Интеграционный системный план развития электроэнергетики в Австралии

Нет такой страны, в которой бы не хотели иметь надёжно функционирующую, низкозатратную, адаптивную и гибкую по отношению к быстрой трансформации в энергетическом секторе энергосистему. Но одно дело хотеть и говорить об этом, другое дело предпринимать конкретные шаги в этом направлении. Может быть и не очень успешные, но реальные.

С точки зрения эффективного государственного управления в электроэнергетике такими шагами не могут быть разрозненно предпринимаемые несвязанные между собой и пущенные на самотёк меры. Ещё хуже если такие меры не интегрированы в энергорынок, сам энергорынок не готов к их применению, а регуляторная деятельность в ущерб экономики направлена на создание для регулируемых инфраструктурных организаций наиболее благоприятных условий по извлечению прибыли.

Единый интеграционный системный план (ЕИСП) для развития рынка электроэнергии пожалуй по своей форме наиболее подходящий инструмент по интеграции наиболее прогрессивных направлений развития электроэнергетики в действующую модель энергорынка в наиболее совершенной и низкозатратной для потребителей электроэнергии форме.

В качестве примеры такого плана разберу Integrated System Plan (ISP) for the National Electricity Market, разработанный Australian Energy Market Operator (AEMO). 

Расширенное системное планирование гарантирует, что безопасность функционирования энергосистемы сохранена, затраты управляемы, в каждом регионе генерация развивается. Сетевое планирование гарантирует, что к новым регионам с высокой долей возобновляемой энергетики можно получить экономный доступ. Так на одной из первых страниц ISP гласит цитата Alan Finkel из его Independent Review National Electricity Market.

Как отмечается в ISP основная роль уделяется преобразованию The National Energy Market (NEM) таким образом, чтобы гарантировать прежнюю доступность потребителей к разнообразным энергетическим ресурсам в разных регионах Австралии, а также интегрировать в энергосистему растущие объёмы возобновляемых источников энергии и распределённой энергетики.

В рамках ISP моделируются инвестиционные портфели, которые могут минимизировать совокупные затраты и целевые инвестиции в сферу передачи, а также в развитие Renewable Energy Zone (REZ), чтобы достигнуть самого низкого уровня капитальных затрат.

Анализ в ISP демонстрирует, что чтобы поддержать гарантированный энергетический переход нужно придерживаться запланированной стоимости реализации мероприятий исходя при принципа обеспечения минимального необходимого объёма энергетических мощностей, который обеспечит наиболее экономное энергоснабжение потребителей. Также моделирование в рамках ISP показывает, что выводимые из эксплуатации угольные электростанции могут быть наиболее экономно заменены портфелем возобновляемых энергоресурсов, накопителями энергии, распределённой энергетикой, гибким теплопотреблением и развитием сферы передачи электроэнергии.

В первый запланированный период AEMO планирует реализовать нейтральный сценарий на основе наиболее низкозатратной замены выводимых из эксплуатации объектов энергетики портфелем ресурсов, включая солнечные (28 ГВт), ветер (10,5 ГВт) и хранение энергии (17 ГВт), а также дополнительно на 500 МВт гибкой газогенераторной мощности и инвестиций в сферу передачу. Этот портфель может произвести 90 млрд. кВтч. год, что будет больше чем объём выводимой угольной генерации.

ISP демонстрирует как целевые инвестиции в сферу передачи минимизируют общие затраты и удерживают стоимость электроэнергии для потребителей за счёт включения DER, развития межрегиональных электрических связей и обеспечения системного доступа к наименее затратным источникам энергии, которые могут заменить выводимую из эксплуатации угольную генерацию.

Реализация ISP расчитана на более эффективное использование инвестиционных ресрусов за счёт комбинации инвестиций в сетевое строительство и развитие гибких источников энергии, которые с одной стороны обеспечат доступность электроснабжения, а с другой минимизируют инвестиции в технлогическую инфраструктуру.

