Аналитика – Электроэнергетика Индии

Электроэнергетика Индии.
Между Давидом и Голиафом

Вероятно, основной тренд сегодня в мировой энергетике – это конкуренция двух моделей: традиционной, основанной на больших генерирующих единичных мощностях, объединенных магистральными сетями (любимой консультантами «цепочкой ценности», начинающейся с топлива и завершающейся продажами электроэнергии конечному потребителю)

и «интернета энергии» – принципиально новой модели, основанной на распределенной генерации, которая может принадлежать потребителю, на способности потребителя активно участвовать в управлении энергосистемой (локальной или «большой»), с применением новых технологий, прежде всего технологий «интернета вещей» и накопления энергии. В этой модели нет даже самого понятия «цепочка ценности», так как отсутствует принципиальная разница между
поставщиком и потребителем, и взаимодействие между участниками рынка происходит по модели, похожей на модель интернета. Эволюция развития энергосистемы Индии является интересным кейсом, или в какой-то степени тестовой площадкой, как с точки зрения применения технологий, так и с точки зрения эволюции взглядов регулятора на соотношение приоритетов традиционной и новой энергетики.

Новая модель энергетики, позволяющая «общее использование» ресурсов, которые традиционно считались частными, напоминает описанные в утопиях XIX века модели коммунизма, и если бы вожди пролетариата прошлого века могли их увидеть, они скорее бы переформулировали известный лозунг как «коммунизм – это Советская власть плюс интернет вещей». Большинство мировых энергокомпаний уже воспринимают победу новой модели как свершившийся факт, однако до реальной «перестройки» энергосистем и замещения большой генерации распределенными энергоресурсами и управляемой нагрузкой по факту еще довольно далеко.

Энергосистема Индии интересна тем, что в отличие от многих других систем она находится в стадии становления. Еще 15 лет назад электроэнергия была доступна всего для 60 % жителей страны, но и сегодня этот показатель составляет всего 81 %. Масштабы страны и объемы спроса на новые мощности, казалось, делали безальтернативным строительство станций с мощностью 4000 МВт («ультрамегапроекты») и магистральных сетей. Однако в последние годы эта стратегия уперлась в проблемы, связанные с тем, что узким местом развития стали не генерация и магистральные сети, а распредсетевые компании, которые оказались неспособны обеспечить надежность снабжения и доступность подключения, а также не в состоянии интегрировать растущие объемы возобновляемой энергии. Поэтому энергосистема превращается сейчас в огромную площадку «конкуренции технологий», правда в условиях далеко не оптимального регулирования, где все большие надежды возлагаются на «интеллектуальную энергетику».

Предпосылки для развития «Интернета Энергии» в мировой энергетике

«Каждая несчастливая семья несчастлива по-своему». Сказанное великим писателем можно равным образом отнести и к энергосистемам. Если причины, по которым интеллектуальные технологии применяются в странах с «благополучными» энергосистемами примерно одни и те же, то стимулы для применения этих технологий для «неблагополучных» систем зависят от причин неблагополучия.

Эффективность энергосистемы можно охарактеризовать всего четырьмя показателями: надежность; качество; доступность; цена. Отдельно можно выделить фактор безопасности энергосистемы, так как распределенная энергосистема кардинально более устойчива к внешним воздействиям по сравнению с энергосистемой, зависящей от крупных централизованных источников.

Еще одним драйвером для развития «интернета энергии» являются «неэнергетические» приоритеты, наиболее значимые из которых – экология и интеграция электротранспорта.

Технологии «интернета энергии», или Энерджинет, качественно новым образом могут решать все указанные задачи, однако стратегия и способ их применения зависит от того, какие именно проблемы являются основными и чем они вызваны. Т.е. нужен своего рода психоанализ источника их неблагополучия.

Сложно, к примеру, ожидать, что ВИЭ станет приоритетом развития российской энергосистемы, учитывая климат страны, однако те же технологии «интернета энергии» могут решить проблемы высокой «стоимости мощности», радикально повысив конкурентоспособность российской энергетики и экономики в целом. Нужно сказать при этом, что и потребность в технологиях «интернета энергии» для благополучных энергосистем, как правило, вызвана сознательно созданными проблемами. Как сказал другой классик: «нет таких проблем, которые мы не сумели бы себе создать». Для европейских стран, например, таковым является регуляторное стимулирование развития ВИЭ (экология). Впрочем, и для развитых стран драйверами применения технологий также могут быть фундаментальные проблемы с сетями.

