата Канзас. Программа предусматривает привлечение к участию в управлении спросом сельскохозяйственных потребите­лей, а именно отключение по команде из диспетчерского центра ирригационных насосов без отрицательного воз­действия на выпуск продукции. Снижение нагрузки мо­жет осуществляться в летние месяцы с понедельника по субботу за исключением праздников, с 14 до 21 часов по уведомлению, передаваемому из диспетчерского центра не ранее чем за два часа по телефону или по электрон­ной почте. Отключение насосов длительностью не более 4 часов может происходить не более 20 раз в период действия программы, при этом совокупная длительность отключений не должна превышать 80 часов. Midwest Energy платит потребителям $20 за 1 кВт отключенной нагрузки, смещая при этом потребление ирригационных насосов с пиковых часов на другое время суток.

В качестве примера участия в управлении спросом коммерческих потребителей можно привести компанию Walmart. Walmart - один из лидирующих участников на рынках управления спросом в США, в том числе за счет значительной оснащенности магазинов система­ми интеллектуального учета. При получении сигнала о необходимости разгрузки система управления потре­блением (energy management system, EMS) реагирует на него в соответствии с заданным алгоритмом снижения нагрузки, воздействуя на системы вентиляции и кондиционирования, освещение и холодильное оборудование. Вместе с дочерней компанией Sam's Club Walmart участвует в 17 программах управле­ния спросом, организованных муниципалитетами, инфраструктурными организациями и системными операторами, включая ISO New England, California ISO и PJM. В этих программах задействовано примерно 1300 магазинов, расположенных в 23 штатах.

УПРАВЛЕНИЕ СПРОСОМ В РОССИИ

В целях решения проблемы с резервированием мощностей в России в соответствии с постановле­нием Правительства Российской Федерации от 20 марта 2019 года № 287 запущен пилотный проект по управлению спросом (demand response), а также вышел в свет доклад «Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности».

В частности, в докладе отмечается, что потенциал рынка управления спросом в России 4-6 гвт, а сводный экономический эффект может составить 67-105 млрд рублей в год. По некоторым оценкам, потенциал рынка управления спросом в России может достигать 8 ГВт, что соответствует 3-6% пикового спроса на мощность в энергосистеме.

Пилотный проект реализуется в рамках рынка системных услуг. На период его проведения в 2019-2020 годах постановлением Правительства РФ введен новый вид услуг - управление спросом. Системный оператор проводит отбор поставщиков этих услуг (агрегаторов) и по итогам заключает с ними договоры.

Агрегаторы управления спросом - специализи­рованные организации, координирующие способ­ность группы розничных потребителей управлять своим электропотреблением, конвертирующие ее в услуги по управлению спросом на электрическую энергию и транслирующие потребителям часть выручки, полученной от реализации этой услуги. Благодаря агрегаторам управления спросом в краткосрочной перспективе потребители могут получать положительный экономический эффект за счет замещения неэффективной генерации ресурсами управления спросом и формирования более низких цен на электроэнергию, а в долгосроч­ной - за счет учета объемов управления спросом в рынке мощности.

Модель агрегаторов управления спросом розничных потребителей, соз­данная системным оператором в рамках дорожной карты Национальной техно­логической инициативы «Энерджинет», дает потребителям розничного рынка электроэнергии возможность участвовать в ценозависимом снижении потребления. Оптовые потребители имеют возмож­ность пользоваться инструментами цено­зависимого потребления самостоятельно, начиная с 2017 года.

Пилотный проект стартовал в июне 2019 года. За это время проведено три отбора: в III квартале 2019 года услуги ценозависимого потребления оказывали 20 агрегаторов, объединивших 45 объ­ектов агрегированного управления, в IV квартале 2019 года - 19 агрегаторов, объ­единивших 46 объектов агрегированного управления, в I квартале 2020 года - 47 агрегаторов, объединивших 156 объектов агрегированного управления.

На II квартал 2020 года отобрано 43 агрегатора управления спросом на рознич­ном рынке, представляющих 155 потреби­телей электроэнергии. Среди компаний-а­грегаторов - энергосбытовые компании и гарантирующие поставщики, электросе­тевые и генерирующие компании, а также независимые агрегаторы. Потребители розничного рынка электроэнергии, чью способность снижать потребление будут представлять агрегаторы, относятся к различным отраслям экономики - маши­ностроению, пищевой промышленности, нефтедобыче и транспорту, телекомму­никациям, сельскому хозяйству, также в их числе офисные и торговые центры и другие разновидности потребителей электроэнергии. Среди них есть государ­ственные и частные компании, включая дочерние предприятия зарубежных ком­паний, а также бюджетные организации. Объем снижения потребления отдельных энергопринимающих устройств находится в диапазоне от 0,006 до 32 МВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, сегодня интерес к управлению спросом значительно вырос во всем мире, особенно в странах, переживших энергетический кризис и стремящихся удовлетворить спрос на электроэнергию не за счет строитель­ства дорогостоящих генерирующих мощностей и сетевой инфраструктуры, а используя эффективные рыночные механизмы. Как следствие, специалисты системного оператора Единой энергетической системы России констатируют, что фактически механизм управления спросом является альтернативой создания инфраструктуры маневренных мощностей.

С учетом того, что в структуре потребления электроэнергии в Казахста­не около 70% приходится на промышленность, 10-11% - на потребление населением и около 2% - на сельское хозяйство, такая практика по управлению спросом также могла бы быть реализована у нас с учетом международного опыта. В частности, SPAQ предлагает рассмотреть возможность инициирования пилотного проекта в Республике Казахстан по внедрению механизма управле­ния спросом на электроэнергию. Такой пилотный проект мог бы быть запущен при поддержки международных финансовых организаций, а также с учетом наработанного опыта в России.

Реализация такого механизма и пилотного проекта в целом будет спо­собствовать развитию гибкости и постепенной трансформации энергосистемы страны в сторону рыночных механизмов. Более того, механизм управления спросом может частично содействовать решению проблемы балансирования мощности и интеграции объектов ВИЭ в сети. Таким образом, данная инициати­ва будет также оказывать положительный эффект на энергосистему в условиях дефицита маневренных мощностей, а в случае их дальнейшего развития согласно последним законодательным инициативам - дополнять их.

Кроме этого, внедрение такого механизма позволит использовать и противоаварийное управление спросом, с тем чтобы избежать непредвиденных перерывов в энергоснабжении в периоды ограниченного предложения элек­троэнергии. При участии в противоаварийном управлении спросом снижение нагрузки или потребление электроэнергии в ограниченном объеме в условиях, когда системному оператору необходимо поддерживать надежность энерго­системы при недостаточном предложении энергоресурсов или в аварийных ситуациях, является обязательным. Это также является актуальным для нашей страны ввиду роста аварийности на объектах традиционной генерации.