Инвестиционные затраты, связанные с заменой старой и выводимой из эксплуатации технологической инфраструктуры в одной из наиболее капиталоемких отраслей, значительны и неизбежны. Моделирование AEMO показывает, что общий объем инвестиций, необходимых для замены выбывающих генерирующих мощностей и удовлетворения потребительского спроса, имеет стоимость от 8 до 27 млрд. $, в зависимости от предположений, сделанных с экономическим ростом и темпов трансформации отрасли.

Тем не менее, моделирование показывает, что потратив 8-15% общих необходимых капитальных вложений в сферу передачи, а не на генерацию, можно добиться повышения эффективности. ISP консервативно прогнозирует общую экономию системных затрат от их переориентации в диапазоне от 1,2 до 2,0 млрд. $ благодаря комплексному подходу и новым инвестициям в сферу передачи. Эти прогнозируемые сбережения не учитывают всех преимуществ рынка, связанных с более надежной сетевой инфраструктурой, включая, например, преимущества более высокого уровня конкуренции, повышенной устойчивости и более гибкой и адаптируемой системы. И наоборот, моделируется, что менее взаимосвязанная сеть увеличит потребительские затраты и риски за счет большей зависимости от местной генерации на газе (GPG), уменьшенной выгоды от разнообразия возобновляемых ресурсов и разнообразия хранилищ, а также увеличит риск отказа локальной системы.

Инвестиции в передачу, рекомендуемые для немедленной реализации оцениваются в размере от 450 до 650 миллионов $, что эквивалентно менее 1% ежегодных инвестиций в сферу передачи и распределения электроэнергии в текущем цикле регулирования (6,2 млрд. $ в год).

Основные выводы о будущем NEM, сделанные в ISP.

Изменение спроса на электроэнергию из сети. ISP демонстрирует значительное влияние распределенных энергетических ресурсов (DER), в первую очередь солнечных крышных систем и системы хранения энергии на энергосистему. Экономический рост и рост населения больше не приводят к росту потребления электроэнергии из энергоситемы из-за уравновешивающего воздействия распределенной энергетики. Увеличение количества электромобилей повлияет на использование электроэнергии, но, по прогнозам, в течение планового периода они окажут небольшое влияние на общий спрос. Чтобы энергосистема обеспечивала потребительскую ценность, крайне важен план перехода на другие источники электроэнергии, который обеспечит надежное электроснабжение при минимальных затратах.

Портфельный подход. Поддержание существующей генерации на угле до конца технического срока службы является ключевым элементом подхода с наименьшими затратами. Когда существующая тепловая генерация завершает свой технический срок службы и выводится из эксплуатации, наиболее экономически эффективной её заменой без роста совокупных затрат является портфель возобновляемых источников энергии, накопителей, распределенных источников энергии (DER), гибкой тепловой мощности, включая газовую генерацию (GPG) и её передачу. В течение следующих 20 лет растет потребность в хранении энергии для повышения гибкости и надежности электроснабжения. По всем сценариям в проекте ISP растущая доля предложения будет исходить от DER. Это согласуется с наблюдаемыми тенденциями, когда бытовые, промышленные и коммерческие потребители инвестируют в фотоэлектрические системы на крыше и растет интерес к хранению энергии и управлению нагрузкой.

