Тимур Шалабаев, SPAQ атқарушы директоры

ҚР үшін энергияны жинақтау жүйесін дамытудың маңыздылығы

Бүгінгі күні маневрлік қуаттардыңтапшылығын ескере отырып, ЖЭК объектілері жүйеге енгізетін теңгерімсіздіктерге байланысты Қазақстан БЭЖ-ініңтехникалық мүмкіндіктері жаңартылатын энергия көздерін одан әрі дамытуға мүмкіндік бермейтін жағдай қалыптасты. Бұған соңғы 2 жылда ЖЭК жобаларын іріктеу бойынша аукциондық сауда-саттыққа шығарылғанЖЭКжобаларыүшінтөмен көлемдердәлел болып табылады. Осылайша, мысалы, 2020 жылы күн электр станцияларыныңжобаларын іске асыруүшін 55 МВт бөлінді, олар әрқайсысы 15, 20 және 20 МВт болатын 3 шағын лотқа бөлінді. Жел станциялары үшін аукциондарға тиісінше 15 және 50 МВт-қа бөлінген 65 МВт көлемі шығарылды. Белгіленген қуаттылықтағы 120 МВт аукциондар 20 және 100 МВт екі тендер аясында өтті, ал соңғы аукцион өткізілмеген деп танылды. БиоЭС үшін 10 МВт көлемінде көлем ойнатылды.

Қазақстан Республикасының 2025 жылға дейінгі Стратегиялықдаму жоспарында тіркелген көрсеткішке сәйкес ЖЭК электр энергиясын өндіруүлесі 6%-ды құрауы тиіс, осылайша, егер 2020 жылы секторды дамыту қорытындылары бойынша көрсеткішке сүйенетін болсақ, оған қол жеткізу үшін ЖЭК кемінде 2 есе өсуі тиіс. Осыған байланысты заңды сұрақ туындайды: 2025 жылға қарай ЖЭК есебінен электр энергиясын өндіру үлесінің 6%-ына қол жеткізубойынша мақсатты қалайжүзегеасырамыз? Бұл мәселені шешу, біржағынан, Қазақстан БЭЖ-інің техникалық мүмкіндіктері мәселелерін шешетін, ал екінші жағынані аукциондық сауда-саттық шеңберінде ЖЭК жобаларын іске асыруға мүмкіндік беретін белсенді шараларды талап етеді. Қазіргі уақытта мұндай шешім энергияны жинақтай отырып, ЖЭКжобаларын іске асыруболуы мүмкін. Энергияны жинақтау жүйелері - электр энергетикасын дамытуүшін түбегейлі жаңа мүмкіндіктер ашатын жоғары технологиялық құрылғылардың тез дамып кележатқан класы. Олар электр энергиясын қорланатын және портативті етеді, оны өндіру және тұтыну процестерінің қатаң бір мезгілде болу қажеттілігін жояды бұл бүкіл әлемде қолданылатын электр жүйелерінің заманауи архитектурасын қалыптастырудың негізгі факторы болған қуат теңгерімін қамтамасыз етудің негізгі шектеуі. Бұл материалда энергияны жинақтау жүйелерімен ЖЭК дамыту аясында әлемде болып жатқан негізгі процестерді түсінуге тырысайық.

Маневрлік қуат ретінде энергияны жинақтау жүйелері

2020жылғы 7 желтоқсан Мемлекет басшысы «Қазақстан Республикасының кейбір заңнамалық актілеріне жаңартылатын энергия көздерін пайдалануды қолдау және электр энергетикасы мәселелері бойынша өзгерістер мен толықтырулар енгізу туралы» Қазақстан Республикасының Заңына қол қойды. Қабылданған түзетулер көптеген жылдар бойы талқылаулар мен пікірсайыстардан кейін алғаш рет маневрлік қуаттарды дамыту нормаларын көрсетті.

