Информационный партнер Комитета
по экологии и охране окружающей
среды Ассоциации менеджеров
Нам уже год! 
6 Июня 2017

Плотины для маневра

Гидроэнергетика обеспечивает энергосистемы маневренными мощностями, которые нивелируют недостатки ВИЭ - неравномерную и сложно прогнозируемую выработку. Поэтому высокая доля ГЭС в структуре генерации в России является безусловным преимуществом для развития солнца, ветра и других «зеленых» источников. Так считает эксперт по развитию гидроэнергетики Артур Алибеков.
Поделиться в социальных сетях
Развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ) рассматривается в мире в качестве главного инструмента перехода к устойчивому развитию и снижению рисков от глобального изменения климата. Однако увеличение доли солнца, ветра и других ВИЭ в энергобалансе той или иной страны приводит к повышению степени неопределенности любой энергосистемы, снижает возможности ее маневрирования (в зависимости от спроса) и даже провоцирует риски аварий. Это связано с тем, что выработка на ВИЭ не равномерна, ее сложно спрогнозировать, а потому в таких энергосистемах становится практически не реально обеспечить стабильное энергоснабжение по суточному и недельному графикам потребления. Чтобы другие типы генерации, включая солнечную и ветровую, могли работать стабильно и без простоев, а тепловые станции - без пережога топлива на перезапуск после остановки, в балансе необходимы маневренные возможности гидроэнергетики. На этом фоне высокая доля ГЭС в структуре генерации в России является безусловным преимуществом для развития возобновляемой энергетики в нашей стране. Более того, эту долю нужно увеличивать. Но, конечно, на совершенно новых условиях.

Скачок или плавное движение?

Рост населения на планете и связанное с этим активное промышленное развитие обострили социальные, экономические и экологические проблемы. Более века назад человечество пошло по пути развития преимущественно углеродной энергетики, но мир меняется и все более отчетливыми становятся сигналы конца этой эпохи. С одной стороны, эпоха органического топлива подарила нам много технологических прорывов и открытий, с другой – обернулась конфликтами за влияние в регионах добычи полезных ископаемых, небывалым за всю историю человечества загрязнением окружающей среды и изменениями климата. Неудивительно, что в последние годы все больший акцент делается на использование энергоресурсов с наименьшими выбросами. Одна из ключевых мер на этом пути – увеличение доли ВИЭ в общем мировом энергетическом балансе. Этим сейчас занимаются многие страны, с особым рвением – небогатые углеводородами. Выделяется проактивный подход Европы, основанный на государственном регулировании, дотациях и субсидиях, создавших благоприятную почву для развития ВИЭ.

При этом, наблюдая за развитием ВИЭ в той же Европе, радуясь вводам новых мощностей и постоянным рекордам «зеленой» генерации, трудно бывает заметить проблемы, которые те или иные страны пытаются завуалировать за позитивом. Например, в процессе стимулирования солнца и ветра Европа столкнулась с проблемами энергобезопасности. При перевыработке на ВИЭ в Германии пришлось срочно ломать голову над тем, куда девать избыточную энергию. В итоге останавливали другие виды генерации, что обернулось пережогом топлива при их повторном запуске. Необходимо было также срочно обеспечить потребление – пришлось даже доплачивать потребителям, иначе в энергосистеме мог наступить краткосрочный коллапс.

Таким образом, неизбежным следствием интенсивного развития ВИЭ и увеличения их доли в балансе является проблема надежности и устойчивости всей системы. Известно, что выработка на солнечных и ветровых станциях зависит от внешних метеоусловий и не отличается стабильностью. Данные типы генерации являются маломаневренными, что обуславливает необходимость создания или наличия в резерве маневренных мощностей для сглаживания графика нагрузок. При высокой выработке на ВИЭ, необходимы мощности, способные поглощать излишки. При низкой же выработке и высоком спросе на электроэнергию, наоборот, нужны мощности, которые покроют потребности.

