скачать книгу бесплатно
Автор надеется, что он смог ответить на большинство из поставленных им в работе вопросов, хотя и понимает необходимость дальнейшего развития этого направления – экономики развития возобновляемой энергетики в России. Надеюсь, что книга и приведённые в ней данные и выводы помогут всем, кого проблема экономики ВИЭ интересует в профессиональном плане или не больше обычного любопытства. Студентам и аспирантам, начинающим изучение предмета, также будет полезно понять подходы авторы к нему, а также логику тех решений относительно поддержки развития возобновляемой энергетики, которые принимались правительством страны в начале ХХI века.
Частично представленные в книге результаты были получены автором в ходе выполнения им консультационных проектов в России и других странах вместе с компанией АФ-Меркадос ЭМИ, а также компанией Акта консалт, коллегам из которой автор искренне признателен за творческое сотрудничество, вдохновение, а часто и помощь советом. Автор хотел бы выразить свою благодарность большой группе своих коллег и специалистов в области возобновляемой энергетики в России, начало общения с которыми и последующие встречи, разговоры и обсуждение вопросов и проблем её развития часто служили для автора источником вдохновения, нового знания и поддержки. Это: П.П.Безруких, Я.И.Бляшко, В.И.Виссарионов, С.В.Грибков, М.И.Гридасов, В.В.Елистратов, Б.С.Затопляев, В.М.Захаров, И.Л.Зерчанинова, В.А.Зубакин, И.С.Кожуховский, А.И.Лазебник, В.Г.Николаев, Э.М.Перминов, Ю.А.Плакиткин, А.А.Соловьев, А.М.Усачёв, М.А.Юлкин. Эта книга не состоялась бы, если не помощь друзей и коллег автора в её подготовке, подборе и обработке цифрового материала, редактировании: И.Л.Зерчаниновой, О.И.Дудихина.
Автор будет признателен за любые замечания, предложения, мнения, высказанные ему по поводу настоящей книги и её темы.
Предложения просьба отправлять по электронной почте по адресу: anatoli.kopylov@gmail.com.
Предисловие ко 2-му изданию
Со времени написания и первого издания моей книги «Экономика ВИЭ» прошло совсем немного времени, но количество произошедших событий и изменений за это время и их значение для экономических основ развития электроэнергетики на основе ВИЭ как в России, так и по всему миру, потребовали от автора оперативной доработки содержания, в том числе, частичного обновления числовых и объёмных индикаторов по показателям, упоминаемым в книге. Следует отметить ряд дополнительных факторов, оказавших, по мнению автора, своё влияние на развитие этой энергетики как в России, так и в других странах мира.
Во-первых, было, в основном, завершено формирование российской системы поддержки ВИЭ, как на оптовом, так и на розничном рынках. Поэтому в книге появилась отдельная новая глава, описывающая не только систему поддержки ВИЭ в России так, как она сформировалась, но и рассказывающая об её истории (да, да, уже есть такая история!). Принятые нормативные акты правительства сформировали целостную систему, закрывающую почти все сектора и виды генерации на основе ВИЭ. Можно сказать, что исключениями из типов генерации на основе ВИЭ на сегодняшний день остаются: микрогенерация в условиях отдельных домохозяйств (малые ветрогенераторы для домов и небольших фермерских хозяйств, панели на крышах домов и т.д.), производство энергии при сжигании твёрдых бытовых (коммунальных) отходов и производство тепла на основе ВИЭ.
Во-вторых, начиная с весны 2014 г. и в течении 2015—16 гг. в России произошло существенное изменение ряда принципиальных условий развития экономики и соответственно условий осуществления инвестиционных проектов в стране, в том числе, проектов в сфере возобновляемой энергетики. Ключевыми факторами, оказавшими негативное влияние на снижение инвестиционной привлекательности отрасли, стали:
1. существенное и резкое обесценивание российского рубля по отношению к основным мировым валютам
2. повышение волатильности обменного курса российского рубля в 2014—15 гг.
3. ускорение инфляции как результат процесса обесценивания рубля по отношению к основным мировым валютам
4. существенное увеличение стоимости импортируемых товаров, выраженной в рублях
5. существенное ограничение доступа к зарубежным рынкам капитала, как заёмного, так и инвестиционного
6. резкий рост стоимости заёмного капитала в Российской Федерации и ужесточение условий его получения у банков.
Такое серьёзное изменение условий реализации инвестиционных проектов в новых условиях экономического развития страны привело к тому, что для проектов, отобранных в ОПВ на оптовом рынке электроэнергии и мощности, зафиксированные в ДПМ ВИЭ условия, перестали обеспечивать необходимую и привлекательную доходность на инвестируемый капитал.
