Электроэнергетика МФК-2013 Кудрявцева Ольга Владимировна д э н

Электроэнергетика МФК-2013 Кудрявцева Ольга Владимировна, д. э. н. , профессор кафедры экономики природопользования

Основные определения • Часть энергетического комплекса, снабжающего экономику преобразованными энергоносителями, включает электро- и теплоэнергетику. • Электроэнергетика – производственнотехнологический комплекс, включающий в себя установки для генерирования электроэнергии, совместного производства электрической и тепловой энергии, передачи к абонентским установкам потребителей. • Электроэнергия способна трансформироваться почти в любой вид конечной энергии (в то время как топливо в потребительских установках, пар и горячая вода – лишь в механическую и тепло).

отличие электроэнергетики от других отраслей экономики • Невозможность запаса (моменты потребления и производства совпадают) • Мощности затратны по средствам и времени. ТЭС - более 10 лет. Атомные - 15. ГЭС – более 20. Миллиарды $. • Резко нарастить мощности невозможно, следовательно, их простой. • Выработка электроэнергии от общего количества в РФ: АЭС – 12%, ТЭС – 69%, ГЭС – 19%.

• Производство и распределение электроэнергии – единый технологический процесс. Вся электроэнергия подаётся в единую сеть. Все потребители используют ее из единой сети. Энергосистема тем надёжнее, чем больше в ней электростанций. Электростанции не заменяют одна другую. Электрическая нагрузка сильно меняется от времени суток. Чем на большее количество суточных поясов раскинулась энергосистема, тем меньше изменение нагрузки и стабильнее она работает. • На АЭС менять нагрузку нельзя. ГЭС могут за минуты изменять мощность с нуля до максимума (дешёвая электроэнергия, но большие кап. затраты). ТЭС меняют мощность за часы или сутки, но малые кап. затраты. Газотурбинные генераторы быстро меняют мощность, но топливо много дороже, чем на ТЭС. В системе разные типы станций дополняют друга. Чем больше и мощнее система, тем дешевле производство электроэнергии и тем она надёжнее.

Удельные капиталовложения в новые электростанции Типы электростанций Удельная стоимость, долл. /к. Вт Паротурбинная КЭС (уголь) 1000 -1100 Атомная 1300 -1500 Гидравлическая Газотурбинная Парогазовая КЭС Ветроэнергетическая Фотоэлектрическая Геотермальная Приливная Установка на ТБО Установка на биомассе 900 -3000 400 -500 600 -800 1200 -1600 6000 -10000 Более 2500 3000 -5500 1100 -1800

Нормированная стоимость электроэнергии • Нормированная стоимость электроэнергии (Levelized Energy Cost (LEC), Levelised Cost of Energy (LCOE) — средняя расчетная себестоимость производства электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла электростанции (включая все возможные инвестиции, затраты и доходы). , где Средняя стоимость нормированного производства электроэнергии Инвестиционные затраты в год t Операционные затраты и затраты на содержание в год t Затраты на топливо в год t Производство электроэнергии в год t Ставка рефинансирования Жизненный цикл системы

Вертикально интегрированная структура • В рамках одной энергокомпании осуществляется централизованное хозяйственное и оперативнотехнологическое управление всеми стадиями: производством, передачей и сбытом. • Преимущества: • «эффект масштаба» - снижение издержек (капиталоемкость, пиковые мощности); • снижение риска крупных долгосрочных инвестиций. • Недостатки: • Инвестиционные риски на потребителях (тарифы) • Несовершенство гос. регулирования тарифов • Слабая восприимчивость к инновациям

предпосылки изменений в конце 20 века: • Избыточные генерирующие мощности; • Энергоустановки небольшой мощности с высокими ТЭ показателями; • Расширение использования природного газа (высокоэкономичные маневренные установки); • Компьютерные технологии.

Сценарии проведения приватизации в электроэнергетике: • Продажа энергопредприятия целиком или долями; • Продажа акций; • Привлечение частного капитала (владелецгосударство); • Привлечение частного капитала на условиях: строительство-владение-эксплуатацияпередача.

Либерализация • Оптовый рынок: крупные потребители, независимые производители, брокеры, перепродавцы (без энергоустановок). • Розничный рынок: компании-поставщики, в том числе услуг по энергосбережению, локальных энергоисточников (газотурбины, дизель-генераторы). • Возрастают издержки. Вопрос надежности энергоснабжения. Как обеспечить? • Но: снижение тарифов, повышение качества услуг.