В итоге получается, что рост доли ВИЭ не должен быть скачкообразным. Нельзя просто взять и резко перейти на ВИЭ, отказавшись от традиционной энергетики. Все нужно делать плавно, тщательно планируя развитие таких типов генерации, гармонизируя их с другими источниками.

Рост доли ВИЭ должен быть обеспечен резервами маневрирования энергосистемы для обеспечения стабильной работы и удовлетворения потребителей
Гидроэнергетика для маневра 

Так как технологии промышленного хранения электроэнергии, которые позволили бы стабилизировать график нагрузок и без потерь аккумулировать электричество для выдачи его потребителям в пиковые периоды нагрузок, пока еще развиваются, маневрировать нагрузки в энергосистеме способны только гидроэлектростанции (ГЭС). Они могут быстро выдавать энергию в сеть, а также работать в режиме синхронного компенсатора: использовать излишки электроэнергии для холостой работы гидроагрегата в режиме поглощения электроэнергии (то есть, по сути, в виде мощного электродвигателя). Данный режим в России применяется не часто, так как энергосистема нашей страны достаточно сбалансирована.

Другой развитой технологией хранения энергии являются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В ночные периоды они работают в насосном режиме: закачивая воду в верхний бассейн, поглощают значительные избытки электроэнергии, вырабатываемой на других видах генерации. А в дневные часы, при пиках потребления, уже в турбинном режиме сбрасывают воду в нижний бассейн - при сопутствующей выработке электричества.

Гидроэнергетика, в силу своих технических особенностей, является одним из важнейших элементов практически любой энергосистемы, позволяющей ей стабильно и надежно функционировать, меньше использовать ископаемое топливо. Способность гидроэнергетики быстро набирать нагрузку обеспечивает выработку электроэнергии для покрытия суточных пиков, что дает возможность тепловым станциям (а также АЭС) и возобновляемым источникам оптимизировать собственную нагрузку. Тем самым гидроэнергетика обеспечивает не только устойчивость функционирования традиционных источников генерации, но и технические условия для развития ВИЭ.

У ГЭС, конечно, есть и недостатки. Такие объекты в значительной степени зависимы от географической привязки и гидрологических режимов реки, на которых они располагаются. Создание водохранилищ с большой регулирующей емкостью приводит к затоплению больших территорий и существенной нагрузке на окружающую среду и биологическое разнообразие. ГАЭС в этом смысле более универсальное решение, но и у него есть минус – такие станции, в насосном режиме, являются чистыми потребителями электроэнергии. А потому уступают по эффективности ГЭС. Но очевидно, что на территориях, гидропотенциал которых уже в значительной степени освоен, для обеспечения сбалансирования энергосистемы в условиях развития ВИЭ и соответствующего увеличения их доли в балансе, целесообразно строить ГАЭС. А в регионах неосвоенного гидропотенциала – осваивать наиболее экологически, социально и экономически эффективные створы для плотин.

Доля гидроэнергии в глобальном энергобалансе составляет порядка 16%, при этом, по последним данным, мировой разведанный гидроэнергетический потенциал оценивается примерно в 14,5 ТВч/год. Освоен он весьма неравномерно. В России, например, всего на 20%, что открывает большие перспективы в развитии данного сегмента энергетики. На ГЭС в структуре выработки в РФ приходится порядка 16-18%, это позволяет нашим чиновникам говорить – российский энергобаланс уже является низкоуглеродным (еще 16% - это АЭС, а больше половины – газовая генерация). И это, в принципе, правда: относительно высокая доля ГЭС в энергетике России является нашим безусловным преимуществом. Но очень мало кто понимает, что преимуществом в том числе и для развития других ВИЭ.

ГЭС - это «правильное ВИЭ»?

