Исследование масштабов развития низкоуглеродных энергетических технологий с учетом эффектов их интеграции в электроэнергетическую систему России

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-79-20354

НазваниеИсследование масштабов развития низкоуглеродных энергетических технологий с учетом эффектов их интеграции в электроэнергетическую систему России

Руководитель Хоршев Андрей Александрович, Кандидат экономических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук , г Москва

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-401 - Энергетические системы на органическом топливе

Ключевые слова Электроэнергетическая система, энергетические технологии, энергоэффективность, тепловые электростанции, возобновляемые энергоресурсы, распределенная генерация, атомные электростанции, неуглеродная энергетика, парогазовые технологии, когенерация, проектирование развития энергосистем, энергетическое моделирование, оптимизационные модели, экономическая эффективность, цена электроэнергии

Код ГРНТИ44.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект ориентирован на анализ условий, эффектов и рисков масштабного развития в энергосистеме России современных и перспективных технологий газовой генерации и когенерации на базе ГТУ и ПГУ (включая и установки распределенной энергетики), атомной энергетики, а также использующих возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Актуальность данной проблемы определяется новой парадигмой развития мировой (в т.ч. и российской) электроэнергетики, основанной на гармонизации требований «Трех Э»: энергетика (высокая энергоэффективность), экология (экологическая дружественность) и экономика (приемлемость и доступность для экономики и населения). Реализация такой парадигмы планируется или начата во всех крупнейших странах мира и сопровождается серьезной перестройкой национальных электроэнергетических систем (ЭЭС) с формированием мощных новых технологических сегментов неуглеродной (в основном, на базе ВИЭ) и низкоуглеродной газовой генерации на базе парогазовых и когенерационных циклов. Традиционно для обоснования изменений в структуре производства электроэнергии используются методы технико-экономической оценки и сравнения эффективности развития разных энерготехнологий, в том числе на базе оптимизационных моделей, позволяющие исследовать изменения условий межтопливной конкуренции в зависимости от цен органического топлива и темпов НТП в тепловой, атомной и возобновляемой энергетике, а также жесткости экологических ограничений. Однако при этом, как правило, оказываются недооцененными системные эффекты (и сопутствующие затраты и выгоды), порождаемые новыми технологическими реалиями, такими как деконцентрация производства, активный рост распределенных энергоисточников малой мощности, а также объемов нерегулируемой (стохастической) выработки ветровых и солнечных электростанций. Интеграция сегментов «новой энергетики» в ЭЭС не только формирует новые требования к сетевой инфраструктуре, объемам и качеству резервирования, но и серьезно меняет традиционные режимы работы электростанций, «размывает» границы между базисными, маневренными и пиковыми источниками электроэнергии, требует серьезного повышения технических требований к существующему генерирующему оборудованию, прежде всего – на тепловых электростанциях. Все эти эффекты имеют свою стоимость, которая может существенно влиять на выбор экономически эффективных масштабов структурных изменений в ЭЭС, технологической перестройке в ее крупнейшем, теплоэнергетическом, сегменте. Следствием изменения режимов работы электростанций в ЭЭС является искажение ценового профиля на оптовом рынке электроэнергии, увеличение рисков волатильности цен, снижения объемов реализации и выручки традиционных типов электростанций, их прибыльности и возможностей для продолжения работы и тем более - реконструкции. В то же время конечные потребители электроэнергии сталкиваются с разнонаправленными эффектами: снижение оптовых цен, как правило, перекрывается ростом сетевых и налоговых платежей, в которые проецируются затраты на интеграцию «новой энергетики». Отличительной особенностью проекта, его научной новизной, является исследование и количественная оценка совокупного (интегрального) влияния технических и экономических эффектов, связанных с интеграцией новых типов технологий низкоуглеродной энергетики в ЭЭС, на формирование перспективной производственной структуры электроэнергетики, исходя из требований высокой энергоэффективности, экологической дружественности, приемлемости и доступности для экономики и населения. В рамках проекта уделяется особое внимание формированию методической базы исследований, развитию методологии энергетического планирования и проектирования ЭЭС с учетом системного влияния широкого спектра низкоуглеродных технологий на режимы и эффективность функционирования и развития ЭЭС, взаимосвязи технических и экономических последствий интеграции новых типов генерирующего оборудования. В рамках методологического направления предполагается для разных типов низкоуглеродных технологий выделить состав ключевых технических эффектов, связанных с интеграцией в ЭЭС, сформировать укрупненную оценку изменений этих эффектов в зависимости от масштабов новых технологических сегментов ЭЭС и соответствующих затрат на минимизацию затрат (или максимизацию выгод) от их проявления, разработать подходы по учету совместного (интегрального) влияния выделенных эффектов при обосновании решений по развитию ЭЭС. Вместе с развитием методологии, в проекте предполагается развитие модельного инструментария исследований, в основе которого лежит интеграция математических моделей с разной функциональностью, позволяющих получить наиболее полную количественную оценку исследуемых эффектов и их влияния на перспективы развития ЭЭС. В частности, в рамках проекта предполагается совместное использование динамической оптимизационной модели развития ЭЭС совместно с моделью оперативного ее функционирования, обеспечивающей оптимизацию загрузки электростанций и перетоков мощности в сезонном и суточном разрезе. Это позволит получить комплексную оценку эффективности изменения производственной структуры ЭЭС с учетом влияния на режимы и затраты функционирования электростанций, а также цены электроэнергии: в краткосрочном плане (с учетом изменений внутригодового ценового профиля) и в долгосрочном (с учетом влияния на инвестиции, топливные и эксплуатационные затраты). Новизна исследовательского проекта заключается и в том, что при решении поставленной задачи для российской электроэнергетики учитываются ее современные специфические особенности, в том числе: необходимость масштабной замены морально и физически устаревшего оборудования газомазутных и угольных электростанций, которые составляют основу отрасли, традиционно высокую долю ТЭЦ и одновременно большой потенциал для дальнейшего развития теплофикации при модернизации систем централизованного теплоснабжения, наличие мощного сегмента атомной энергетики при относительно невысоких показателях использования мощности (КИУМ) ветровых и солнечных электростанций в большинстве регионов зоны централизованного электроснабжения, а также сравнительно низкие внутренние цены топлива. С учетом вышеперечисленного, в проекте значительное внимание уделено проработке вопросов технологического обновления тепловой (прежде всего газовой) энергетики. При этом с одной стороны, исследуется влияние межтопливной конкуренции со стороны АЭС и ВИЭ с учетом эффектов интеграции неуглеродной энергетики в ЭЭС, а с другой – исследуются масштабы перестройки в технологической структуре самой теплоэнергетики, развития низкоуглеродных парогазовых технологий, ко-генерации электроэнергии и тепла. Отдельное внимание уделяется исследованию эффективности увеличения в структуре генерирующих мощностей доли источников распределенной генерации с использованием газа, а также биомассы.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Веселов Ф.В,, Соляник А.И. АНАЛИЗ РЫНОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОДДЕРЖКИ ИНВЕСТИЦИЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБНОВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Studies on Russian Economic Development / Проблемы прогнозирования (год публикации - 2019)

