Проблемы и перспективы интеграции гидроэнергетических ресурсов России в глобальные электроэнергетические рынки Евразии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы и перспективы интеграции гидроэнергетических ресурсов России в глобальные электроэнергетические рынки Евразии

Д.А. Соловьев Дмитрий Александрович Соловьев - старший научный сотрудник Института энергетической стратегии, научный сотрудник Объединенного института высоких температур РАН, e-mail: solovev@guies.ru

Аннотация

В работе выполнен общий анализ перспектив использования гидроэнергетических ресурсов России в условиях формирования глобальных Евразийских рынков электроэнергии и строительства новых транснациональных энергомостов. Предложены идеология, методология и технология исследований проектов интеграции гидроэнергетических ресурсов России в глобальные электроэнергетические рынки в контексте развития энергетической инфраструктуры Евразии до 2030 г. и на перспективу до 2050 года. электроэнергия транснациональный интеграция

Ключевые слова: гидроэнергетика, гидроэнергетические ресурсы, электроэнергетическая инфраструктура, транспортные и межсистемные связи, накопители энергии, энергомосты.

Гидроэнергетика является одним из элементов гидросферы, как метасистема "система систем" (System of System - SoS), наряду с климатическими, водохозяйственными, территориально-производственными, инфраструктурными и другими блоками единого социоприродного комплекса "природа - общество - человек" на территории России и сопредельных государств [3]. Вода - не только источник жизненных потребностей человека, необходимых производственных процессов, биосферных функций, но и социоприродная среда, перерабатывающая антропогенные и техногенные отходы в новый ресурс для жизни.

Вода - специальный вид природного энергетического потенциала, реализация которого позволит обеспечить устойчивое развитие цивилизации как способа комплексного овладения энергетическими ресурсами (ци - энергия, вил, вл - владеть).

Эффективное использование гидроэнергетических ресурсов обеспечивается синергетическим эффектом комплексного использования природного потенциала для достижения конечного результата - расширенного воспроизводства материальных и иных ценностей цивилизации на территории Евразии.

На территории Евразии общее количество водных ресурсов вполне достаточно для проживания здесь 4-5 млрд человек. Однако неравномерность их распространения и удаленность от основных центров водопотребления остро ставит задачу формирования не только общего баланса гидроресурсов, но и воднотранспортной, и гидроэнергетической инфраструктуры евразийского континента.

Основой Транспортно-энергетической водной системы Евразии (ТЭВС) являются главные водные магистрали, предложенные в 1909 г. "Междуведомственной комиссией для составления плана работ по улучшению и развитию водяных сообщений Империи".

Магистралей в "первичной схеме" - восемь: три широтные (Северо-Российская, Средне-Российская, Южно-Российская) и пять меридиональных (Черноморско-Балтийская, Каспийско-Балтийско-Беломорская, Обская, Енисейская, Ленская) [2].

В дальнейшем в советский период истории ни Совнарком-Совмин, ни ГОЭЛРО-Госплан к плану охватывающей всю страну воднотранспортной сети больше никогда не возвращались [5].

Необходимость дальнейшего освоения территории Северо-Восточной Азии, Восточной Сибири и Дальнего Востока, приполярных районов Арктики диктует необходимость разработки новой схемы развития инфраструктуры этих регионов, обеспечивающей хозяйственное (экономическое) развитие на основе комплексного использования водных ресурсов и экономически эффективное (безотходное) использование других ресурсов (леса, недр, почвы, территории и др. элементов) природного национального богатства России (рис. 1).

Имеющаяся практика стран Евросоюза показала, что наиболее прочной формой интеграции способствует не только единое экономическое пространство, но и инфраструктурные связи, в том числе энергетическая инфраструктура. Принцип инфраструктурности как основа интеграции обеспечит оптимальное развитие энергетической, транспортной и институциональной инфраструктуры, а также позволит в перспективе подключить к Евразийскому интеграционному проекту (ЕИП) и другие страны [6]. Одним из основных направлений дальнейшей интеграции в рамках ЕИП является создание общего рынка электроэнергии, который позволит решить задачи по повышению эффективности энергетических комплексов стран-участников ЕИП.

Источник: [3].

Рис. 1. Гипотетическая модель транспортно-энергетической инфраструктуры Евразии

Основными целями создания общего электроэнергетического рынка государств ЕИП могут стать:

- обеспечение устойчивого роста национальных экономик и энергетической безопасности государств;

- защита интересов потребителей и производителей электроэнергии;

повышение экономической эффективности и надежности электроэнергетического комплекса;

- оптимизация использования первичных энергоресурсов и расширение не сырьевого экспортного потенциала государств.

