О логике построения концепции стратегии развития энергетики России

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОИВТ РАН

О логике построения концепции стратегии развития энергетики России

Масленников В.М. д.т.н., Заслуженный энергетик РФ, гл.н.с.

Ключевые слова: стратегическое планирование, развитие энергетики, ГОЭЛРО, теплоэнергетика.

Ни одно крупное Государство не может развиваться, не имея собственной стратегии развития такой жизнеобеспечивающей отрасли как энергетика. Классическим примером стратегии развития энергетики России на ранней стадии создания СССР является знаменитый план "ГОЭЛРО".

За время существования СССР перманентно разрабатывалась и уточнялась стратегия развития советской энергетики [1-4]. После распада СССР традиционно продолжали разрабатываться концепции стратегии развития энергетики России, исходя из поставленных руководством страны целей, типа удвоения ВВП к определенному сроку.

Эти стратегии содержали объективную информацию о состоянии энергетического хозяйства и необходимом объеме ввода новых энергетических мощностей, исходя из возможностей обеспечения энергетическими ресурсами и возможностями отечественного машиностроения.

Основной недостаток этих стратегий заключается в том, что они не обязательны для исполнения, а поэтому являются некоторыми сценариями необходимого развития энергетики для достижения какой-то цели. А поскольку цели выбирались произвольно, то и сценарии оказывались не востребованы.

Сложилась странная ситуация. Еще десять-пятнадцать лет назад остро стоял вопрос о предкризисном состоянии российской энергетики. За истекший период никаких существенных изменений не произошло, но острота проблемы вроде бы исчезла.

Тем не менее, специалисты в области энергетики крайне озабочены состоянием российской энергетики, хотя внешне наблюдается некоторое благополучие. В чем же заключаются эти негативные, потенциально взрывоопасные позиции (речь, в первую очередь, идет о теплоэнергетике, производящей около 67% электроэнергии):

Высокая, практически критическая, изношенность основных фондов (более 60%).

Перерасход дефицитного природного газа на конденсационных паротурбинных электростанциях, работающих со средним КПД = 38% по сравнению с перспективными ПГУ (55-60%) в размере 20-25 млрд. м³ в год на общую сумму 4-5 млрд. долларов в год, эквивалентную потребностям в инвестициях.

В стратегиях развития энергетики России планировалось заменить эти паротурбинные блоки на парогазовые на базе импортируемых газотурбинных установок. Резкое падение цен на нефть на мировом рынке и введение экономических санкций против России делает эту проблему невыполнимой.

Основное преимущество российской энергетики - развитое централизованное теплоснабжение с когенерацией (ТЭЦ), позволяющее поддерживать средний удельный расход топлива на 1 кВтч вырабатываемой электроэнергии на уровне передовых стран, подвергается серьезным испытаниям из-за высокой изношенности теплотрасс (высокая аварийность в зимний отопительный сезон).

Падение мировых цен на углеводородное топливо лихорадит экономику России и требует возрождения отечественной промышленности, разрушенной в предшествующие годы. Это возрождение потребует роста производства электроэнергии до 2000 млрд. кВтч/год [2], т.е. в 2 раза.

Сегодняшняя избыточность энергетических мощностей, связанная с падением промышленного производства, иллюзорна, т.к. она покрывается отработавшими свой ресурс энергетическими установками (два старых "Москвича" не эквивалентны одному новому "Мерседесу").

Президентом РФ правильно поставлена задача импортозамещения во всех жизненно важных сферах производства. Это относится прежде всего к энергетике. Но импортозамещение не означает сползание на более низкие показатели до уровня 50-60-х годов прошлого столетия. Сегодняшний уровень совершенства энергетических парогазовых установок для выработки электроэнергии по КПД составляет 55-60%. Так где же такие разработанные отечественные энергетические технологии, и кто планирует их разработку и создание?! А ведь речь идет не только о КПД, но и об альтернативной стоимости производства электроэнергии.

По Киотскому протоколу мы обязывались не превышать выбросы диоксида углерода уровня 1990 года. Эти обязательства было легко выполнить и даже продавать "квоты" из-за падения промышленного производства. Сейчас мы с готовностью обещаем сохранить выбросы СО₂ на сегодняшнем уровне. А как же это связано с предыдущими "сценариями" развития энергетики России с целью удвоения ВВП, когда производство электроэнергии составляет 2000 млрд. кВтч/год и даже 3000? Причем доля теплоэнергетики сохраняется на уровне 65%.