Бүгінгі таңда республикада электр қуатының профициті (3000 МВт) маневрлік қуаттардың тапшылығымен қатар жүреді. Тәулік ішінде электр энергиясын тұтыну біркелкі емес, кешкі уақытта жоғарылайды және түнде төмендейді. Бұл сәйкесінше электр станцияларының жедел ауыспалы жұмысын талап етеді. «Өз табиғаты бойынша» айқын теңгерімсіздіктерді ЖЭК станциялары да енгізеді, Маневрлік қуаттарды өндіріс-тұтыну теңгерімсіздіктерін реттеуге тарту үшін оларды дамыту ресейлік реттеуді пайдаланудың орнына Қазақстанның электр станциясындағы ауытқуларды өтеу жөніндегі қызметтердің бір бөлігін сатып алуды қайта бағыттауға мүмкіндік береді,

Заңға қабылданған толықтыруларға сәйкес мынадай дефиниция келтірілген: «Генерацияның маневрлік режимі бар генерациялайтын қондырғы реттеуші электр қуаты бар генерациялайтын қондырғы», Иә, осыған сүйене отырып, энергияны жинақтау жүйесінің өзі маневрлік қуат емес, өйткені ол электр энергиясын өндірмейді, бірақ ЖЭК технологиясын қолданатын жобамен бірге, мысалы,жел генераторлары немесе күн станциялары, мұндай шешім реттеу үшін қажетті мүмкіндікке ие болар еді,

2015 ж, ЖЭК бойынша IRENA халықаралық агенттігі энергияны жинақтау жүйелерін дәстүрлі газ турбиналық станциямен өте қызықты салыстыру жүргізді, Осылайша, есепке сәйкес, реттеу тұрғысынан аккумуляторлық батареяларды жиі жедел әрекет ету ресурсы деп атайды. Жауап беру уақыты пайдалы сигналға бастапқы жауап беру үшін энергия ресурсына кететінуақытты немесе қажетті соңғы күйге жету үшін қажетуақытты білдіруі мүмкін. Кез келген анықтамада аккумуляторлық батарея жылдам әрекет етеді, Бұл энергияны сақтау батареясы жылу электр станцияларына қарағанда бірнеше секунд немесе одан да азуақытта, жылдам әрі дәл қуатталуына және қуатын жоюына байланысты, Электрмен жабдықтау жүйесі аккумулятормен қамтамасыз етілген қуаттың жылдам және дәл өзгеруінен бірнеше қатынаста ұтады, Батарея жүйенің жиілігін ұстап тұруүшін ауыспалы жаңартылатын энергия генераторларынан қысқа мерзімді қуаттың ауытқуын жылдам әрі дәл өтей алады.

Аккумуляторлықбатарея өзініңбарлық теріс және оң қуатын реттеуүшін, сондай-ақ қазбалы отындағы электр станцияларына қарағанда өндірілетін қуаттыңсызықтық өзгеруінің жоғары жылдамдығын ұсынады. Керісінше, қазбалы отынды жағу зауыты жұмысдеңгейіне қойылатын минималды талаптармен шектеледі, олардан төмен болса, пайдалану мен техникалық қызмет көрсету шығындары зардап шегеді.

Аккумулятордың ресурсы оның оң реттеу көрсеткіштеріне байланысты қазбалы отындағы реттеу генераторына қарағанда аз сыйымдылықты қажет етеді, Себебі, аккумуляторлық батарея жылдамырақ, дәлірек және реттеудің оң әрі теріс диапазондары үшін толық қуатты қамтамасыз ете алады, Бұл көрсеткіштер осы ресурстардың шектеулерінің артуына байланысты реттеу үшін қазбалы отын генераторына қарағанда оларды жиі қолдануға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, қазбалы отынға негізделген реттеу қызметтері жоғары талаптарды тудыруы мүмкін, өйткені олар оператордың сигналына баяу жауап береді, Бұл жағдайда олар дәл реттеуді қамтамасыз ете алатын ресурсқа қарағанда іске асыру мақсатында мемлекеттік органдар мен жүйелік оператордың дәстүрлі ойлауы ЖЭК болып табылмайтын газ-турбиналық электр станциялары мен ірі ГЭС-терді дамыту арқылы мәселені шешудің дәстүрлі жолдарына сүйенетіні түсінікті.