Оценки комплексного гидропотенциала Северо-Востока европейской части России [4] показывают имеющийся значительный гидропотенциал рек бассейнов Мезени, Печоры, Северной Двины, верхнего течения Камы. Оценка валового (теоретического), технического (возможного для использования) и экономического гидропотенциала для рек и их притоков показывает, что суммарная отдача от водных ресурсов региона может составить теоретически 54,5 млрд кВт·ч.

Несмотря на это в настоящее время гидроэнергетический потенциал региона в полной мере не используется (рис. 2).

Источник: Юркевич Б.Н. Гидроэнергетический потенциал России и перспективы его использования / Ленгидропроект.

Рис. 2. Использование гидроэнергетических ресурсов России

Большие перспективы в рамках развития транспортно-энергетической инфраструктуры Евразии открывает идея использования ГЭС и ПЭС для получения из воды водорода, запасы которого являются практически неисчерпаемыми. Энергия, вырабатываемая ГЭС и ПЭС, может быть эффективно использована и с помощью потребителя - регулятора, в качестве которого наиболее целесообразно применять водород.

Полученный путем электролиза водород может быть преобразован в муравьиную кислоту, а затем транспортироваться по трубам к местам потребления и восстанавливаться в исходное состояние. В настоящее время активно развивается и совершенствуется технология применения дешевого промышленного катализатора, при котором смесь водорода и углекислого газа превращается в муравьиную кислоту при комнатной температуре и атмосферном давлении [1]. Фактически промышленное внедрение технологии каталитического гидрирования водорода позволит решить самую острую проблему, стоящую на пути развития водородной гидроэнергетики - проблему безопасного и компактного хранения, а так же транспортировки водорода до потребителя.

Особое значение имеет получение водорода путем электролиза воды и метана для получение газогидратов, содержащих не только энергетическую, но и водную ценность [7]. В этой связи представляется значимым использование свободных мощностей ГЭС Дальнего Востока, в том числе и сооружение специальной приливной гидростанции в Охотском море с использованием дешевой гидроэнергии для масштабного получения водорода и его экспорта в страны АТР (рис. 3) [8].

Источник: [8].

Рис. 3. Использование потенциала ПЭС

Чтобы грамотно использовать имеющийся энергетический потенциал ГЭС и ПЭС, в том числе и для производства водорода, необходимо выполнить разработку и обоснование концепции новой топологии размещения перспективных (предполагаемых к строительству) ГЭС, ПЭС и ТЭС России ориентированных на поставки электроэнергии с использованием крупных транснациональных энергомостов, проектируемых в настоящее время в России и за рубежом. Успешное решение этой проблемы лежит в основе скорейшей интеграции гидроэнергетических ресурсов России в глобальные электроэнергетические рынки.

Одним из таких проектов является создание "Азиатского суперэнергокольца" - глобального проекта интеграции отдельных энергосистем в национальных рамках. В нем предполагается участие России, Японии, Китая, Монголии, Кореи и других стран АТР.

Другой российский проект - "Трансевразийский пояс "Развитие" (ТЕПР), в рамках которого предполагается выделить зоны, где будут создаваться индустриально-промышленные системы, инфраструктурные и энерготранспортные решения, формы поселений, которых не существует в настоящее время нигде на земном шаре, и которые задают следующий шаг развития возможностей человечества [10].

В рамках создания совместного энергомоста Япония предложила РФ рассмотреть возможность экспорта избыточной электроэнергии с генерирующих мощностей (действующих или планируемых к постройке) на Дальнем Востоке через подводный кабель, который может быть проложен из России в Японию. Второй проект - предложение о строительстве газопровода из Сахалина в Японию, по которому будет поставляться газ с объектов "Сахалин-1" и (или) "Сахалин-3". Третье предложение - совместная разработка и добыча газа в Восточной Сибири, в частности - на Чаяндинском и Ковыктинском месторождениях.

В настоящее время в Минэнерго России считают, что наиболее целесообразным решением является реализация проекта "Азиатское суперкольцо" по частям. С учетом того, что в настоящий момент проект поставок электроэнергии в Китай находится на стадии реализации, Министерство энергетики предлагает приступить к осуществлению проекта "Азиатское суперкольцо" со строительства энергомоста Россия - Япония, так как этот проект наиболее проработан.

При этом важно обосновать возможности эффективного использования гидро- и топливного энергопотенциала, не востребованного энергосистемой РФ вследствие медленного роста спроса на электроэнергию на внутреннем рынке.