Очевидно, что в долгосрочной перспективе России необходима сбалансированная стратегия, обеспечивающая, как уже было сказано выше, прежде всего стабильность энергосистемы. А это значит, что доля гидроэнергетики в балансе РФ должна будет увеличиваться. Однако речь не идет о возвращении к временам, когда мы всей страной, бросаясь на амбразуру, перекрывали Енисей. С тех пор многое изменилось – и экономические кризисы, и все возрастающая роль гражданского общества, и отсутствие у инвесторов инструментов для диалога с общественностью и экологами, и многие другие обстоятельства существенно замедлили строительство ГЭС по всему миру. По результатам анализа мирового опыта, выполненного Всемирной комиссией по плотинам (1998-2000 годы), одной из главных проблем развития отрасли стали негативные социально-экологические последствия гидростроительства в ХХ веке.

Лишь совсем недавно, на фоне трезвой оценки возможностей ВИЭ и реальных запросов общемирового развития, произошла переоценка места гидроэнергетики в составе возобновляемой энергетики и ее роли в переходе мира к устойчивому развитию. О признании всей гидроэнергетики возобновляемой вне зависимости от деления на «малую» и «большую» было официально заявлено на 6-м Международном водном форуме в Марселе в 2012 году. А на 80-м Ежегодном собрании Международной Комиссии по большим плотинам в Киото (Япония) была ратифицирована «Всемирная декларация о роли водохранилищ в обеспечении устойчивого развития». Тогда гидроэнергетика получила «путевку» в мир ВИЭ, правда, с существенной оговоркой: она должна соответствовать критериям устойчивого развития.

С 2002 по 2011 годы разрабатывалась Методика оценки соответствия ГЭС критериям устойчивого развития. В этом процессе приняло участие порядка 1300 специалистов из 24 государств. Окончательная и согласованная редакция Методики была представлена на Всемирном конгрессе МАГ в июне 2011 года. Она признана, ратифицирована и рекомендована к применению многими международными организациями, в числе которых и экологические – например, WWF. За ее применением в мире отвечает Совет по устойчивому развитию гидроэнергетики. Кстати, русскоязычная версия также была подготовлена и с ней при желании можно ознакомиться.

Методика – это система оценки практически любых гидроэнергетических проектов по целому ряду критериев, от экономических до социальных, причем для каждой стадии жизненного цикла. К объектам, находящимся на стадии строительства и на стадии эксплуатации, применяются разные требования. Высший уровень требований – это лучший мировой опыт развития гидроэнергетики. Второй уровень – соответствие критериям устойчивого развития. Что же такое «устойчивая гидроэнергетика»? Это ГЭС или ГАЭС, на которых максимизированы позитивные эффекты и минимизированы негативные последствия - в интересах будущих поколений. В отношении планируемых и строящихся объектов это означает, что создаваемые водохранилища могут быть только комплексного назначения: для борьбы с наводнениями, создания туристических условий, ирригации сельхозземель, развития водного транспорта, рыбоводства, выработки электроэнергии и т.д. То есть от строительства плотин должны возникать долгосрочные мультипликативные эффекты. При этом должны быть нивелированы негативные последствия. Все решения должны приниматься в диалоге с местным населением, при наличии его готовности к распределению выгод.

Все это требует совершенно иных подходов к гидростроительству, к которым в России, да и во многих других странах, еще только привыкают. Важно понимать, что развитие гидроэнергетики является необходимым условием как для решения водохозяйственных, продовольственных, транспортных и энергетических задач, так и для поддержки развития ВИЭ в долгосрочной перспективе. Наличие ГЭС в России – это преимущество, способное обеспечить плавный и эффективный рост других ВИЭ. Но этим преимуществом нам нужно еще грамотно воспользоваться. Прежде всего, гармонизировать между собой развитие всех возобновляемых видов генерации, поставив во главу угла стабильную работу энергосистемы в будущем с учетом новых вводов и выводов из эксплуатации устаревающих мощностей. При этом, естественно, будет актуализироваться вопрос развития гидроэнергетики для обеспечения плавного перехода на ВИЭ. Нужно не держаться за отрицательный опыт прошлого, а искать и находить компромиссы в плоскости «устойчивой гидроэнергетики».

Артур Алибеков эксперт по возобновляемой энергетике