Другим важным обстоятельством стало увеличение сроков привлечения заёмных финансовых ресурсов для проектов в указанный период. Такое увеличение сроков стало результатом частого отказа банков рассматривать заявки на кредитование инвестиционных проектов в ситуации столь резких скачков валютных курсов, повышения рисков и плохой предсказуемости изменения их уровня, ограниченности имеющихся собственных кредитных ресурсов и закрытия международных рынков капитала на Западе для основной массы российских заёмщиков, включая банки. Эта ситуация с ограниченностью доступа к кредитным ресурсам привела к существенному росту предлагаемых ставок в тех редких случаях, когда банки были готовы предоставлять кредитное финансирование проектов. Для инвесторов эти новые ставки были намного выше включённых ими ранее в расчёты, что делало сами проекты неэффективными и нецелесообразными.
Подробнее об этих адаптационных изменениях механизма поддержки ВИЭ на оптовом рынке рассказано в соответствующем новом разделе книги – главе 7.
В-третьих, стала очевидной проблема развития российской ветроэнергетики в рамках тех требований по локализации производства оборудования для ВЭС, которые были установлены Правительством РФ. Первоначально установленные требования по локализации были недавно трансформированы правительством: сдвинуты по срокам на более поздние периоды, снижены требования по отдельным годам. Но пока эти решения не привели к существенному сдвигу в развитии отрасли ветроэнергетики и прошедший в конце 2015 г. конкурсный отбор проектов ВИЭ закончился подачей всего одной заявки на проект ВЭС, которая, естественно, прошла без какой-либо конкуренции. Однако уже в 2016 г. группа компаний семейства Росатом приняла участие в ОПВ и выиграла по всем поданным заявкам на общий объём 610 МВт мощности. Известные автору обстоятельства реализации этих будущих ветроэнергетических проектов не отменяют общего вывода о необходимости дальнейшей модификации системы требований по локализации производства оборудования для ВЭС. Основные проблемы корректировки условий локализации оборудования для ВЭС и, отчасти, МГЭС также дополнительно освещены в разделе 7.5. книги.
В-четвёртых, в состав Российской Федерации вошёл Крым со своей возобновляемой энергетикой, объёмы которой и появившиеся проблемы также были кратко отражены в книге.
В-пятых, несмотря на сложные общеэкономические условия развития в мире и существенное снижение цен на все углеводородные энергоносители, бум развития энергетики на основе ВИЭ продолжился. За 2015 г. суммарный ввод установленной мощности ВЭС составил 64 ГВт, СЭС – 57 ГВт (годовой прирост почти 30%). Суммарные инвестиции в энергетику на основе ВИЭ составили в том же году в мире $329 млрд, в т.ч. $126 млрд в развивающихся странах. Эта рекордная для сферы ВИЭ сумма инвестиций превысила прежний рекордный индикатор 2011 г. на 3%, индикатор 2014 г. ($316 млрд) на 4% и в шесть раз превышает суммарные инвестиции 2004 г. в энергетику на основе ВИЭ.[3 - http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/, по сост. на 20.01.2016] Таким образом, падение цен на углеводороды на рынках мира не сказалось (по крайней мере, пока) на развитии рынка генерации на основе ВИЭ.
Другим важным глобальным трендом стало распространение развития возобновляемой энергетики не только (а может быть, и не столько) на развитые страны мира, но и на развивающийся мир, что опровергает довольно распространённый тезис о ВИЭ, как «игрушке для богатых стран». Если среди стран – членов ОЭСР – представляющих самые развитые и богатые государства мира, ежегодные темпы развития энергетики ВИЭ составляют 4,6%, то для стран за пределами этой организации – 7,4%. В течение последующих 25 лет электростанции на основе ВИЭ составят 43% новых вводимых объектов в Африке, 48% в Азии и 63% в Латинской Америке. Только в Азии запланированы к вводу 1.587 электростанций на основе ВИЭ, столько же примерно, сколько во всём остальном мире вместе взятом.[4 - Nyquist, Scott and Manyika, James. A Reality Check For Renewable Energy.-McKinsey&Co, March 2016: http://www.mckinsey.com/industries/oil-and-gas/our-insights/A-reality-check-for-renewable-energy?cid=other-eml-alt-mip-mck-oth-1603.– По сост. на 25.03.2016] Подробнее о перспективах развития возобновляемой энергетики в мире можно прочитать в книге В. Сидоровича.[5 - Сидорович В. Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир. – М.: Альпина Паблишер, 2015.-208 стр.]
Несмотря на существенное изменение соотношения рубля и основных иностранных валют, автор не стал проводить пересчёт индикаторов, когда они были ранее получены переводом в рубли из другой валюты. Любой желающий провести такое упражнение с лёгкостью сможет откорректировать те из индикаторов, которые его интересуют в наибольшей степени.
Из настоящего издания книги был удалён раздел, посвящённый системе поддержки и развитию ВИЭ на Украине. Это связано с новой экономической ситуацией в этой стране, сложившейся за последние 2 года, и теми изменениями в нормативной базе развития ВИЭ на Украине, которые сделали раздел мало актуальным уже к началу 2016 г. В частности, в Верховной Раде сейчас в 2016 г. идёт обсуждение нового закона об электроэнергетическом рынке Украины (был одобрен профильным комитетом на момент написания предисловия в 2016 г.), принятие которого может существенно поменять структуру энергетического рынка, в том числе, и механизм поддержки ВИЭ в стране.