Алайда, бұл жағдайда экономикалықжәне техникалық аспектілерден басқа, шығарындылар, қоршаған ортаны қорғаужәне парниктік газдар шығарындыларын азайту жөніндегі біздің еліміз қабылдаған міндеттемелер мен көміртегі бейтараптығына қол жеткізу жөніндегі мақсаттар мәселелерін назарға алатын әр түрлі сценарийлер мен технологияларды нақты салыстырмалы талдауға негізделген салмақты шешім қажет.

Әлемдегі энергия жинақтау жүйелерін дамыту драйверлері

РОСНАНО жинақтау жүйелерінің дамуын талдау деректеріне сәйкес, әлемде ЭЖЖ қолдану тәжірибесі мен нарықты дамытудың негізгі драйверлері маңыздылығы тәртібімен бес негізгі фактор болды:

1.      ЖЭК негізінде генерацияны арзандатужәнежаппай тарату, оны тиімді ауқымды қолдану ЭЖЖ-сіз мүмкін емес.

2.      Жеке электр көлікті жаппай таратудың басталуы және дамуы.

3.      Қазіргі кездегі ең көп таралған ЭЖЖдің өзіндік құрылыс блогы болып табылатын литий-ионды АКБ жаппай өнеркәсіптік дамуы және олардың құнының күрт төмендеуі.

4.      Токты тұрақтыдан айнымалыға және керісінше тиімді түрлендіруге қабілетті электр электроникасының дамуы мен құнын төмендету, сонымен қатар электр жүйесіндегі көптеген объектілерді үйлестіруге және басқаруға мүмкіндік беретін байланыс жүйелерін дамыту.

5.      Тұтынушылар үшін қуат құнының өсуіне және энергия жүйелері жұмысының тиімділігінің төмендеуіне алып келетін ең жоғары генерациялайтын және желілік қуаттарға қажеттіліктің өсуі (оның ішінде электр тұтынудың жиынтық теңгерімінде неғұрлым біркелкі емес тұрмыстық тұтыну үлесінің ұлғаюы салдарынан).

Бүгінгі таңда электр энергиясын жинақтау жүйесінің өзі әлемдік энергетиканың цифрлық ауысуын жеделдете және жеңілдете отырып,оның дамуының негізгі драйверлерінің бірі болып табылады: еркін энергия алмасуды, р2р-энергия мен қуат нарықтарын дамыту; таратылған энергетикалық ресурстарды және олардыңагрегаторларын қолдану, сұранысты басқару (Demand Response); энергия теңгеріміндегі ЖЭКүлесініңөсуі, оның ішінде таратылған және микрогенерация есебінен; электромобильдерді, ұшқышсызұшу аппараттарын және басқа да электр көлігін дамыту және жаппай тарату.

Шетелдікталдауагенттіктері сондай-ақ ЭЖЖ-ді жаңа энергетика мен ақылды энергетикалық технологиялардың құрамдасы ретінде қарастырады, олардың нарығы жаңа энергетикаға инвестициялардың өсуі мән-мәтінінде кеңеюде: соңғы 10 жылда ЭЖЖ әлемдік нарығының көлемі үш есеге жуық ұлғайды.

Жинақтау технологиясының түрлері

Бүгінгі таңда нарықта көптеген түрлі аккумуляторлар бар, ал техникалық сипаттамалары мен өнімділігі технологияға, өндірушіге және жеткізушіге байланысты өзгереді. Олардың зарядының бітууақыты бір секундтан бір тәулікке дейін, ал сыйымдылығы бір кВт-тан ондаған МВт-қа дейін өзгереді. Сонымен қатар, әр технологияда кернеу деңгейіне, разрядтың қажетті тереңдігіне, техникалық қызмет көрсету талаптары мен жүктемелерге байланысты өзгерістер бар. Демек, белгілі бір қосымшаға қызмет көрсететін бірыңғай аккумуляторлық технология жоқ, керісінше шешім өлшем шарттарына байланысты көптеген нұсқалар бар.