При проведении разработки и обосновании концепции новой топологии размещения перспективных (предполагаемых к строительству) ГЭС, ПЭС и ТЭС России ориентированных на поставки электроэнергии с использованием крупных транснациональных энергомостов необходимо использовать опыт разработки Энергетической стратегии России. Это обеспечит развитие конкурентных преимуществ отечественной гидрогенерации и инфраструктурных энергетических связей гидроэнергетических кластеров.

Нужно провести всестороннее исследование инфраструктурных связей гидроэнергетических кластеров и ТПК на их основе с другими регионами Евразии, что позволит решить важную социально-экономическую и геополитическую задачу - интеграции восточных регионов России в состав общероссийского народно-хозяйственного комплекса [3].

Инфраструктурное развитие Евразии предполагает и водно-энергетическую интеграцию Сибири, Средней Азии с выходом ВЛ СВН на Пакистан и Индию, что позволит в будущем сформировать единую энергетическую систему Евразии, в которой гидроэнергетический и водно-хозяйственный комплекс будут играть важную системообразующую роль.

Водохозяйственные транспортные коммуникации должны вписываться в общую инфраструктурную схему развития железнодорожного, автомобильного и трубопроводного транспорта Евразии, дополняя друг друга путем рационального формирования грузоперетоков с учетом масштабов, необходимой скорости и стоимости перевозок.

Особое значение для формирования инфраструктурной схемы Евразии имеют ВЛ СВН, связывающие ГЭС Сибири с Уралом и центральными районами страны, в частности схема "северного электрического маршрута": Эвенкийская ГЭС - Ново-Уренгойская ГРЭС на местном низконапорном газе - Полярный Урал - Воркутинский угольный бассейн - металлургические заводы Северного Поволжья (рис. 6).

Наличие такой связи на базе ВЛ 1150 кВ позволит не только интегрировать в общую электрическую систему производителей и потребителей приполярного севера, но и создаст условия для промышленно-энергетической интеграции Урала и Сибири.

Рис. 6. Гипотетическая модель связи на базе ВЛ 1150 кВ в Евразии

Решение проблемы исследования проектов интеграции гидроэнергетических ресурсов России в глобальные электроэнергетические рынки Евразии требует триадического подхода: идеологии, методологии и технологии.

Основные идеи такого подхода заключаются:

- в комплексном подходе к оценке гидроэнергетических ресурсов как источника (потенциала) устойчивого социоприродного развития территории РФ и Евразии в целом, включая резерв для утилизации и переработки отходов жизнедеятельности общества;

- анализе направлений, рисков и трендов развития гидроэнергетики как системообразующего и инфраструктурного фактора территориально-производственного развития региона (применительно к Восточной Сибири и Дальнему Востоку (его Северо-Восточной части) и трансграничных территорий со странами АТР, включая стимулирование развития гидроэнергоемкого потребителя;

- оценке вклада гидроэнергетики в конечные индикативные показатели устойчивого развития региона (макроэкономические показатели энергоэффективности, индикаторы инвестиционного развития, социальные индексы качества жизни, развития человеческого и социального капитала);

- выборе приоритетных направлений, структуры и масштабов, а так же финансовых экологических и иных ограничений гидроэнергетического развития в зоне интересов ОАО "РусГидро".

Методология выполнения проектов должна быть разработана с учетом:

1) структурно-технологического форсайта развития гидроэнергетики и водно-энергетической инфраструктуры (на основе методов структурного прогнозирования);

2) метасистемного подхода (на основе методов SoS-проектирования), позволяющего оценить эффективность развития отдельных систем водохозяйственного комплекса, ориентированных на поставки электроэнергии с использованием крупных транснациональных энергомостов, включая мультипликативный эффект их интеграции;

3) комплексного подхода к оценке гидроэнергетических ресурсов как источника (потенциала) устойчивого социоприродного развития территории РФ и Евразии в целом, включая резерв для утилизации и переработки отходов жизнедеятельности общества;

4) системного анализа приоритетных направлений, структуры и масштабов, а так же финансовых экологических и иных ограничений гидроэнергетического развития в зоне интересов ОАО "РусГидро".