Также автор в новой редакции книги удалил приложение, посвящённое эффективной практике внедрения фиксированных тарифов на энергию ВИЭ в силу смены парадигмы построения систем их поддержки и снижения актуальности темы фиксированных тарифов ы этой связи.
1. Формирование новой технологической платформы развития энергетики
С начала ХХI века развитые страны мира вступили в новую фазу своего промышленного развития, одной из важнейших черт которой стало формирование новой технологической платформы развития глобальной энергетики. Для России формирование новой технологической платформы развития энергетики связано вместе с тем также и с предстоящим массированным выводом мощностей генерации, отработавших свой ресурс (в т.ч. после продления сроков эксплуатации). По данным Минэнерго России суммарный вывод мощностей в период 2010—2030 гг. прогнозировался на уровне 67.700 МВт в т.ч. 51.200 МВт – мощности тепловых станций. При благоприятных условиях развития электроэнергетики рекомендуемый масштаб вывода мощностей генерации может составить уже 101.800 МВт, в т.ч. всего оборудования на газе старше 50 лет, в т.ч. 23.300 МВт в течение 2010—2020 гг.[6 - Кожуховский И. С. «Генеральная схема размещения объектов энергетики до 2030 г.» – Презентация, 23 ноября 2010.]
Большинство специалистов признаёт достаточно высокий уровень неопределённости, всё ещё существующей на сегодняшний день в отношении полного набора характеристик этого нового глобального энергетического порядка, но в своём большинстве они согласны с теми чертами, которые уже на сегодня достаточно проявились в практике развития больших энергосистем, компаний энергетики и их технологий. К ним мы относим следующие.
1. Формирующееся изменение структуры балансов производства и потребления электроэнергии за счёт существенного увеличения доли безуглеродных технологий её производства (атомная энергетика и возобновляемая) для снижения доли углеводородного сырья и топлива, снижения масштабов выбросов СО
и парниковых газов, других вредных веществ. Этот тренд формируется, главным образом, под растущим влиянием экологических факторов на технологическое развитие энергетики в мире, причем, это влияние может выражаться в самых разных формах. Развитие в рамках названного выше тренда выражается не просто в пожеланиях и намерениях, а в определённых индикаторах долгосрочного развития безуглеродной энергетики и уже достигнутых результатах.
2. Продолжение заката угольной генерации по экологическим причинам.
3. Неясность ситуации с необходимостью дальнейшего прироста добычи углеводородов в таком объёме и масштабах, которые соответствовали бы прогнозируемым индикаторам прироста производства и потребления электрической и тепловой энергии в мире, в первую очередь, в развивающихся странах при сохранении сложившихся за последние годы трендах. В то же время при снижении темпов роста потребления углеводородов в энергетике возможна стабилизации цен на энергоносители на уровне ниже средних для периода 2009—2014 гг.
4. Быстрое изменение структуры потребления электрической энергии за счёт почти в два раза более быстрого роста потребления в домохозяйствах, чем в бизнесе. За счёт б?льших колебаний потребления у розничных потребителей это может потребовать изменения технологий управления нагрузкой и её перераспределения в энергосистемах.
5. Изменение структуры генерации за счёт увеличения доли относительно небольшой, т.н. распределённой генерации, увеличения количества точек генерации и формирования более разветвлённой структуры энергосистемы. Снижение уровня определённости в долгосрочном развитии энергетики и повышение коммерческих рисков проектов уже привели к ситуации отказа многих энергокомпаний от строительства крупных и дорогостоящих энергообъектов (см., например[7 - «Проблема России – не система, а избыток мощности» – Интервью Ф. Стараче (Enel S.p.A) – «Коммерсант», №105, 18 июня 2015 г., с. 11.]).
6. Переход к активно-адаптивным (интеллектуальным) сетям (smart grid) как ответ на предыдущие отмеченные изменения в структуре производства и потребления энергии.
7. Развитие технологий накопления и сохранения энергии и, следовательно, повышение независимости таких производителей/потребителей. Возможность перехода к управлению не только производством энергии, но и потреблением в энергосистеме, отказ от значительной части генерирующих мощностей за счёт пиковых, иные принципы диспетчирования.