Сонымен қатар, энергияны сақтаудың литий-ионды батареялары бүкіл әлемдегі күн және жел станциялары үшін қызығушылық тудырады. Топ ретінделитий-ионды аккумуляторлар басқа аккумуляторлық технологиялармен салыстырғанда жоғары энергия мен жоғары қуат тығыздығына ие. Олар сондай-ақ разрядтың жоғары жылдамдығын және жоғары қуатын, тамаша дөңгелек жүрістің тиімділігін, салыстырмалы түрде ұзақ қызмет ету мерзімін және төмен өзін-өзі разрядтау жылдамдығын көрсетеді. Sony корпорациясы алғаш рет 1990 жылдардың басында ұсынған қайта зарядталатын литий-иондық аккумуляторлар лезде тұтынушылық электроника үшін ең маңызды технологияға айналды.

Сонымен қатар,литий-иондықбатарея технологиясы қолжетімді бола бастады.Аккумуляторларға бағаны зерттеуге сәйкес, BNEF 2019 жылы энергияны сақтауға арналған аккумуляторлардың орташа бағасы биылғы жылы $156/ кВтсағ-қа қарағанда 2023 жылға қарай $100кВт/ сағ-қа жақын болады деп болжайды.Жалпы алғанда,2010 жылдан бастап бағаның 87%-ға төмендеуі байқалады, ол кезде бағалар нақты мәнінде кВт* сағ үшін шамамен 1100 долларды құрады.

Бүгінгі таңда факторлардыңжиынтығы шығындарды төмендетуді жалғастыруда: жаңа қаптама конструкциялары, өндіріс шығындарының төмендеуі, тапсырыс мөлшері, аккумуляторлық электромобильдердің сатылымы және жоғары энергия тығыздығы бар катодтардың енуі.

BNEF болжамына сәйкес, 2030 жылға қарай аккумуляторлар нарығы жылына 116 миллиард доллар тұрады және бұл жеткізілім тізбегіне инвестицияны қамтымайды. Бағаның төмендеуі электрлендіру, әсіресе көлік саласында күш салу үшін жақсы нәтиже береді. BNEF мәліметтері бойынша, 2024 жылға қарай аккумуляторлардың бағасы электромобильдер кейбір аймақтарда қарапайым автомобильдермен баға тепе-теңдігіне қол жеткізе бастайтындай төмен болады.

Бағаның төмендеуі және нарық үлесініңартуы BNEF талдауында бір-бірімен байланысты, бұл аккумуляторларлықбатареяларға жиынтық сұраныс 2024 жылы 2 ТВТсағ-қа жететінін көрсетеді.

«Өндіру болмайды жинақтау»: үтірді қайда қою қажет?

Бүгінгі таңда Қазақстан БЭЖ алдында негізгі міндеттердіңбірі теңгерімдеу проблемасын шешу болып табылады. Тұтастай алғанда, бұл проблема жаңартылатын энергетиканы одан әрі дамытуға техникалық мүмкіндік бермейді. ЖЭК үшін әлеуетті шешім маневрлік генерациялау режимі бар генерациялайтын қуаттар салудан басқа, энергия жинақтау жүйелері бар жобаларды іске асыру болып табылады. Әрине, басқа да реттеу құралдары бар, мысалы, сұранысты басқару (demand response), бұл ең жоғары жүктемелер кезінде жүйеден жүктемені түсіруге мүмкіндікбереді. Бірақәзірге барлық мүмкін шешімдер не қағаз жүзінде, не талқылау және қызу пікірталас режимінде, не ЖЭК нарығы ойыншыларының ұмтылыстарында ғана.