Важнейшая роль сферы передачи. Прогнозируемый портфель новых ресурсов включает в себя значительные объемы географически распределенной возобновляемой генерации, полагаясь на роль сети передачи. Для эффективного подключения и совместного использования этих ресурсов с низкими затратами потребуется гораздо большая площадь сети с инвестициями в передачу. Увеличение инвестиций в объединенную энергосистему обеспечивает гибкость, безопасность и экономическую эффективность, связанные с энергосистемой, предназначенной для максимального использования существующих ресурсов интеграции переменной возобновляемой энергии и поддержки эффективных конкурентных альтернатив для потребителей. Инвестиции в передачу также помогут справиться с риском ожидаемых неконтролируемых климатических воздействий, таких как лесные пожары, засухи (водной и ветровой) и волны тепла. По оценкам AEMO, дополнительные инвестиции в передачу, предлагаемые в ISP, будут консервативно обеспечивать экономию около 1,2 млрд. $ по сравнению со случаем, когда новая передача не развивает сети между регионами. Предполагается, что новая межрегиональная сеть будет более чем окупаемой за счет эффективных инвестиций и использования генерации и хранения энергии в рамках NEM. К другим важным преимуществам, связанным с планом, но не определенным количественно, относятся выгоды, возникающие в результате усиления конкуренции и повышения устойчивости энергосистемы. 

Зоны возобновляемой энергии (REZ). ISP определил ряд высокооцениваемых REZ по всему NEM с хорошим доступом к существующей пропускной способности. Чтобы подключить возобновляемые проекты сверх текущей пропускной способности, потребуется дальнейшее развитие энергосистемы. ISP рассматривает вопрос о том, как наилучшим образом разрабатывать REZ в будущем, которые будут оптимизированы с учетом необходимого развития сферы передачи, определяя ориентировочные сроки и этапы, которые будут наилучшим образом координировать разработки REZ с выявленными изменениями в сфере передачи для снижения общих затрат.

Распределенные энергоресурсы (DER) и межрегиональное развитие. Сценарий высокой роли DER демонстрирует потенциал для еще большего использования DER для снижения общих затрат на поставку, при этом NPV оптовых затрат на ресурсы снижается почти на 4 млрд $ по сравнению с нейтральным сценарием. В этом сценарии прогнозируемая потребность в инвестициях развития внутрирегиональной передачи для обеспечения доступа к REZ уменьшается, однако это все же иллюстрирует необходимость увеличения пропускной способности сети для использования преимуществ разнообразия и лучшего использования диспетчерских ресурсов. Анализ в ISP касается только оптовых затрат и требуется дальнейшая работа для количественной оценки общей ценности DER для потребителей. Для этого потребуются рынки, которые поддерживают эффективную интеграцию DER и изменения в системе распределения, включая инструменты управления системой и рыночные преобразования для поддержания безопасности, надежности и качества электроэнергии при увеличении DER.

Требования к энергосистеме. Из-за описанных изменений требуется принятие новых подходов для предоставления услуг, необходимых для эксплуатации энергосистемы, которая в настоящее время обеспечивается преимущественно за счет тепловой генерации. Проведенное инженерное исследование энергосистемы определяет будущие требования в отношении контроля напряжения, прочности системы, управления частотой, инерции энергосистемы и диспетчеризации. Этим требованиям и безопасности системы можно обеспечить, закупая услуги на рынке, через сетевые службы и используя технические стандарты, установленные для нового предприятия, подключенного к сети. Даны некоторые рекомендации по управлению надежностью системы в будущем и улучшению обновления технических стандартов.

Сроки плана развития. AEMO рассмотрела различные варианты усиления передачи, оценила затраты и время для их реализации по сравнению с смоделированными выгодами, чтобы определить оптимальные немедленные инвестиции и этап будущего развития. ISP обеспечивает экономические выгоды при любых сценариях. Сроки некоторых элементов варьируются в зависимости от различных предположений, в частности, в отношении скорости изменения и прогресса предлагаемых крупных инициатив по хранению энергии.

Все мероприятия ISP разделены на 3 группы.

1 группа. Краткосрочное строительство для максимального экономного использования имеющихся ресурсов.

2 группа. Изменения в среднесрочной перспективе, направленные на развтие торговли между регионами, поддержки хранения энергии и широкое развитие зон с высокой долей возобновляемой энергетики.

3 группа. Долгосрочные изменения для поддержки зон с высокой долей возобновляемой энергетики, системной надежности и безопасности. 

Integrated System Plan For the National Electricity Market.