Переход к новой технологической базе развития энергетики уже начался, подтверждением чему служат уже зафиксированные изменения в научно-техническом развитии современной цивилизации. По расчётам проф. Ю.А.Плакиткина электроэнергетика относится к направлениям научно-технического развития, по которым сейчас уже выдано намного больше патентов, чем по многим другим направлениям, а среди направлений – лидеров в самой энергетике, это технологии возобновляемой энергетики – ветроэнергетика и солнечная. В США, Европе и странах АТР за десять последних лет темп интенсивного роста патентных заявок – 6% в год. Энергетика – почти 10% в год и внутри массива этих 10% очень существенная дифференциация. Если традиционная энергетика: уголь, газ и нефть занимают примерно 7—8% от всего объёма патентных заявок по энергетике, то ВИЭ – вдвое больше – 16%. В пакете всех патентных заявок доля заявок ВИЭ составляет почти 50%, традиционная энергетика – только 29%. Для сравнения, темп прироста запатентованных результатов исследований в ядерной энергетике – 2,2%.[8 - Плакиткин Ю. А. Закономерности развития мировой энергетики и их влияние на энергетику России. ИД «Энергия», 2006, 56 стр.; Плакиткин Ю. А. Новый технологический трек мировой экономики и его влияние на вектор развития мировой энергетики. 7 стр. wp-content/uploads/2011/ 05/плакиткин…]
Эти тенденции будущего развития энергетики в мире подтверждаются также и зарубежными экспертными оценками. Исполнительный директор Международного энергетического агентства (МЭА) Нобу Танака ещё в 2010 г. сообщил,[9 - http://www.reuters.com/article/idUSTRE64Q4D920100527] что МЭА обновило свои тогдашние оценки долгосрочного развития глобальной энергетики и по новым прогнозам доля безуглеродных технологий энергетики (вся гидрогенерация, другие ВИЭ и атомная энергетика) в энергобалансе может достичь к 2030 г. 60% всего произведённого электричества – цифра, которая содержится в издании МЭА World Energy Outlook за 2010 г. На начало второго десятилетия 21 века по данным того же МЭА доля безуглеродных технологий оставляет 33%.[10 - Там же.] И в своих следующих прогнозах МЭА не снижает оптимизма по отношению к развитию энергетики на основе ВИЭ и её доле в мировом энергобалансе. К 2040 г. «доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии больше всего вырастет в странах ОЭСР, достигнув 37%, и их рост будет равным чистому приросту поставок электроэнергии в этих странах. Между тем, генерация энергии из возобновляемых источников вырастит более чем в два раза в странах, не входящих в ОЭСР, во главе с Китаем, Индией, Латинской Америкой и Африкой. Ветроэнергетика составит львиную долю роста в генерации энергии из возобновляемых источников (34%), за ней последуют гидроэнергетика (30%) и солнечная энергетика (18%)».[11 - World Energy Outlook, 2014, Executive Summary.-OECD/IEA, 2014, стр. 5.]
Эти оценки уже получили подтверждение и в стратегических документах российского Министерства энергетики. В частности, «изменение структуры и масштабов производства энергоресурсов», в т.ч. за счёт ВИЭ, было отнесено к числу четырёх главных векторов перспективного развития отраслей топливно-энергетического комплекса, предусмотренных Энергетической стратегией России до 2030 г. вместе с «переходом на путь инновационного и энергоэффективного развития» (раздел II).
Именно «создание инновационного и эффективного энергетического сектора страны, …обеспечивающего необходимый вклад в социально ориентированное инновационное развитие страны» было сформулировано в качестве главной цели стратегии до 2030 г. (раздел II). Создание нового индустриального сектора возобновляемой энергетики в российской экономике также быстро могло бы привести к развитию этого направления научно-инженерной мысли, к созданию новых рабочих мест, в основном, в малом и среднем бизнесе и в сфере НИОКР, как и в большинстве других стран.
Как уже неоднократно подтверждалось в истории нашей страны, развитие новой отрасли промышленности ведёт к появлению соответствующих мультипликативных эффектов в смежных отраслях производства и сферах деятельности. Влияние развития возобновляемой энергетики на смежные отрасли промышленности и бизнеса, в целом, состоит в ускоренном развитии существующих и появлении новых отраслей промышленности, развитии НИОКР, обеспечивающих это развитие, создание обслуживающих производств и бизнесов: консультационных, проектно-изыскательских, образовательных и тренинговых, тестовых подразделений и проч. Как показывает международный опыт, это развитие в большей степени осуществляется в формате малого и среднего бизнеса и касается, в первую очередь, таких отраслей как: энергомашиностроение в части оборудования для ГЭС, ветростанций, тепловых станций на сжигании биомассы и биогаза, солнечных станций; развитие производства солнечных батарей, солнечных элементов батарей, кремниевых пластин, крепежа и проч.; производство вспомогательного энергетического оборудования: кабели, трансформаторы, выключатели и проч. Развитие НИОКР будет осуществляться по направлениям: энергомашиностроение, материаловедение, нанотехнологии, метеорология, управление большими энергосистемами, приливная энергетика, волновая энергетика, геотермальная и проч.
Часть технологий возобновляемой энергетики для новой технологической базы развития национальной энергетики имеют в России необходимый для старта задел: гидроэнергетика, тепловая энергетика на основе биомассы и биогаза, геотермальная энергетика, приливная, волновая, солнечная. Россия пока отстаёт в области развития ветроэнергетики, но предшествующий опыт страны, начиная с 30-х годов прошлого века, опыт НИОКР и производства ветроагрегатов в конце 80-х, начале 90-х гг. позволяют уверенно говорить о возможности быстрого восстановления лидирующих позиций России и в этой сфере возобновляемой энергетики. Быстрое развитие может быть осуществлено на основе трансферта технологий ветроэнергетики, как это происходило и в других странах, приступивших к развитию собственной ветроэнергетики: Испания, Индия, Китай и др. Однако необходимо обратить внимание, что это пока ещё открытое окно трансферта технологий возобновляемой энергетики может скоро закрыться, также, как это было с производством электронно-вычислительной техники в СССР в 70—80-е гг. прошлого века.
