Solar energy today is a myth or reality?

УДК 622.276.012: 621.311

О.А. Туровин, Е.Н. Огнев
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Электронные адреса: Ognev. EN@gazpromneft-ntc.ru

Ключевые слова: солнечная генерация, солнечная электростанция, себестоимость электроэнергии

О.А. Turovin, E.N. Ognev
Gazpromneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg

The article presents an effective way of using solar energy is an additional measure to improve the efficiency of power supply of oil fields "Gazpromneft Company", formulated the conclusion about the current expediency of large-scale application of solar energy in Russia taking into account its dynamic development in the world.

Keywords: solar generation, solar power plant, cost of electricity

DOI: 10.24887/2587-7399-2019-1-60-63

Введение

Ограниченность природных запасов и возрастающая сложность добычи ископаемого топлива стимулируют человечество искать альтернативные источники энергии. Одним из них является энергия солнца.

Анализ мировой практики развития солнечной генерации (по открытым источникам информации) показывает, что в настоящее время она занимает небольшую долю в структуре мирового производства электроэнергии (рис. 1) [1]. Однако отмечаемая в последнее десятилетие тенденция к снижению стоимости солнечных модулей – одного из основных и дорогостоящих компонентов солнечных электростанций (СЭС), способствует значительному развитию генерирующих мощностей для производства солнечной энергии в мире (рис. 2) [1–3]. В Европе основное развитие солнечная генерация электроэнергии получила в Германии, Италии и Великобритании. В России масштабы использования солнечной энергии пока невелики (см. рис. 2).

Мощный импульс развитие солнечной генерации получило после подписания Парижского соглашения по климату, в рамках которого 175 стран, включая Россию, взяли на себя обязательства ограничить эмиссию парниковых газов во имя общей цели – не допустить роста средней температуры на Земле более чем на 2 °C к 2100 г.

В 2009 г. распоряжением Правительства Российской Федерации были утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» и установлены следующие целевые значения доли возобновляемых источников энергии в ее производстве на период реализации программы: 2010 г. – 1,5 %, 2015 г. – 2,5 %, 2020 г. – 4,5 %.

В настоящее время в России в области солнечной генерации чаще всего реализуются локальные небольшие по мощности проекты в отдаленных районах, в которых отсутствуют региональные электрические сети и существуют проблемы с доставкой топлива для традиционных электростанций. Есть также несколько относительно крупных электростанций в районах с максимальной солнечной активностью: Оренбургская область, Алтайский край, Башкортостан.

Оценка эффективности сэс в компании «газпром нефть»

Анализ, приведенный в работе [4], показал неэффективность полного замещения традиционных источников солнечными электростанциями из-за больших капитальных вложений в обеспечение круглосуточного электроснабжения объектов компании. В качестве альтернативы традиционным источникам рассматривается частичное их замещение только в периоды максимальной солнечной активности (в период с апреля по август). СЭС в данном режиме работают параллельно с основными (традиционными) источниками электроснабжения (рис. 3).

Включение в работу СЭС на период максимальной солнечной активности обеспечит снижение нагрузки на традиционные источники электроэнергии, следовательно, приведет к снижению расхода топлива, что позволит повысить эффективность системы электроснабжения.

Были проведены расчеты средней себестоимости выработки электроэнергии от замещающей СЭС за 20 лет по вариантам, описанным ниже.

Вариант 1. СЭС без использования системы аккумуляторных батарей (АКБ). Предусматривается частичное замещение выработки электроэнергии только в дневное время на период максимальной солнечной активности (с апреля по август);

Вариант 2. СЭС с использованием АКБ. Рассматривается круглосуточное замещение выработки электроэнергии на период максимальной солнечной активности (с апреля по август).

Себестоимость электроэнергии С_ээ определялась по формуле

где А – амортизация капитальных вложений (CAPEX) в строительство объектов, руб.; Р – расходы на обслуживание и ремонт оборудования, включая капитальный ремонт, руб.; Т – расходы на топливо для традиционных электростанций (затраты на газ для ГПЭС в виде упущенной выгоды от сжигаемого газа, затраты на нефть для НЭС в виде упущенной выгоды от сжигаемой нефти, затраты на покупку дизельного топлива для ДЭС), руб.; W_ээ – количество вырабатываемой электроэнергии в год, кВт⋅ч.

При расчетах не учитывались затраты на капитальный ремонт СЭС, поскольку срок ее службы составляет более 20 лет. Была рассчитана себестоимость выработки электроэнергии СЭС для региона ХМАО. Средняя себестоимость электроэнергии от СЭС по описанным сценариям в сравнении с себестоимостью электроэнергии от традиционных источников приведена на рис. 4.