Электроэнергетический рынок • • • Электрическая энергия Электрическая мощность Услуги по транспортировке и распределению Технологические услуги Услуги по сбыту Услуги по повышению энергоэффективности

Классификация рынков • Оптовые (в сетях высокого напряжения): производители, поставщики, крупные потребители: • -контрактные: прямые двусторонние соглашения о физических поставках (децентрализованный вариант); торговля стандартизированными контрактами (централизованный вариант). Товары – электроэнергия и мощность. • -оперативные (биржевые), в пределах текущих суток, или спотрынки. Товары – электроэнергия, вырабатываемая на текущих мощностях.

Классификация рынков (продолжение) • Розничные (сети среднего и низкого напряжения) Распределительные компании, сбытовые организации, потребители. Подразделяются на сегменты по видам нагрузки.

Модели конкурентного оптового рынка 1. Доступ третьего лица (транзит) Потребитель получает возможность покупки не только у местной компании, но и у другой. Местная компания предоставляет услуги по транзиту. Клиенты и производители - долгосрочные контракты по договорным ценам. Вертикально интегрированные компании сохраняются.

Модели конкурентного оптового рынка 2. Единственный покупатель (закупочное агентство) Выбирает производителей, они конкурируют за право на контракт. Монополия на сеть и на продажу электроэнергии конечным потребителям. Иногда сочетание первой и второй моделей.

Модели конкурентного оптового рынка 3. Пул (биржа) Независимые компании в сферах генерации, передачи и распределения. Акционы заявок, конкуренция производителей. Все участники продают и покупают по цене спотрынка. Размер платы сетевой компании регулируется государством. Сочетание первой и третьей моделей.

Структура в 2000 г.

Цели и задачи реформы Повышение эффективности предприятий отрасли, создание условий для ее развития на основе стимулирования инвестиций, обеспечение надежного и бесперебойного энергоснабжения потребителей. Изменяется система государственного регулирования отрасли, формируется конкурентный рынок электроэнергии, создаются новые компании. Меняется структура отрасли: осуществляется разделение естественномонопольных (передача электроэнергии, оперативно-диспетчерское управление) и потенциально конкурентных (производство и сбыт электроэнергии, ремонт и сервис) функций, и вместо прежних вертикально-интегрированных компаний, выполнявших все эти функции, создаются структуры, специализирующиеся на отдельных видах деятельности. Генерирующие, сбытовые и ремонтные компании в перспективе преимущественно частные и должны конкурировать друг с другом. В естественномонопольных сферах, напротив, происходит усиление государственного контроля. Создаются условия для развития конкурентного рынка электроэнергии, цены которого не регулируются государством, а формируются на основе спроса и предложения, а его участники конкурируют, снижая свои издержки. Цели и задачи реформы определены постановлением Правительства от 11 июля 2001 г. № 526 "О реформировании электроэнергетики Российской Федерации". С учетом последующих изменений в нормативно-правовой базе цели и задачи реформирования были конкретизированы в "Концепции Стратегии ОАО РАО "ЕЭС России" на 2005 -2008 гг. "5+5".

Целевая структура отрасли

Закон «Об электроэнергетике»

Расположение станций ОГК

• ТГК Территориальные генерирующие компании должны были производить электроэнергию для местных потребителей. • ТГК-1 — на Северо-Западе (Ленинградская, Мурманская области и Карелия); • ТГК-2 — север Центральной России, Вологодская и Архангельская области; • ТГК-3 — Москва и Московская область; • ТГК-4 — Черноземье и южные области Центральной России (всего 12 регионов); • ТГК-5 — Кировская область, Удмуртия, Марий Эл и Чувашия; • ТГК-6 — восток Центральной России, Пензенская область; • ТГК-7 — средняя Волга, Оренбургская область; • ТГК-8 — территория Южного федерального округа; • ТГК-9 — Пермский край, Свердловская область и Коми; • ТГК-10 — территория Уральского федерального округа (кроме Свердловской области); • ТГК-11 — Омская и Томская области; • ТГК-12 — Кемеровская область и Алтайский край; • ТГК-13 — Красноярский край, Хакасия и Тыва; • ТГК-14 — Бурятия и Забайкальский край. «Мосэнерго» (№ 3), «Кузбассэнерго» (№ 12), «Квадра» (№ 4), Волжская (№ 7), Южная (№ 8), Фортум (№ 10) и Енисейская (№ 13).