Принципиально важно отметить, что у России при запуске нового этапа развития возобновляемой энергетики есть возможность начать сразу со значительно более высокого технологического уровня, чем это было в других странах, начинавших тот же путь развития раньше. К настоящему времени там накоплен большой опыт, но и большая доля быстро устаревших генерирующих агрегатов.
Хорошим примером такого типа развития отрасли может стать Китай, который сумел практически с нуля создать за несколько лет одну из самых крупных и быстро развивающихся отраслей ветроэнергетики в мире. То есть, создал новый опорный элемент своей будущей технологической платформы в электроэнергетике. Описанный автором далее китайский пример (раздел 6.4.3) показывает со всей очевидностью, что и для нашей страны не всё потеряно в области развития собственной отрасли ветроэнергетики. При своевременных и правильных решениях Россия сможет быстро создать собственное производство ветроагрегатов, как и многие другие страны мира.
2. Состояние и перспективы развития энергетики на основе ВИЭ в мире
Возобновляемая энергетика стала в последние 10—15 лет не только самой быстро растущей отраслью энергетики в мире, но и источником нового этапа развития экономик многих стран. Как сообщалось в отчёте Международного энергетического агентства (МЭА) за 2013[12 - Medium-Term Renewable Energy Market Report. IEA, 2013.], к 2016 г. объём производимой электроэнергии на основе ветра, воды, солнца и других возобновляемых источников обгонит соответствующий индикатор по газу, что собственно уже и произошло даже раньше ещё в том же 2013 г.: 21,7% – доля природного газа в выработке электроэнергии и 22% – доля всех ВИЭ.[13 - Key World Energy Statistics, 2015.-OECD/IEA, 2015, стр. 24.] В следующие 5 лет ожидаемый прирост производства энергии на основе ВИЭ составит примерно 40% и составит глобальную долю всех ВИЭ 25% к 2018 г. по сравнению с 20% в 2011 году. Доля ВИЭ, исключая гидроресурсы, достигнет к тому же году 8% в мировом энергобалансе, по сравнению с 4% и 2% в 2011 и 2006 гг. соответственно[14 - Medium-Term Renewable Energy Market Report. IEA, 2013.]. К 2030 г. IRENA прогнозирует в своём докладе увеличение общей доли ВИЭ до 36% при сегодняшних 18%, однако, как справедливо указывается в докладе агентства[15 - REmap 2030. IRENA, 2013.], представленного на его 4-ой ассамблеи в Абу-Даби в январе 2014 г., это будет возможно только при условии использования мер поддержки возобновляемой энергетики в той или иной форме. Что касается использования возобновляемых источников именно в электроэнергетике, принимающей на себя в 2030 г. около 40% всего объёма использования возобновляемых ресурсов, то как указывается в REmap 2030, примерно 1/3 придётся на гидроэнергетику, ещё треть – на ветроэнергетику, 1/10 – солнечная энергетика и оставшееся – на все остальные виды и технологии ВИЭ.[16 - Там же.] Среди прочего это означает превращение ветроэнергетики в такую же заметную и значимую часть глобальной электроэнергетики, каковой сегодня является гидроэнергетика и без которой трудно представить себе современную энергосистему в мире.
Уже сегодня видны результаты в тех странах, правительства которых проводили в разных формах политику и практические меры по её развитию и поддержке ВИЭ. Объём рынка возобновляемой энергетики сегодня уже исчисляется сотнями миллиардов евро ежегодно (прим. $329 млрд. в 2015 г. по данным Bloomberg New Energy Finance[17 - http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/, на 20.01.2016]). Рост инвестиций в секторе энергетики ВИЭ во всем мире отражает график, представленный ниже на Рисунке 1.
Рисунок 1.
Рост инвестиций в энергетику ВИЭ в мире, млрд. UDS
Источник: Bloomberg New Energy Finance, 2015: http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/
Рост инвестиций в энергетику на основе ВИЭ в 2015 году имел различные составные части по технологиям генерации, но наибольшую долю заняли две из них: ветрогенерация и солнечная энергетика. Не менее впечатляющий относительный рост инвестиций по сравнению с 2004 г. (Рисунок 2). Фактически за 10 лет до 2014 г. объём ежегодных инвестиций увеличился в 5 раз, став самой быстрорастущей отраслью в мире по этому показателю.