Считать, что перечисленные трудности решатся сами по себе в рамках созданных структур и законов, нет никаких оснований.

Представим себе, что Правительство РФ, обеспокоенное существующим положением дел, решит без революционных потрясений заняться разработкой Программы развития энергетики России типа ГОЭЛРО-2.

Рассмотрим по порядку возможности участия в реализации такой Программы тех структур, на которые возлагались надежды нормального рыночного механизма развития российской энергетики.

1. Энергогенерирующие компании ОГК и ТГК, образованные из осколков РАО ЕЭС России.

Приватизация энергогенерирующих объектов, реализованная в начале 2000-х годов осуществлялась, когда стоимость генерируемой электроэнергии составляла 1 цент США за 1 кВтч и контролировалась комиссией по тарифам. Следовательно, при приватизации объекты передавались в собственность либо бесплатно или за плату, компенсируемую частью стоимости электроэнергии. В то же время внешний инвестор требовал платы за капитал порядка 12% за кредит и ускоренной амортизации за 10 лет, т.е. с учетом сроков строительства еще 14-15% годовых.

При удельных капитальных затратах в 800-1000 долларов США за кВт эта плата составляет более 4 центов за 1 кВтч, т.е. стоимость генерируемой электроэнергии на вновь создаваемом объекте должна быть не ниже 5 центов США за 1 кВтч.

Таким образом, на свободном рынке либо у всех производителей стоимость генерируемой электроэнергии увеличивается на 4 цента за 1 кВтч и с потребителя взимается около 40 млрд. долларов в год в качестве сверхприбыли, либо никакого инвестора не будет. Что и наблюдается.

Некоторая активность с инвестициями проявилась в начале 2000-х годов, и отголоски ее сохраняются до сих пор за счет дополнительной эмиссии акций. Но это было перераспределением прав собственности, а не нормальным инвестированием. Так, например, выплатив за дополнительную эмиссию акций на создание двух ПГУ мощностью 800 МВт, новый акционер получал контрольный пакет акций на энергетической компании мощностью 12 млн. кВт.

Реально сегодняшние собственники ОГК и ТГК получают максимальную прибыль от эксплуатации действующих электростанций и не заинтересованы в создании никаких инновационных технологий.

Следовательно, надеяться на их активность в разработке какой-либо Программы также утопично, как надеяться на добровольную инициативу лиц с высокими доходами на введение прогрессивного подоходного налога (Россия не Германия).

Итак, в существующей системе реализация инноваций, а тем более импортозамещение возможно только при участии государственных структур, как это было в СССР.

Однако организованная А.Б. Чубайсом реструктуризация ОАО РАО ЕЭС России преследовала цель ухода государства из сферы производства энергии и передачу ее в частные руки.

За время стратегической трансформации экономики и энергетики исчез Госплан, а Минэнерго РФ превратилось в некоторую бюрократическую структуру, у которой фактически и юридически исчезли возможности разработки и реализации инноваций, в том числе в связи с ликвидацией существовавших подразделений, резким сокращением финансовых возможностей и правовым отделением от сферы генерации энергии.

Следовательно, без образования Государственной структуры, организующей и реализующей разработку и реализацию инновационных технологий, обладающей правовыми и финансовыми возможностями, выход из создавшегося положения невозможен.

На первых порах это может быть Департамент в рамках существующего Минэнерго РФ, что требует политической воли и финансовых возможностей. А как это сделать в условиях экономического кризиса при крайней напряженности бюджета?

Единственным выходом из этой ситуации является образование Централизованного инвестиционного фонда за счет опережающей инвестиционной составляющей тарифа в размере 0,5 цента США за 1 кВтч, т.е. инвестирование за счет потребителя энергии [5].

Следует отметить, что такое финансирование развития энергетики является оптимальным со всех точек зрения.

Во-первых, потребитель заинтересован в низкой стоимости электроэнергии, он будет следить за рациональным расходованием средств и имеет на это право.

Во-вторых, это беспроцентное кредитование и "финансист" не требует ускоренного возврата вложенных средств, что, как было показано выше, составляет как минимум 4 цента США за 1 кВтч.

В-третьих, инвестиционная составляющая имеется практически у всех производителей энергии. Но поскольку она недостаточна для автономного развития каждого независимого производителя, то обычно "проедается", т.е. пускается в прибыль.

В связи с тем, что Государство берет на себя инвестирование в развитие энергетики, эта инвестиционная составляющая как юридически, так и по справедливости может быть изъята у производителей энергии, так что суммарный тариф для потребителя может либо остаться на прежнем уровне, либо вырасти незначительно. Тем более, что потребитель, выплатив за счет инвестиционной составляющей капитальные затраты, эквивалентные созданию собственного источника энергии, должен получить акции и стать совладельцем электростанции.