Технология выполнения проектов сводится:

- к уточнению имеющегося гидроэнергетического потенциала и масштабов освоения речных бассейнов на территории России и Евразии, в том числе на перспективу до 2050 г. (с учетом прогнозных оценок социально-экономического развития страны на этот период);

- прогнозу возможного спроса на конечную продукцию - электрическую энергию в РФ и соседних государствах Евразии с оценкой вклада гидроэнергетики в общий энергетический баланс;

- оценке внешних факторов формирования и обеспечения этого спроса (ценовых, инвестиционных, экологических, технологических);

- оценке емкости глобальных электроэнергетических рынков и условий геополитической и инфраструктурой интеграции гидроэнергетического комплекса РФ в мировую энергетическую систему;

- оценке возможности создания новых территориально-производственных кластеров на базе крупных ГЭС и ПЭС с производством и транспортом водорода (и/или других энергоемких продуктов) как промежуточного энергоносителя;

- использованию новых технологий освоения местного гидроэнергетического потенциала для регулирования речных стоков, производства электроэнергии, биомассы и сельскохозяйственной продукции;

- использованию воднотранспортных маршрутов река-море для вывоза продукции из глубинных районов Сибири к портам Севморпути;

- оценке возможностей энергетического использования явлений сгонно-нагонных колебаний воды, приливных течений Северных и Северо-Восточных морей российского побережья и других энерготехнологических инноваций для создания новых гидроэнергетических установок, в том числе для энергоснабжения объектов Севморпути.

Резюмируя, можно сделать вывод, что для успешной интеграции гидроэнергетических ресурсов России в глобальные электроэнергетические рынки Евразии, помимо строительства новых гидростанций и создания транснациональных связей на базе ВЛ 1150 кВ, крайне важно также обеспечить формирование общих энергетических рынков всех государств Евразии. Это потребует развития системы торгово-экономических отношений посредством обеспечения свободного перемещения энергоресурсов и доступа к системам их транспортировки, а также развития энерготранспортной инфраструктуры и создания условий для ее эффективного функционирования.

Основные этапы формирования общего электроэнергетического рынка государств Евразии можно разбить на три составляющие:

- гармонизация законодательной базы трансграничной торговли, определение основных игроков национальных рынков;

- создание и адаптирование национальных и наднациональных законодательных актов в сфере электроэнергетики с одновременным сформированием структуры и механизмов общего электроэнергетического рынка и обеспечения свободного доступа на глобальные энергетические рынки;

- формирование общей нормативной правовой базы в сфере обращения электрической энергии и общих торговых площадок.

Литература

1. J.F. Hull, Yu. Himeda, W.-H. Wang. Reversible hydrogen storage using CO2 and a proton-switchable iridium catalyst in aqueous media under mild temperatures and pressures // Nature Chemistry № 4, 2012. P. 383-388.

2. Беляков А.А., Балковский В.С., Беляков А.А., Гриц И.Я., Левачев С.Н. Предложения по транспортно-энергетической концепции страны // Энергетическое строительство. 1992. № 4.

3. Бушуев В.В. Роль гидроэнергетики в формировании ресурсной базы и энергетической инфраструктуры Евразии / НП "Гидроэнергетика России". 5-е Всероссийское совещание гидроэнергетиков. Тезисы докладов. Санкт-Петербург 28-29 ноября 2013 г. М.: РА-Ильф. 2013. С. 50-51.

4. Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Веденеева. URL: http://www.vniig.rushydro.ru.

5. Козлов Л.Н., Беляков А.А. Транспортно-энергетическая водная система (ТЭВС) Евразии // Евразийская экономическая интеграция. 2009. № 1(2).

6. Кризис 2010-х годов и новая энергетическая цивилизация / под ред. В.В. Бушуева и М.Н. Муханова. М.: Энергия, 2013. 272 с.

7. Соловьев Д.А. К вопросу об использовании водородных технологий в приливной энергетике. Сб. трудов X Международной ежегодной конференция "Возобновляемая и малая энергетика 2013" / под ред. П.П. Безурких, С.В. Грибкова. Комитет ВИЭ РосСНИО, М. 2013. С. 269-275.

8. Соловьев Д.А. Комплексная оценка эффективности использования гидроэнергетических ресурсов для производства сжиженного водорода на восточных и северных территориях Российской Федерации / НП "Гидроэнергетика России". 5-е Всероссийское совещание гидроэнергетиков. Тезисы докладов. С.-Петербург 28-29 ноября 2013 г. М.: РА-Ильф. 2013. С.57-70.

9. Транспортно-энергетическая водная сеть (ТЭВС) России / А.А. Беляков и др. // Гидротехническое строительство. 1995. № 5.

10. Якунина В.И. Интегральный проект солидарного развития на Евро-Азиатском континенте (научно-практическая концепция) / Доклад на заседании Президиума РАН. М., 11 марта 2014 г. URL: http://v-yakunin.livejournal.com/83781.html

Размещено на Allbest.ru