Рисунок 2. Рост инвестиций в энергетику ВИЭ в мире по сравнению с 2004 г., %
Источник: Bloomberg New Energy Finance, 2015: http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/
Несмотря на некоторое замедление в 2012—13 годах инвестиционный процесс в возобновляемой энергетике за рассматриваемый период производит сильное впечатление своими ежегодными индикаторами объёма. BNEF также оценивает объём инвестиций в корпоративный и правительственный (т.е. за счёт средств государств) НИОКР в возобновляемой энергетике в 2015 г. в $28,3 млрд и рост этих расходов на 1% по сравнению с 2014 г.[18 - http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/]
По оценкам Министерства защиты окружающей среды ФРГ, сделанным ещё в 2006 г., величина этого рынка может достигнуть к 2030 г. 460 €
в год.[19 - Renewable Energy Sources Act: Progress Report, 2007. BMU, 05.07.2007.] Но исходя из приведённых выше темпов роста инвестиций в ВИЭ, этот индикатор роста может быть и превышен к ожидаемому сроку. Этот сектор экономики создает новые рабочие места, как в производственной части, так и в сопутствующих секторах: НИОКР, обучение и тренинг, производство энергии и обслуживание оборудования и прочее, что неоднократно отмечалось специалистами во многих странах.
Развитие отдельных технологий на основе ВИЭ в мире будет рассмотрено автором ниже.
По мнению МЭА[20 - Medium-Term Renewable Energy Market Report. IEA, 2013.] активное развитие производства энергии на основе ВИЭ в последние годы основывается преимущественно на следующих двух факторах развития.
Во-первых, активное развитие этого типа энергетики в развивающихся странах мира, которые отличаются существенно более высокими темпами роста энергопотребления, чем развитый мир[21 - Например, в период с 2002 по 2012 гг. ВВП США, рассчитанный по паритету покупательной способности в постоянных ценах 2011 года, возрос на 19%, а первичное потребление энергии сократилось более чем на 2,5%; в Германии за тот же период прирост ВВП составил 12%, а сокращение первичного потребления энергии – почти 6%. (Копылов А., Ланьшина Т. Энергосбережение экономики.-«Ведомости», 19 февр. 2016)]. Доля стран – не членов ОЭСР, во главе с Китаем составит 2/3 в суммарном приросте производства энергии на основе ВИЭ к 2018 г. И этот более чем впечатляющий рост сможет компенсировать снижение доли развитых стран в этом процессе, в первую очередь в США и странах ЕС.
Во-вторых, существенно улучшается экономика использования ВИЭ для производства электроэнергии за счёт расширения масштабов и технологического развития отрасли. Например, ветроэнергетика является конкурентоспособной без специальных мер поддержки уже в некоторых странах: Бразилия, Новая Зеландия, Турция. Впечатляющие результаты демонстрируют геотермальная и биоэнергия. Энергия ГЭС давно уже не вызывает вопросов с точки зрения своей конкурентоспособности, особенно с учётом способности ГЭС обеспечивать пиковое потребление и балансирование в энергосистеме.
Неодинаковый уровень развития ВИЭ в разных странах можно объяснить двумя основными факторами:
• существенные различия среди стран по величине суммарного объёма ресурсного потенциала ВИЭ, пригодного для разработки, и по его структуре
• различия в эффективности схем стимулирования ВИЭ
, применяемых отдельными странами для наиболее эффективного использования того ресурсного потенциала ВИЭ, которым располагает страна
• разное время начала активных мер поддержки развития возобновляемой энергетики в стране.
РАЗВИТИЕ НАЗЕМНОЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ
Ветроэнергетика в мире, начиная с 90-х годов ХХ века, испытывает значительный подъем. Причем этот подъём выражается сразу в нескольких факторах: рост суммарной установленной мощности ветроустановок, повышение темпа роста установленной мощности, увеличение объёма инвестиций, как в энергетику ВИЭ в целом, так и в ветроэнергетику в частности.
За 2012 год по данным IRENA и GWEC глобальный рынок ветроэнергетики вырос в стоимостном выражении на 10% по сравнению с 2011, что составило $78 млрд или €60 млрд.