Высокая доля затрат США вызвана проблемами с надежностью сетей. Низкие показатели надежности связаны с большими протяженностями сетей и климатом (частыми грозами). Поэтому использование технологий, позволяющих обеспечить надежность локально (микросети, накопители) – единственный способ кардинально поднять уровень надежности.

Предпосылки для Индии

Для стран БРИКС стимул для развития «интернета энергии» – проблемы, связанные с развитием энергосистемы:

• темпы роста спроса;
• уровень доступа к электросетям;
• состояние сетей;
• плотность потребления (большие расстояния, удаленность центров нагрузки друг от друга);
• уровень потерь (в т.ч. коммерческих).

Среди «по своему несчастных» энергосистем стран БРИКС Индия занимает особое место. В этой группе стран Индия занимает последние место практически по всем ключевым показателям эффективности энергосистемы, что происходит на фоне стабильно высокого роста спроса на электроэнергию. В Индии один из самых низких показателей потребления энергии на душу населения (рис. 2).

Удельное потребление электроэнергии в Индии на душу населения, имеющего доступ к электроснабжению (200 кВт в год), в пять раз ниже среднемирового. Но этот показатель иллюстрирует еще не всю глубину проблемы – имеются огромные различия в энергопотреблении между провинциями. Если удельное энергопотребления на одного жителя в Нью Дели составляет около 600 кВт·ч в год, то в провинции Bihar этот показатель в 12 раз ниже (50 кВт·ч). При этом в Индии 237 млн. человек или 19 % населения не имеют доступа к электроэнергии, причем этот показатель составляет 64 % для провинции Bihar, где без доступа к электроэнергии проживает 64 млн. человек (рис. 3).

Потребители, имеющие доступ к электроэнергии, испытывают значительные проблемы с надежностью. Показатели надежности – одни их худших в мире из-за сочетания трех факторов: климата (в т.ч. частых гроз); низкого качества обслуживания, что приводит к крайне высокому уровня отказов оборудования – ежегодно процент отказов трансформаторов к общему числу трансформаторов составляет 15–30 %; дефицита мощностей при пиковых нагрузках (около 4 % в 2016 г.). Главная проблема энергосистемы – распределительные сети, которые, кроме технических проблем, испытывают также проблемы финансовые в связи с ограничениями тарифов. Потери электроэнергии (главным образом коммерческие) также находятся на одном из самых высоких в мире уровней, и также сильно различаются по штатам (рис. 4).

Регулирование

За регулирование энергетической отрасли в Индии отвечает сразу несколько министерств. Кроме Министерства энергетики в Индии существует отдельное Министерства по новой и возобновляемой энергетике, которое отвечает за новые технологии и нетрадиционные источники энергии. Параллельно также функционирует Министерство угля, Министерство, отвечающее за нефть и газ, и Департамент атомной энергетики. Таким образом, за «большую» и за распределенную энергетику отвечают два разных министерства.

Несмотря на то, что реформа отрасли продолжается более 15 лет, ее регулирование еще далеко от совершенства. Регулятору в целом удалось решить задачи в области «большой генерации» и отчасти магистральных сетей («ультрамегапроектов»). Объем генерирующих мощностей за 15 лет вырос более чем в 4 раза – до 319 ГВт в 2017 г., доля населения без доступа к электроэнергии снизилась с 41 % до 19 %, однако узким местом остаются распределительные сети. Тот факт, что «ультрамегапроекты» не могут полноценно решить проблемы конечного потребителя, вынуждают регулятора в последние годы все в большей степени смещать фокус внимания в сторону новых технологий и распределенной энергетики, хотя этот переход дается явно непросто.

Развитие ВИЭ

В стране принята достаточно агрессивная программа по строительству ВИЭ, объем которых должен к 2024 г. достигнуть 175 ГВт (по сравнению с текущим показателем в 34 ГВт). Мощность солнечных электростанций должна достичь 100 ГВт, против 9 ГВт на 2016 г. (Причем эти 9 ГВт были введены в последние 5 лет.) При этом программа развития электроэнергетики не предусматривает строительства новых мощностей на органическом топливе и предполагает постепенный вывод 50 ГВт угольных мощностей до 2027 г. Однако ВИЭ самостоятельно (без накопителей и технологий управления микросетью) не может решить проблемы энергообеспечения удаленных поселков, а также негативно влияет на надежность энергоснабжения и кардинально повышает требования к управлению распределительных сетей.

