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.