Вот несколько цифр, характеризующих тенденции и результаты развития мировой ветроэнергетики, а также место России в этом развитии:
– на конец 2014 года в мире эксплуатировалось примерно 268.000 ветроагрегатов, из которых 76.241 агрегат был установлен в Китае.[22 - http://www.gwec.net/global-figures/wind-in-numbers/] Общая установленная мощность ветрогенерации в мире достигла 432,4 ГВт[23 - Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016], что более, чем в два раза превышает нынешнюю установленную мощность всей российской генерации (210 ГВт, из них в России мощность работающих ВЭС составляет только 5,5 МВт (0,00003%);
– по итогам 2015 г. страной – лидером мировой ветроэнергетики остался Китай (впервые страна стала лидером по итогам 2010 г.) с общей установленной мощностью ВЭС более 145.000 МВт, обгоняя США с общей мощностью ВЭС 74.471 МВт. Приросты установленной мощности составили за 2015 г.: в Китае около 30.500 МВт[24 - Там же.], в США прирост мощности составил 8.598 МВт (6.810 МВт в 2010 г.[25 - http://www.windpoweringamerica.gov/wind_installed_capacity.asp]). Любопытно, что, обгоняя США по объёму установленной мощности ВЭС, Китай существенно отстаёт от них по объёму производимой на ВЭС электроэнергии. В 2015 г. в США было произведено на ВЭС 190 млрд кВт·ч электроэнергии[26 - http://www.aweablog.org/american-innovation-at-work-u-s-worlds-top-wind-energy-producer/ – сост. на 09.03.2016]. Китай (в сообщении Национальной энергетической администрации (NEA))[27 - http://www.energymarketprice.com/SitePage.asp?act=NewsDetails&newsId=19145&trydf – по сост. на 24.03.2016], в свою очередь, сообщил о суммарных потерях объёмов производства электроэнергии на своих ВЭС в 2015 г. на 33,9 млрд кВт·ч, что составляет примерный эквивалент 20% суммарного производства электроэнергии на ВЭС в Китае или, примерно, 169,5 млрд кВт·ч;
– ещё в 2009 году установленная мощность ветрогенерации в Германии (25,8 ГВт) превысила установленную мощность российских АЭС (22 ГВт), на конец 2015 года мощность ВЭС в Германии составляет 44.947 МВт[28 - Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016]
Отдельно стоит подчеркнуть территориальную особенность распространения ветростанций по всему миру. Если раньше работающие ветроустановки были частью пейзажа только развитых стран Западной Европы и США, то сейчас наблюдается скачок в использовании энергии ветра в странах Азии, Латинской Америки, Восточной Европы и постсоветском пространстве. Данную тенденцию можно связать, в первую очередь, с последовательной долгосрочной политикой стран-лидеров в сфере поддержки развития возобновляемой энергетики в целом и ветроэнергетики, в частности, с ростом цен на углеводородные энергоносители, введением квот на выбросы СО
и парниковых газов, удешевлением конструкций и технологического цикла производства ветроустановок, налаженным механизмом их подключения к сети, появлением более дешевых аналогов, в основном, производства КНР, развитием вторичного рынка установок.
График роста мощности ВЭС (Рисунок 3) имеет вид, близкий к экспоненте, что говорит о высокой скорости нарастания индикатора установленной мощности.
Рисунок 3. Рост суммарной мировой установленной мощности ВЭС, МВт
Источник: Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016
Прирост её только за последний рассмотренный год (2015) составил 17,0%.
Отметим, что индикатор объёма ежегодно устанавливаемой мощности в 2013 году был ниже, чем в предыдущем, что объясняется воздействием кризиса и неустойчивой ситуацией в странах Северной Америки, что и проиллюстрировано следующим графиком на Рисунке 4.
Рисунок 4. Ежегодный прирост установленной мощности, МВт
Источник: Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016
Особого внимания заслуживает структура стран, производящих электроэнергию посредством ВЭС (Рисунки 5 и 6), как наиболее быстро развивающийся и самый большой после ГЭС сектор возобновляемой энергетики. До середины первого десятилетия ХХI века лидерами по объёму установленной мощности были США и страны континентальной Европы. Сейчас на ведущие позиции, как было отмечено ранее, вышел Китай (он, кстати, также является лидером по объёму прироста установленной мощности) и Индия. Также относительно высокую активность по установке новых мощностей ВЭС демонстрируют США[29 - Проблема развития американской ветроэнергетики состоит в действующей в стране системе её поддержки на основе налоговых списаний, которая приводит к существенным колебаниям вводимых мощностей каждые 2 года из-за ожидания решения Конгресса США и президента по величине этих списаний. В год перед таким объявлением новых условий вводы мощностей резко падают, т.к. инвесторы откладывают их в ожидании решени правительства США по условиям поддержки.].
Рисунок 5. Суммарная установленная мощность ВЭС на конец 2015 (10 крупнейших стран), МВт
Источник: GWEC, Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016
Рисунок 6. Введённая в 2015 г. установленная мощность ВЭС (10 крупнейших стран), МВт
Источник: GWEC, Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016
Если в августе 2012 г. Американская ветроэнергетическая ассоциация известила о преодолении США рубежа 50 ГВт мощности ВЭС,[30 - Американская ветроэнергетическая ассоциация: ветроэнергетика США преодолевает рубеж установленной мощности ВЭС в 50 ГВт: http://www.vetern5.com/index.php?pid=5&PHPSESSID=6de7a2ec47fb0d7d79ed3e2598fd55ce] то всего через 3 года установленная мощность превысила 74 ГВт, т.е. выросла на 50%.
Прогноз сравнительной динамики рынка в разрезе основных регионов (Северная Америка, Европа, Азия, Латинская Америка, страны Африки и Ближнего Востока, страны Тихоокеанского бассейна) можно проследить на Рисунке 7 ниже.
Рисунок 7. Прогноз развития рынка ветроэнергетики по регионам, ГВт
Источник: GWEC, 2012
Прогноз суммарной установленной мощности ветроэнергетики (красный) и ежегодного прироста (синий) приведен ниже на Рисунке 8. Как следует из этого графика величина ежегодного прироста выходит на фазу медленного роста, в то время, как прирост суммарной установленной мощности будет ещё продолжать высокую динамику на протяжении ближайших 5—7 лет. Если сравнить данный прогноз, сделанный в 2012 г., с данными на Рисунке 3, то станет очевидным вывод, что ветроэнергетика пока идёт с опережением самых оптимистичных прогнозов и по показателю суммарного ввода мощностей (+3,3% по отношению к прогнозу 2012 г.), и по показателю ежегодного ввода (+26%).