Понимая эти проблемы, регулятор пытается реализовать несколько инициатив в области интеллектуальной энергетики, включая:

развитие интеллектуальных сетей (“National Smart Grid Mission”);
программу по развитию микросети.
Ниже мы подробнее остановимся на двух технологиях, являющихся ключевыми для «интернета энергии» (и входящими в список приоритетов Энерджинет).

Микросеть

Министерством разработана законодательство по стимулированию развития микросетей, которое определяет взаимодействие участников (включая инвесторов региональные распределительные сети). Микросети поделены на четыре категории – от 10 кВ до минисетей с установленной электрической мощностью более
250 кВт. При создании сетей как переменного так и постоянного тока.

Предполагается, что программа должна стимулировать строительства 500 МВт микросетей до 2020 г. В целом, под электрификацию попало 18 тыс. поселков. На следующие пять лет выделено 11 млрд. долл., 3,4 тыс. поселков планируется электрифицировать в изолированном (островном) режиме. Общее число микросетей
согласно регуляторной инициативе должно превысить 10 тыс.

Согласно исследованию Earnst&Young, потенциал снижения затрат для энергосистемы Индии в результате использования микросетей – один из самых высоких в мире и составляет более 30 %. Аналогичная оценка E&Y для Китая – 20–30 %, для Бразилии – менее 10 %. Аналогичным потенциалом согласно исследованию обладает только Австралия и ряд стран тихоокеанского бассейна.

Накопление энергии

Несмотря на, казалось бы, явные предпосылки для применения накопителей в Индии, первый крупный проект по строительству сетевого накопителя на 10 МВт.ч реализован компанией AES только в январе этого года. С учетом высоких темпов ввода солнечной генерации и дефицита пиковых мощностей спрос на накопление в стране будет расти высокими темпами. Central Electricity Authority – правительственная организация, отвечающая за развития мощностей, в т.ч. гидро – планирует ввод 100 ГВт мощностей гидроаккумулирующих станций, однако реалистичность таких планов под вопросом. Кроме того, ГАЭС очевидно не смогут обеспечить интеграцию ВИЭ в изолированных районах, а также обеспечить надежность энергоснабжения конечного потребителя. Поэтому потенциальный рынок для химических накопителей в стране может резко вырасти в ближайшие пять лет.

Что дальше?

Примерно 10 лет назад в Индии был разработан и выпущен бюджетный микроавтомобиль – Тато Нано. Несмотря на то, что его продажи оказались ниже ожиданий, автомобиль рассматривался многими экспертами как яркий пример того, как микроавтомобиль оказывает системный эффект на развитие экономики страны. Ближайшие 5–10 лет должны показать, смогут ли технологии «интернета энергии», в т.ч. микросети, оказаться прорывными при решении задач обеспечения надежного энергоснабжения неэлектрифицированных районов, и доказать свое преимущество по сравнению с «ультрамегапроектами».

Инициативы, связанные с технологиями «интернета энергии», начали реализовываться в стране сравнительно недавно, поэтому пока мы можем наблюдать тенденции, а не результаты. Кроме того, в отличие, например, от Австралии, где в последние годы была выработана четкая стратегия, направленная на децентрализацию энергосистемы, у Индии такого нет. Скорее, речь пока идет о сосуществовании и конкуренции «двух систем» с историческими предпочтениями регуляторов в пользу «ультрамегапроектов».

Особо интересны будут результаты электрификации удаленных поселков при помощи микросетей. Несмотря на очевидную привлекательность концепции технологии управления микросетями находятся еще в стадии разработки. С учетом их размещения в удаленных бедных районах страны такие системы должны уметь работать практически в автоматическом автономном режиме с минимальным вмешательством оператора и эксплуатационного персонала. В настоящее время в Индии есть ряд успешных примеров подобных проектов. С учетом ожидаемого масштаба результаты программы и опыт реализации может стать значительным фактором для развития технологии и рынка микросетей.