Нелинейные эффекты новой энергетики

Новые рецепты по эффективному планированию и использованию распределенных источников энергии и гибкости.

Массовое распространение распределенных источников энергии и гибкости в современных энергосистемах делает чрезвычайно актуальным вопрос о максимально полезном использовании этих источников не только в интересах их владельцев, но и для повышения эффективности работы энергосистемы в целом.

На примере США видно, что распределенные источники энергии и гибкости могут обеспечить огромный ресурс для управления энергосистемой. По оценкам Wood Mackenzie, совокупный ресурс энергетической гибкости, который смогут обеспечить энергосистеме США такие устройства у потребителей («за счетчиком»), как «умные» термостаты, электромобили, накопители электроэнергии, бытовые насосы и кондиционеры, к 2023 г. составит почти 90 ГВт [1]. Управление этими ресурсами на стороне конечных потребителей (DSM) сформирует, по данным Navigant Research, рынок, на котором одни только энергоснабжающие компании в ближайшие 5 лет потратят более $1 млрд [2].

Основным источником экономических эффектов и для потребителей, и для энергосистемы на этом рынке станет многофункциональное использование источников гибкости, при котором один и тот же источник гибкости одновременно используется на различных рынках для получения суммирующихся полезных эффектов. Такая тактика применения источников гибкости, называемая SEPA стэкингом, или суммированием ценности, существенно улучшает экономику использования и возвратность инвестиций в новые энергетические активы у потребителей.

О возможностях и перспективности многофункционального применения систем накопления электроэнергии с получением именно этого нелинейного эффекта суммирования ценности в условиях российских рынков мы писали в докладе «Применение систем накопления энергии в России: возможности и барьеры».

Показателей пример эффекта суммирования ценности показывает совместная программа по интегрированному управлению энергопотреблением домохозяйств, которую предлагают сбытовая компания Indiana Michigan Power и стартап Tendril в Индиане и Мичигане. Управление одними и теми же системами кондиционирования (HVAC) позволяет на 80% снизить пиковое потребление мощности в рамках практики управления спросом (DR) и на 50% сократить время работы этих систем в рамках практики повышения энергоэффективности.

Оригинальная мысль в работах SEPA состоит в том, что описанный стэкинг, или суммирование ценности необходимо учитывать в бизнес-моделях энергоснабжающих компаний и агрегаторов управления спросом, причем как при формировании тарифных планов и кастомизации работы с потребителями, так и при планировании финансирования программ по вовлечению ресурсов гибкости, размещенных у конечных потребителей, в управление энергосистемами.

Более того, SEPA предлагает распространить учет нелинейных эффектов применения распределенных источников энергии и гибкости на практику планирования развития электрических сетей и сетевого строительства и пересмотреть устоявшуюся линейную модель такого планирования. Традиционная модель предполагает последовательное прогнозирование потребления электроэнергии и мощности из сети с учетом прогнозируемой выработки на базе распределенных ВИЭ, оценку имеющихся возможностей сети, определение потребности в ее развитии, ремонтах и модернизации, и, наконец, планирование конкретных мероприятий и технических воздействий.

В качестве альтернативы SEPA предлагает нелинейную, циклическую модель планирования развития сети, которая предполагает активное вовлечение энергоснабжающих компаний и даже конечных потребителей в процесс планирования в качестве стейкхолдеров, учет которых и предварительные договоренности с которыми позволяют существенно уменьшить потребность в инвестициях на стороне сети и увеличить эффективность использования планируемых к вводу или модернизации сетевых мощностей [3].

В рамках этой циклической модели должен быть обеспечен двусторонний информационный обмен между сетевой компанией, энергоснабжающими компаниями и потребителями, на основе которого формируется уточненный прогноз потребления из сети и нагрузок на сеть. На основе этого прогноза ведется оценка сетевых возможностей, и далее при определении «узких мест» в сети и необходимых мер по ее развитию ведется учет возможностей по снижению нагрузки на сеть за счет решений на стороне потребителей (от управления спросом до собственной генерации). На основе такого анализа, который может включать и предварительные договоренности с энергоснабжающими компаниями, муниципалитетами или операторами микрогридов, составляется план мероприятий по развитию как сети, так и энергетических ресурсов потребителей, который затем превращается в запросы предложений со стороны инжиниринговых компаний. Выбранные проекты, совмещающие меры на стороне сети и на стороне потребителей, в конечном счете формируют бюджет и контрактную схему инвестиционного цикла.

Реализация описанного подхода в США требует развития нормативно-правовой базы работы сетевых компаний, и в настоящее время идет активная работа по разработке этой базы для Округа Колумбия как пилотной территории, в рамках которой этот подход будет апробирован в деятельности местной сетевой компании Potomac Electric Power (Pepco) [4].