Прогноз темпа прироста суммарной мощности (синий) и прирост годового темпа (красный) показаны на Рисунке 9 ниже.
Рисунок 8. Прогноз роста суммарной мировой установленной мощности ВЭС, ГВт
Источник: GWEC, 2013
Рисунок 9. Прогноз изменения темпа роста суммарной мировой установленной мощности ВЭС, %
Источник: GWEC, 2013
Как уже было отмечено нами ранее, прирост годового темпа выходит на своеобразное плато на уровне 8—10% ежегодно, а темп прироста суммарной мощности постепенно замедляется в мире. Скорее всего, следует ожидать нового скачка темпов роста и прироста после существенного ускорения роста ветроэнергетики морского базирования или открытия последнего большого географического рынка – России.
Технологическое развитие ветроэнергетики идёт сразу в нескольких направлениях. Во-первых, это рост единичной мощности ветроагрегатов. Если раньше, ещё 7—8 лет назад «рабочим» считался уровень единичной мощности ветроагрегата 1,2—1,5 МВт, то теперь, это уже 2,5—3 МВт. Самый мощный из ветроагрегатов принадлежит датской компании Вестас имеет мощность 8 МВт и диаметр ротора 164 м, т.е. лопасть длиной 82 м. Один из крупнейших производителей лопастей компания LM Wind Power известила[31 - http://www.lmwindpower.com/en/stories-and-press/stories/news-from-LM-Places/Record-breaking-LM-88-4-blade – по сост. на 23.06.2016] в июне 2016 г. о завершении производства самой длинной лопасти ветроагрегата длиной 88,4 м для станций морского базирования. Однако были сообщения о ведущемся в Sandia National Laboratories исследовательских работах по созданию лопастей длиннее 290 м для ветроагрегатов единичной мощностью более 50 МВт для ВЭС морского базирования.[32 - Pelosi, Ray. The Next Generation in Wind Power Technology.-Renewable Energy World: http://digital.renewableenergyworld.com/renewableenergyworld/20160304?sub_id=48vIC8LdYiPt&folio=26&pg=29#pg29]
Во-вторых, растут высоты башен ветроагрегатов для достижения более высоких средних скоростей потоков, а также для освоения площадок, для которых свойственны слабые ветра на стандартных ранее и ныне высотах башен 80—90 м. Сегодня многие производители готовы предложить ветроагрегаты с высотами башен более 100 м и наибольшая из известных сегодня на рынке башен ветрагрегатов превышает 170 м. Рост высоты башен привёл к необходимости использования совершенно новых технологий их производства. Традиционно башни разбиваются на секции, свариваемые на заводе и доставляемые на площадку ВЭС для сборки самой башни. Как правило для соединения секций башен используется болтовая конструкция. Однако увеличение высоты башни не только ведёт к увеличению количества секций, но и к увеличению диаметра нижних из них. А это, в свою очередь, создаёт серьёзные проблемы с их транспортировкой на площадку. Поэтому в настоящее время используются новые подходы к производству башен прямо на площадках. Компания GE предлагает высокие башни на 5 осях, обмотанных специальной строительной тканью. Другие предлагают использование бетона для их возведения или использование комбинированных конструкций. NREL в США разрабатывает в сотрудничестве с другими компаниями технологию спиральной сварки башен из рулонов листовой стали прямо на площадке.[33 - Там же.]
В-третьих, логичным развитием, связанным с предыдущими двумя отмеченными факторами, стало увеличение длин лопастей ротора ветроагрегатов. Ныне лопасти длиной более 50 м становятся почти стандартом, а новые технологии изготовления составных лопастей позволили изготовить лопасть ротора длиной 74 м. Такие новые размеры заново ставят перед разработчиками вопросы не только аэродинамических качеств лопасти, но и её надёжность, прочность за счёт используемых материалов и конструкции и цена. Причём последний из факторов по мнению специалистов начинает сейчас доминировать.[34 - Bayar, Tildy. Sharpening the Blade. – Power Ingineering International, 2015, February: http://www.powerengineeringint.com/articles/print/volume-23/issue-2/features/sharpening-the-blade.html – по сост. на 16.03.2016]
В-четвёртых, использование новых технологических и схемных решений ветроагрегатов для решения проблемы выравнивания скорости вращения ротора ветроагрегата при изменении скоростей ветра и обеспечения за счёт этого необходимого качества вырабатываемого и выдаваемого в энергосистему тока. Используемые решения отличаются достаточно большим разнообразием вариантов. Новые решения используются для перехода от управления отдельными ветроагрегатами ВЭС к управлению всеми ветроагрегатами станции во взаимосвязи для оптимизации режимов выработки не столько каждого отдельно взятого ветроагрегата, сколько выработки всей ВЭС в целом.