Еще одно преимущество такого финансирования. Сегодня практически все специалисты признают ошибочность, если не сказать хуже, проведенной в России приватизации (на халяву).

Тем не менее, дело сделано, и обратный процесс инициировать практически невозможно. энергогенерирующий приватизация инвестиция

Инвестирование за счет централизованного инвестиционного фонда, позволяет передавать новую перспективную установку на действующую электростанцию с правом получения соответствующей доли акций.

Такая процедура (частно-государственное партнерство) выгодна как Государству, так и частному владельцу электростанции, т.к. первый получает дивиденды, возвращаемые в инвестиционный фонд, а второй получает новую технологию, сокращающую эксплуатационные затраты, а следовательно обеспечивающую рост доходности имеющихся акций.

Данное предложение высказывалось многократно [2, 5] и признавалось всеми эффективным, но высказывались опасения, что образованный Фонд, пополняемый ежегодно в размере около 5 млрд. долларов США, будет разворован.

Разработать прозрачную и эффективную систему контроля за поступлением и расходованием средств Фонда не представляет особого труда, и это можно сделать, если Правительство будет в этом заинтересовано и даст такое поручение.

До настоящего времени энергетические стратегии РФ ориентировались на мировые тенденции развития теплоэнергетики и возобновляемые источники энергии. Некоторая независимость наблюдалась в развитии атомной энергии, где Россия сохранила передовые позиции.

Поскольку в данной статье речь идет, главным образом, о развитии теплоэнергетики, отметим эти основные тенденции:

Создание крупных парогазовых установок бинарного цикла на газе с КПД до 55% и в перспективе до 60%.

Создание экологически чистых парогазовых установок с внутрицикловой газификацией угля (Патент ОИВТ РАН 60-х годов).

Создание паротурбинных установок на угле на суперзакритические параметры пара.

Для реализации первого направления мы пытаемся организовать разработку и реализацию до 2023 года газовых турбин сегодняшнего мирового уровня мощностью 60-80 МВт, 100-110 МВт и 170-200 МВт.

Следует отметить, что создание первоклассных газовых турбин само по себе не является решением проблемы рационального развития энергетики России. Все дело в том, что эффективность производства энергии в значительно большей степени зависит от того, в какую технологию встроены эти ГТУ.

ОИВТ РАН разработал ряд энергетических технологий, в которых эффективность производства энергии существенно превосходит мировой уровень даже при использовании отечественных газовых турбин сегодняшнего уровня.

Это надстройка ГТУ существующих водогрейных котлов РТС, модернизация существующих паротурбинных блоков с помощью ГТУ с частичным окислением природного газа, парогазовая установка с инжекцией пара для одновременного производства электроэнергии, теплоты и холода, а также энерготехнологические комплексы с производством электроэнергии, синтетического жидкого топлива и других ценных продуктов [6-9].

Кроме того прямое копирование мировых тенденций в российских условиях может дать отрицательные результаты.

Для рационального построения энергетического хозяйства необходимо иметь иерархическую систему существующих, перспективных зарубежных и разработанных отечественных энергетических технологий, ранжируемую по экономической эффективности, экологической безопасности и степени готовности к практической реализации при вариации внешних факторов (стоимости топлива, месторасположения, условий финансирования, экологических ограничений и т.д.).

Такая система позволяет выбирать наиболее эффективные энергетические технологии при построении концепции энергетической стратегии, а кроме того служит некоторым контролем за размером капитальных затрат при строительстве новых энергетических объектов.

Следует отметить, что в СССР имелась работа, выполненная институтом "Теплоэлектропроект", "Нормативы удельных капитальных затрат в тепловые паротурбинные электростанции".

При наличии такой работы невозможно объяснить, почему в условиях США парогазовые установки на ГТУ фирмы Дженерал электрик имеют удельные капитальные затраты порядка 1000 долларов США, а в условиях России те же ПГУ стоят 1500 долларов США за 1 кВт.

Методика такого сравнительного технико-экономического анализа в упрощенном виде была разработана и с успехом использовалась ОИВТ РАН в работах по сотрудничеству с США в рамках смешанной советско-американской комиссии по защите окружающей среды [10].

Следует отметить, что энергетика в оптимальных условиях является монопольной отраслью и практически не может переводиться на свободные рыночные отношения.

