Новые доклады IRENA: модель рынка для раскрытия потенциала энергетической гибкости

IRENA и IEA разработали классификацию энергетической гибкости и модель энергетического рынка для раскрытия ее потенциала.

Насколько большими являются ресурсы энергетической гибкости в мировой энергетики? В какой степени они уже раскрыты и задействованы, а в какой остаются скрытыми и не используются? Ответы на эти вопросы в части гибкости, ресурсы которой размещены у конечных потребителей электроэнергии и тепла, в конце 2019 года дали IEA и IRENA, разработав первую версию теоретической базы и классификации энергетической гибкости.

Энергетическая гибкость на стороне потребителей, согласно определению IEA и IRENA, — это та часть спроса на электроэнергию (потребления электроэнергии), которая может быть снижена, увеличена или сдвинута на заданный временной промежуток без ограничения той полезной функции, ради которой потребитель использует электроэнергию[1]. При этом определяются три типа целей, в которых используется ресурс энергетической гибкости:

  • эффективная интеграция вариабельных ВИЭ в энергосистему,
  • снижение пиковых нагрузок на энергосистему и сезонной зависимости этих нагрузок,
  • снижение цен на электроэнергию и мощность.

По оценкам IEA, в 2019 г. совокупный ресурс энергетической гибкости составил 457 ГВт (4000 ТВт·ч при пересчете на потребление), из которых в настоящее время используется (управляется) всего лишь 9%. К 2040 г. IEA ожидает прирост ресурса гибкости до 800 ГВт (7000 ТВт·ч) за счет массового распространения электротранспорта, систем накопления электроэнергии, практик power-to-hydrogen, управляемой нагрузки. Из них будут использоваться уже более 25% — за счет роста рынков гибкости, таких как рынок управления спросом, и увеличения числа бизнес-практик, связанных с торговлей гибкостью [2].

2020-01-16-14.png
Суточный профиль генерации и потребления электроэнергии в Калифорнии 15 мая 2018 года. Источники: CAISO, IRENA

Потребность в гибкости IRENA демонстрирует на хрестоматийном примере «калифорнийской утки», но с актуальными данными CAISO для одного дня 2018 года: общая потребность регулировочных мощностей в Калифорнии в течение трех вечерних часов с 16:30 до 19:30 составляет 11 ГВт, и при этом скорость набора мощности ими должна быть не менее 50 МВт в минуту.

Ресурс энергетической гибкости, согласно IRENA, распределен между промышленными, коммерческими и частными потребителями, и его можно классифицировать по пяти типам источников:

  • Электрификация тепловой энергетики и накопление тепла (power-to-heat);
  • Получение, накопление, транспортировка и использование водорода (power-to-hydrogen);
  • Пассажирский и грузовой электрический транспорт;
  • «Умные» электроприборы и гаджеты;
  • Интеллектуальное управление индустриальными процессами.
2020-01-16-15.png
Матрица типов источников гибкости и типов потребителей, у которых они могут быть размещены. Зеленые кружки — ресурс гибкости есть у потребителя, синие кружки — ресурса гибкости, как правило, нет у потребителя. Источник: IRENA

IRENA также вводит четыре характерных времени, в которых различные типы источников могут предоставлять энергетическую гибкость:

  • Балансирование быстрых непрогнозируемых изменений соотношения генерации и потребления — в пределах секунд;
  • Балансирование ошибок прогнозирования спроса и предложения — в пределах минут;
  • Балансирование вариабельности общего потребления из сети (потребление за вычетом вариабельной генерации) — в пределах часов и дней;
  • Балансирование сезонных изменений потребления и доступности электроэнергии — в пределах месяцев.
2020-01-16-16.png
Характерные времена, на которых обеспечивается предоставление ресурса гибкости. Источник: IRENA

Чрезвычайно большую роль в раскрытии не используемого сейчас ресурса гибкости, наравне с новыми технологиями и новыми бизнес-моделями, IRENA определяет за новой конструкцией электроэнергетического рынка, структура которого должна быть оптимизирована для того, чтобы получить максимальную пользу и собрать как можно больше эффектов от применения распределенных источников энергии и гибкости. Для этого IRENA предлагает ввести двухсоставную модель рынка с долгосрочной компонентой — «рынком энергии» — и краткосрочной компонентой — «рынком доставки» [3].

«Рынок энергии» в рамках этой модели по назначению близок к российскому рынку мощности и необходим для надежного удовлетворения спроса на электроэнергию в долгосрочной перспективе на основе аукционов, учитывающих прогнозы роста электропотребления. Этот рынок обеспечит защищенность инвестиций и снижение стоимости капитала за счет сокращения величины инвестиционных рисков и позволит осуществлять стратегическое планирование развития ВИЭ, соотношения централизованной и распределенной генерации, а также максимизировать социальные эффекты (сокращение эмиссии, создание рабочих мест) от развития энергетики.

«Рынок доставки», напротив, должен быть основан на краткосрочных контрактах и представляет собой развитие рынка на сутки вперед в сторону рынка реального времени, ориентированного на торговлю как электроэнергией, так и гибкостью как особым товаром между распределенными источниками и распределенными же потребителями. Модель предполагает, что на этом рынке будут допустимы очень существенные колебания цен, а также «отрицательные цены» на электроэнергию. Игроками на этом рынке должны быть все виды распределенных энергетических ресурсов, накопители электроэнергии, активные потребители, просьюмеры, агрегаторы, виртуальные электростанции и все другие субъекты новой энергетики.

Российской энергетике в рамках продолжающегося регуляторного эксперимента по работе агрегаторов управления спросом предстоит дать свой ответ на вопрос о том, какой должна быть целевая модель рынка, позволяющего вовлекать ресурсы энергетической гибкости конечных потребителей, — рынка управления спросом. Эта модель должна позволить раскрыть, как минимум, тот потенциал в 4–6 ГВт управляемого спроса, который отмечен в докладе «Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности».

Источник