Основные проблемы отрасли к 2013 году

Пути решения

Тарифы и цены поставщиков электроэнергии

стоимость электроэнергии, вырабатываемой ТЭС и АЭС на 2010 год. (цент США/к. Вт час) Ориентировочная стоимость электроэнергии, вырабатываемой ТЭС и АЭС на 2010 год. (цент США/к. Вт час)

Россия и другие страны (2007 г. ) Вот данные по России и равитым странам мира: (2007 г. )

Трюки Enron • Учет продаж газа или электроэнергии с постановкой в будущем как текущих сделок; • Бухгалтерский трюк Энрон: поставка на следующий год учитывалась как текущий доход, но при этом издержки, связанные с покупкой этого газа, не учитывались как расход. Поступления без издержек порождали гигантские прибыли. Каждый год продажи превышали закупки. • Фиктивная компания, которая брала все обязательства по кредитам; • поддержка со стороны банков, аудиторов и Белого Дома.

Дерегулирование электроэнегретики в США • оптимальный подход к регулированию естественных монополий: • государственное управление в интересах всего общества (Европа) • нерегулируемый частный рынок • частный, но регулируемый рынок (Америка) • США: конкурентный рынок – генерация и сбыт (маркетинг) • Регулируемый рынок – передача (сети) • 1998 г. -дерегулирование энергетики в Калифорнии.

• Энергетические компании перешли в сферу розничного бизнеса. Теперь они покупали электроэнергию у генерирующих компаний и продавали ее потребителям. • Рынки небольших объемов при ограниченном предложении особенно уязвимы для манипуляций. • запрет на долгосрочные контракты был попыткой расширить рынок и усилить конкуренцию. • Установление порогового значения тарифов ( «тарифные шапки» ) для населения.

Итоги дерегулирования: • тарифы стремительно поползли вверх, а предложение сократилось; • крупнейшие энергетические компании объявили о банкротстве; • перебои с энергоснабжением наносили ущерб высокотехнологическому бизнесу Калифорнии.

Электроэнергетический кризис – пример Бразилии: • Правительство не находилось под влиянием манипуляторов рынком. • Решение проблемы: двухступенчатые (или многоступенчатые) тарифы на электроэнергию • До тех пор, пока потребители покупают электроэнергию в меньших количествах, чем в прошлом году, они платят по фиксированному тарифу (прошлогоднему или слегка повышенному). • В то же время существует свободный рынок для обеспечения приростов потребления.

Как обеспечить оптимальный переход к рынку? • Длительный переходный период. Поэтапное внедрение базовых элементов целевой модели, уточнение ее структурных параметров, создание новых систем учета электроэнергии, отработка рыночных технологий. Переходные модели. • Формирование гарантирующих поставщиков, механизм антимонопольного регулирования, ценовая защита социально значимых потребителей. На розничном рынке конкурентная среда формируется дольше. • Необходимо поддерживать избыточность генерирующих мощностей. Надежность энергоснабжения должна обеспечиваться привлечением инвестиций. Высокоэкономичная малая генерация на региональном уровне (противокризисный механизм).

Общеэкономические предпосылки • Благоприятный инвестиционный климат; • Развитая рыночная инфраструктура (банки, фондовые рынки, страховые системы); • Зрелые конкурентно-рыночные отношения в отраслях, обеспечивающих электроэнергетику ресурсами; • Ориентация потребителей на энергосбережение; • Уровень платежеспособности населения должен быть адекватен рыночным ценам на электроэнергию.

Замечания: • 1. Естественные монополии должны строго регулироваться, недобросовестная конкуренция решительно пресекаться. • Генерирующие и сбытовые компании могут: • Согласованно манипулировать ценами; • Искусственно создавать дефицит генерации на оптовом рынке; • Препятствовать вступлению на рынок других участников; • Увеличивать рыночные доли отдельных энергокомпаний до величин, позволяющих влиять на цены и предложение на рынке

Замечания (продолжение) • 2. Рынок электроэнергии работает по правилам, которые должны соблюдаться всеми участниками. Наблюдательный орган – Совет рынка – включает в себя представителей государства, энергокомпаний и потребителей электроэнергии. Создан для контроля и корректировки правил.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – источники энергии, которые образуются на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества

Возобновляемые источники энергии

Солнечная энергия Принцип действия солнечных батарей - прямое преобразование солнечного света в электрический ток. При этом генерируется постоянный ток. Энергия может использоваться: vнапрямую различными нагрузками постоянного тока; vзапасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования или покрытия пиковой нагрузки; vпреобразовываться в переменный ток.