Дәл бүгін әрекет ету уақыты келді деген түсінік пайда болады.ҚР Президенті Қ.К. Тоқаев 2020 жылғы Қазақстан халқына жолдауында айтқандай: «Болашақта көш бастайтын мемлекеттердің бәсекеге түсу қабілеті дәл осындай дағдарыстар мен іргелі өзгерістер кезінде шыңдалады... Заман сынағы бізден үздіксіз қозғалысты, мықты күш-жігерді және табанды еңбекті талап етіп отыр».

Қазақстанда ЖЭК негізінде электр энергиясын өндірудің ағымдағы жай-күйі тұрғысынан осы материалға ұсынылған атауында әркім үтірді қайда қою керектігін таңдауға құқылы. Дегенмен, ЖЭК жобаларын одан әрі іске асыруға және энергияны жинақтау жүйесін дамытуға мүмкіндік болғаны дұрыс.

Қорытынды жасаудың орнына, саладағы сарапшылар бөліп көрсететін және қазіргі уақытта нарықтың басталуына кедергі келтіретін және оларды еңсеруге осы саладағы мемлекет пен бизнестіңсаясаты бағытталуы тиіс жинақтау жүйелерін дамытуүшін неғұрлым маңызды кедергілерге тоқталайық:

1. Энергияны жинақтау жүйелерін қолданудың анықтамалық және белгілі сәтті тәжірибесінің болмауы (тіпті оқшауланған мысалдар деңгейінде де), соның салдарынан мұндай жүйелер негізді күмән тудырады және қауіпті технологиялық шешім болып көрінеді;

2.      Әлеуетті тұтынушылардың жинақтау жүйесінің құндық және техникалық сипаттамаларына,оның ішінде шетелдік өндірушілер мәлімдеген сипаттамаларға сенімсіздігі; жаңалығына байланысты оның дайындық деңгейіне, нақты құны мен жұмыс ресурсына сенімсіздік;

3.      Жекелеген үй шаруашылықтары немесе кәсіпорындар деңгейінде ауқымы бойынша шектелген жобаларда энергия жинақтау жүйелерін қолдану тиімділігін көрсетудің күрделілігі, аудандар немесе өнеркәсіптік алаңдар деңгейінде кешенді жобаларды іске асыру нәтижесінде ғана экономикалық тиімділік көрінісі;

4.      Электр энергетикасыныңэнергияны жинақтаужүйесін, әсіресе қазіргі заманғы технологиялар базасында қолдануға бейімделмеуі бөлігінде қолданыстағы нормативтік-құқықтық және нормативтік-техникалық реттеудің жетілмегендігі.

1.      «2020 жылға арналған аукциондық сауда-саттық өткізу кестесін бекіту туралы» ҚР Энергетика министрінің 2021 жылғы 21 мамырдағы №202 бұйрығы.

2.      «Қазақстан Республикасының 2025 жылға дейінгі стратегиялық даму жоспарын бекіту туралы» Қазақстан Республикасы Президентінің 2018 жылғы 15 ақпандағы №636 Жарлығы

3.      Ресейдегі электр энергиясын жинақтау жүйелерінің нарығы: даму әлеуеті. Сараптамалық-талдамалық баяндама, Мәскеу, РОСНАНО, 2018 ж.

4.      Battery storage for renewables: market status and technology outlook, IRENA, 2015

5.      KEMA, 2010; California Energy Storage Alliance, 2011

6.      KEMA, 2010

7.      https://renen.ru/kazahstan-obyazuetsya-dostich-uglerodnoj-nejtralnosti-k-2060-godu-prezident-tokaev/

8.      Ресейдегі электр энергиясын жинақтау жүйелерінің нарығы: даму әлеуеті. Сараптамалық-талдамалық баяндама, Мәскеу, РОСНАНО, 2018 ж.

9.      https://microgridknowledge.com/battery-energy-storage-prices/