Водородные энергетические технологии
Тенденции развития современной энергетики
жүктеу/скачать 0,69 Mb. Pdf көрінісі
|
| Тенденции развития современной энергетики
В настоящее время мировая энергетика переживает период важных структурных изменений. Наблюдается устойчивый прирост ежегодного ввода мощностей ВИЭ, в то же время сектор испытывает на себе давление снижающихся цен на ископаемые энергоносители. Анонсированы долговременные контракты на поставку возобновляемой энергии с самыми низкими за всю историю ценами, продолжает расти обеспокоенность мировых держав проблемами изменения климата, существенно выросло внимание к технологиям хранения энергии. Следует отметить, что возобновляемая энергетика, особенно солнечная и ветровая, стремительно покидает нишу нетрадиционных источников энергии и по своей включенности в экономику развитых стран становится в один ряд с традиционными. Возобновляемая энергетика в 2014 г. покрыла около 19.2% от полного мирового потребления энергии, при этом рост установленных мощностей и генерации ускоряется с каждым годом [9]. Оценивается, что в 2015 г. прирост установленной мощности в возобновляемой электроэнергетики составил около 147 ГВт и возобновляемого теплоснабжения около 38 ГВт(т). Как прогнозирует Всемирное энергетическое агентство [10], в ближайшие десятилетия возможна существенная трансформация мировой структуры генерации электрической энергии, которая приведет от монополии ископаемых к более равномерному распределению с приблизительно равными долями различных первичных источников энергии (рисунок 1). МАТЕРИАЛЫ СЕМИНАРА ЛАБОРАТОРИИ ВЭТ ОИВТ РАН 7
Рисунок 1 – Доли первичных источников энергии в генерации электроэнергии в 2014 и 2040 гг. по данным [10] Уже сейчас ежегодные инвестиции в развитие ВИЭ составляют 283 млрд. долл. США, в то время как ископаемые топлива привлекают 1112 млрд. долл. США ежегодно, в будущем к 2040 г. возможен сценарий практически равного перераспределение инвестиций в пропорции 503 млрд. долл. США на ВИЭ против 691 млрд. долл. США на ископаемые [10]. Две характерных черты электрической энергии как энергоносителя приводят ко все возрастающей нужде в создании современных и эффективных систем хранения энергии [11]:
– Электричество потребляется одномоментно с генерацией, достаточное количество электрической энергии должно быть предоставлено потребителю, чтобы удовлетворить переменное потребление. Разбаланс между поставкой и потреблением может снизить стабильность и качество (напряжение и частоту) электроснабжения; – Традиционно электроэнергия производится вдали от тех мест, где она потребляется. Генерирующие мощности и потребители объединены в энергетическую систему с помощью сетей, качество и пропускная способность передающих сетей могут существенно влиять на стабильность и качество (напряжение и частоту) электроснабжения. Графики потребления и генерации для многих типов вариации, таких как сезонная, недельная и т.д., достаточно легко предсказуемы и могут быть учтены в планировании на многие месяцы вперед. В свою очередь вариация, связанная с изменением погодных условий, сказывается не только на графике потребления, но и на графике генерации, и для нее долговременный прогноз не возможен. Как видно из таблицы 1 солнечная и ветровая энергетика характеризуются низкими коэффициентами использования установленной мощности. Таким образом, обеспечение качества электроснабжения при широком распространении ВИЭ должно быть покреплено в этом случае системами хранения энергии.
8 ВОДОРОДНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ - 2017
Таблица 1 – Коэффициент использования установленной мощности по видам энергоресурсов [12]
Возобновляемой энергетике в России трудно конкурировать с традиционной генерацией как на оптовом, так и на розничном рынке электроэнергии. Стоимость возобновляемой энергии снижается, отмечается, что цена на рынке Европейского союза возобновляемого электричества опустилась до 12.5 евроцентов/кВтч [13], согласно прогнозам Международного энергетического агентства (IEA) величина нормированного тарифа на возобновляемую энергию будет снижаться (см. в таблице 2 прогноз IEA по нормированным тарифам для солнечной энергетики), и количество стран с достигнутым сетевым паритетом для ВИЭ будет неуклонно расти. Однако, для России характерны низкие цены на рынке электроэнергии, например, в мае 2016 г. по данным системного оператора для 1-й ценовой зоны средняя цена за 1 МВтч колебалась в диапазоне 10…20 USD/МВтч, а для 2-й ценовой зоны в диапазоне 5…15 USD/МВтч.
Таблица 2 - Нормированный тариф (LCOE) для вводимых в эксплуатацию фотоэлектрических электростанций, прогноз до 2050 г. [14] USD/МВтч 2013 2020
2025 2030
2035 2040
2045 2050
крупномасштабные станции Минимальный 119 96
71 56
48 45
42 40
Средний 177
133 96
81 72
68 59
56 Максимальный 318 250 180
139 119
109 104
97 малые установки (для монтажа на крыше) Минимальный 135
108 80
63 55
51 48
45 Средний
201 157
121 102
96 91
82 78
Максимальный 539 422
301 231
197 180
171 159
В этих условиях единственным российским рынком, на котором возможна конкуренция ВИЭ и традиционной генерации остается энергоснабжение изолированных районов. Для России этот рынок громаден. Практически 70% территории нашей страны, Уголь Природ-
ный газ Нефть
Атом Гидро
Солнце и ветер
Япония 62%
44% 26%
48% 40%
15% Южная Корея 82% 40%
43% 88%
25% 16%
Центральная и Южная Америка 43%
31% 53%
80% 57%
26% США
66% 26%
13% 90%
40% 27%
Россия 38%
52% 66%
80% 40%
3% Мексика/Чили 64% 51%
40% 73%
37% 23%
Китай 54%
19% 18%
83% 37%
18% Канада
62% 29%
20% 78%
56% 26%
Индия 60%
50% 35%
59% 34%
18% Европа (ОЭСР) 51% 39%
19% 77%
40% 18%
Европа (не-ОЭСР ) и Евразия 41%
43% 10%
77% 34%
14% Бразилия
44% 29%
28% 85%
56% 24%
Ближний Восток 21%
39% 84%
9% 15%
23% Африка
73% 44%
54% 79%
49% 27%
Азия (не-ОЭСР ) 62%
42% 34%
88% 38%
22% Австралия/Новая Зеландия 65% 31%
33% 32%
25% МАТЕРИАЛЫ СЕМИНАРА ЛАБОРАТОРИИ ВЭТ ОИВТ РАН 9
более 20 млн. населения и 15% основных фондов находятся вне Единой энергетической системы, электроэнергия там поставляется по регулируемым сильно субсидированным тарифам. Например, в Якутии среднеотпускные тарифы на электрическую энергию составляли в 2015 г. более 31 руб./кВтч, при этом населению электроэнергия поставляется по тарифам менее 5 руб./кВт, что приводит к многомиллиардным субсидиям на покрытие разницы тарифов. Изменение структуры сетевой генерации при внедрении ВИЭ приведет к повышению требований к функционированию и устойчивости сети, а также создает новые вызовы к развитию технологий аккумулирования энергии. Повышение устойчивости сети, создание дружественных к требованиям сети солнечных и ветровых электростанций, обеспечение доступности электростанций, готовых включиться в поддержание уровня мощности за короткий период времени могут быть эффективны только до того момента, когда ВИЭ достигнут 25% доли в генерации. В системах с большей долей ВИЭ либо нужно отключать возобновляемую генерацию во время избытка мощности или снижения потребления, либо устанавливать крупномасштабные системы аккумулирования энергии.
жүктеу/скачать 0,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|