Проекты, реализованные в России (источник: доклад Усачева Антона Михайловича, Директора Российской Ассоциации солнечной энергетики в МГИМО 6 марта 2013 г. Крышная установка на ж/д вокзале города Анапа Электростанция для энергоснабжения тепличного комплекса на о-ве Валаам Фасадная установка на здании инновационного центра Сколково Автономная дизель-солнечная электростанция Республика Алтай Фасадная установка Апарт-Отель Сочи

Современные технологии позволяют производить батареи, вырабатывающие ток даже во время тумана, потребляя энергию рассеянного солнечного света.

Главным недостатком солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечной электростанции мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га.

Ветроэнергетика Принцип действия ветряных электростанций - ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор, в свою очередь, вырабатывает электрическую энергию.

• Потенциал энергии ветра огромен, но имеются некоторые недостатки: 1. работа ветряных электростанций зависит от погоды. 2. из-за производимого шума крупные установки приходится отключать на ночь. 3. создают помехи для воздушного сообщения и даже для радиоволн. 4. для использования необходимы большие площади.

Производство ветряной энергии в мире, МВт На конец 2012 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила уже 282, 6 ГВт

Геотермальная энергетика • Геотермальные электростанции - преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество.

• В России в 1967 г. на Камчатке была создана первая в стране Паужетская Гео. ТЭС. • В 2002 г. введена в строй Мутновская Гео. ТЭС (Камчатка) мощностью 50 МВт. Способна вырабатывать около 20 % электроэнергии, необходимой для питания полуострова.

Недостатки геотермальных электроустановок: v возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. v выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества. v для постройки необходимы определенные геологические условия.

Малая гидроэнергетика • Микро-гидроэлектростанции относятся к технологиям, не приносящим вреда окружающей среде, с помощью которых можно производить электроэнергию с небольшими затратами в любых изолированных населенных пунктах, где есть горы и небольшие реки

Производство электроэнергии малыми ГЭС в мире и инвестиции В России мощности малых ГЭС 90 МВт, большинство строящихся малых ГЭС находится на Северном Кавказе. Технический потенциал – до трети потребляемой энергии.

Биомасса • Биомасса – достаточно широкое понятие, в него входит: • Отходы деревообрабатывающей промышленности • Сельскохозяйственные отходы • Твердые бытовые отходы • Жидкие стоки • Различные промышленные органические отходы Основной источник биомассы – леса (Россия – 850 млн. га, Бразилия – 545 млн. га)

• Из возобновляемого растительного сырья можно получать нефть, биодизель, биогаз, этанол и тем самым решать одну из самых сложнейших проблем замены нефти на транспорте.

Биотопливо Биодизель биогаз этанол

Биодизель (дизельное топливо) изготавливается из жиров растительного или животного происхождения. • Сырьем для биодизеля является: • Рапсовое масло • Соевое масло • Пальмовое масло • Испытания рапсового масла в качестве топлива для автомобиля показали высокую экономичность: 4 -5 л на 100 км пробега. • Посевы рапса в Европе достигли 4 млн. га • С 1 га можно получить 1, 1 т масла (из посевов сои – 200 кг, подсолнечника – 600 кг)

Этанол Основное сырье: сахарный тростник и кукуруза. • Достоинство – меньшее количество парниковых газов и твердых частиц в выхлопе. • Крупнейший производитель – Бразилия.

• Энергетический бизнес • Гительман Л. Д. , Ратников Б. Е. • Изд-во «Дело» , 2008 • • Energieoekonomik Theorie und Anwendungen Georg Erdmann, Peter Zweifel Springer, 2008

F. Bolle, O. Kudryavtseva, R. Ruban Сompetition and security of supply after vertical integration: should Russia be kept off the downstream market for gas? Научные исследования экономического факультета, Т 4, № 2, 2012, с. 178 -203

Вопросы к зачету: • 1. Что такое электроэнергетика и в чем состоят особенности этой отрасли? В каком приблизительно соотношении вырабатывается электроэнергия на ТЭС, ГЭС и АЭС в России? • 2. Достоинства и недостатки вертикально интегрированных компаний. Предпосылки реформирования электроэнергетической отрасли в 90 -х гг. 20 века. • 3. Классификация энергетических рынков. Модели конкурентного оптового рынка. • 4. Итоги реформы электроэнергетики в России. Основные проблемы отрасли к 2013 г. и пути их решения. • 5. Возобновляемые источники энергии и перспективы их использования в России.