2. Панкрушина Т.Г., Соляник А.И., Золотова И.Ю. Impact of Grid Tariffs on the Competitiveness of Distributed Generating Sources in the Regions of Russia Advances in Economics, Business and Management Research. Proceedings of the International Scientific Conference "Far East Con" (ISCFEC 2018)., Volume 47 (год публикации - 2019)
10.2991/iscfec-18.2019.155

3. Веселов Ф.В., Хоршев А.А, Ерохина И.В., Аликин Р.О. Экономические вызовы для угольной генерации в России и мире Power Technology and Engineering (год публикации - 2019)

4. Веселов Ф.В., Ерохина И.В., Хоршев А.А. Potential scales of structural transformation of the russian electric power system based on low-carbon distributed generation Advances in Systems Science and Applications, Volume 19, Issue 2, Pages 33-43 (год публикации - 2019)
10.25728/assa.2019.19.2.709

5. Панкрушина Т.Г., Хоршев А.А. Methodical approach to assessing the optimal development scale of distributed cogeneration in the UPS of Russia for the long-term E3S Web of Conferences, Volume 114, 05006 (2019) (год публикации - 2019)
10.1051/e3sconf/201911405006

6. Соляник А.И. Analysis of pricing mechanisms efficiency for modernization of thermal generation E3S Web of Conferences, Volume 114, 01002 (2019) (год публикации - 2019)
10.1051/e3sconf/201911401002

7. Веселов Ф.В., Ерохина И.В., Новикова Т.В. Long-Term Changes in Conditions for the Development of Conventional Thermal and Non-Carbon Energy Technologies in the Power System of the Far East 2019 International Science and Technology Conference "EastConf", EastConf 2019, pp. 1-4 (год публикации - 2019)
10.1109/EastConf.2019.8725359

8. Панкрушина Т.Г., Хоршев А.А. Transformation of power system planning methods and models considering active development of thermal low-carbon technologies Proceedings of 2019 12th International Conference Management of Large-Scale System Development, MLSD 2019 (год публикации - 2019)
10.1109/MLSD.2019.8911059

9. Веселов Ф.В., Никулина Е.А. Modeling Price Effects of Upgrading Strategies of Thermal Power Plants on the basis of Low Carbon Technologies in a Competitive Market Proceedings of 2019 12th International Conference Management of Large-Scale System Development, MLSD 2019 (год публикации - 2019)
10.1109/MLSD.2019.8910980

10. Веселов Ф.В., Соляник А.И. Methodological approach for harmonization of the investment and pricing policy options in the electric power industry Proceedings of 2017 10th International Conference Management of Large-Scale System Development, MLSD 2017, pp. 522-527 (год публикации - 2017)
10.1109/MLSD.2017.8109704

Публикации