Выполненный анализ показывает, что в настоящее время по существующим предпосылкам и макропараметрам применение на активах компании схемы частичного замещения СЭС можно рассматривать и использовать для НЭС и ДЭС, что обусловлено более низкой себестоимостью генерации электроэнергии.

Для принятия окончательных решений в каждом конкретном случае необходимо проведение детальной технико-экономической оценки указанных сценариев использования СЭС (с учетом солнечной активности каждого конкретного региона расположения проекта). В перспективе СЭС как альтернатива частичного замещения наиболее распространенных видов источников питания (ГПЭС/сеть МРСК (ФСК ЕЭС) может рассматриваться для компании только при следующих условиях:

• снижение стоимости строительства СЭС более чем на 44 %;
• рост себестоимости выработки электроэнергии на ГПЭС и повышение тарифа на ее покупку от сетей ФСК ЕЭС/МРСК более 5,6 руб/(кВт⋅ч).

Развитие солнечной энергетики в россии и европе

В настоящее время доля возобновляемой энергетики в России крайне мала. В то же время в других странах, в частности в Европейских, солнечная генерация развивается намного быстрее и более распространена. Был проведен анализ стоимости электроэнергии в европейских странах в рублевом эквиваленте (рис. 5) [5]. Установлено, что на сегодняшний день стоимость электроэнергии в России одна из самых низких в мире. В странах Европы, имеющих более высокие тарифы на покупку электроэнергии (от 11 до 19,1 руб/(кВт⋅ч), использование солнечной энергии является оправданным решением в связи с более низкой себестоимостью ее выработки.

Выводы

1. В России с ее централизованной системой электроснабжения, сложными климатическими условиями и относительно низкой стоимостью электроэнергии по сравнению с ее стоимостью в Европе массовое применение СЭС в настоящее время нецелесообразно.
2. Применение схемы частичного замещения СЭС целесообразно рассматривать для НЭС и ДЭС, что обусловлено более низкой себестоимостью генерации электроэнергии.
3. Перспектива СЭС в качестве альтернативы наиболее распространенным видам источников энергии (ГПЭС/сеть МРСК (ФСК ЕЭС) просматривается только при снижении стоимости строительства СЭС более чем на 44%, а также при повышении себестоимости выработки электроэнергии на ГПЭС и росте тарифа на ее покупку от сетей ФСК ЕЭС/МРСК выше 5,6 руб/(кВт⋅ч).

Список литературы

1. Основные положения глобального отчета REN21 2017 / Международная сеть по политике в области использования возобновляемых источников энергии в XXI веке. — http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/10/17-8399_GSR_2017_KEY-FINDINGS_RU_low.pdf.
2. Шкрадюк И. Э. Тенденции развития возобновляемых источников энергии в России и мире / Рабочие материалы НПО. — М.: WWF России, 2010. — 88 с.
3. Арутюнов В. С. Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики. — М.: Алгоритм, 2016. — 220 с.
4. Туровин О.А., Огнев Е.Н., Кочнев А. Е. Применимость ветро-солнечной энергетики в качестве альтернативного источника электроснабжения нефтяных объектов компании «Газпром нефть» // PROнефть. — 2017. — № 2. — С. 69–74.
5. Рейтинг стран Европы по стоимости электроэнергии в 2016 году. — http://riarating.ru/countries/20170627/630066485.html

Reference

1. Advancing the global renewable energy transition, URL: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/06/GSR2017_Highlights_FINAL.pdf.
2. Shkradyuk I.E., Tendentsii razvitiya vozobnovlyaemykh istochnikov energii v Rossii i mire (Trends in the development of renewable energy sources in Russia and the world), Moscow: Publ. of WWF of Russia, 2010, 88 p.
3. Arutyunov v. S., Neft' XXI. Mify i real’nost' al’ternativnoy energetiki (Oil XXI. Myths and reality of alternative energy), Moscow: Algoritm Publ., 2016, 220 p.
4. Turovin O.A., Ognev E.N., Kochnev A.E., Application of wind and solar energy as an alternative source for power supply of Company''s oilfield facilities (In Russ.), PROneft', 2017, no. 2, pp. 69–74.
5. Reyting stran Evropy po stoimosti elektroenergii v 2016 godu (Rating of European countries by the cost of electricity in 2016), URL: http://riarating.ru/countries/20170627/630066485.html.