Во-первых, очень трудно ликвидировать монополизм, а во-вторых, энергетика имеет очень "длинные обратные отрицательные" связи, т.е. замена одного технологического уклада на другой требует больших сроков. Именно поэтому в энергетике продолжают работать установки, созданные в 30-х годах, явно убыточные.

С учетом запущенности энергетического хозяйства России нужно было начинать его планомерное развитие еще вчера. Сегодня, учитывая сложные экономические условия, следует начинать с реализации наиболее простых и подготовленных к реализации энергетических технологий. Это газотурбинные надстройки существующими ГТУ водогрейных котлов РТС и модернизация существующих наиболее экономичных паротурбинных теплофикационных энергоблоков, типа Т-250.

КПД этих надстроек меняется от 60 до 80% в зависимости от режима при относительно низких капитальных затратах.

Реализация этих технологий позволит закрыть старые, неэффективные энергетические установки и при той же выработке электроэнергии существенно уменьшить потребление природного газа и выбросы диоксида углерода в атмосферу.

В период практической реализации первого этапа следует завершить создание высокоэффективных парогазовых установок на базе отечественных ГТУ типа разработанных ОИВТ РАН для тригенерации. Практическая реализация таких энергетических установок на втором этапе позволит заменить старые теплофикационные установки типа Т-100 и увеличить производство электроэнергии при снижении расхода природного газа и дальнейшем уменьшении выбросов диоксида углерода в атмосферу. Наиболее вероятно, что к этому времени начнет падать добыча нефти в связи с исчерпанием наиболее продуктивных месторождений. Технологии комплексного энерготехнологического использования природного газа с получением энергии и производством синтетического жидкого моторного топлива позволят закрыть эту нишу.

Третий этап реализации энергетической стратегии должен начинаться после исчерпания ресурсов природного газа. На этом этапе необходимо увеличивать производство атомной энергии и энергии возобновляемых источников. Однако потребность в жидком моторном топливе и химической продукции заставит нас более широко вовлекать в переработку запасы угля.

Наиболее целесообразно будет создавать энерготехнологические комплексы использования угля с получением электроэнергии, синтетического жидкого топлива и других ценных продуктов по типу разработанной ОИВТ РАН технологии.

Все перечисленные выше технологии являются примером рационального использования органического топлива, а их использование должно обосновываться разработанной иерархической системой эффективности энергетических технологий при ее перманентной доработке с включением новых разработок.

Выводы

1. Дальнейшее нерегулируемое развитие российской энергетики может закончиться тяжелейшим энергетическим кризисом с абсолютно непредсказуемыми последствиями.

2. Для вывода российской энергетики из застойного состояния необходима Государственная программа и образование Государственной структуры, ответственной за ее развитие, наделенной соответствующими полномочиями и финансовыми возможностями.

3. В условиях перманентного экономического кризиса финансовое обеспечение инновационного развития энергетики возможно только на основе создания централизованного инвестиционного Фонда за счет опережающей инвестиционной составляющей тарифа за электроэнергию в размере не более 0,5 цента США за 1 кВтч.

4. Правовое обеспечение создания инновационных энергетических установок за счет Фонда на частных электростанциях должно решаться на принципах частно-государственного партнерства, выгодного как Государству (получение доли акций пропорциональной устанавливаемой доли мощности), так и энергетической компании (рост доходности имеющихся акций за счет сокращения эксплуатационных расходов).

5. Существующие энергетические компании практически не обязаны обеспечивать всех потребителей необходимой электроэнергией, что сдерживает экономический рост регионов. Необходим закон, обязывающий энергетические компании обеспечивать всех потребителей обслуживаемого региона электроэнергией без ограничения. Такой закон в США есть.

6. Разработка перманентно обновляемой иерархической системы эффективности существующих и разрабатываемых энергетических технологий, их экологической безопасности и степени готовности к практической реализации позволяет строить научно обоснованную концепцию стратегии развития энергетики России на базе отечественного оборудования и осуществлять контроль за выбором кандидатур для создания новых энергетических технологий.

Список литературы

Концепция технической политики России. Версия 09.02.2005. Разработана в соответствии с Приказом ОАО РАО "ЕЭС России" от 12.11.2004 г., № 660.

О целевом видении стратегии развития электроэнергетики России до 2030 г. / Зейгарник Ю.А., Масленников В.М., Нечаев В.И., Шевченко И.С., под ред. акад. Шейндлина А.Е. - М.: ОИВТ РАН, 2007.

Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Утверждена Правительством РФ 13.11.2009 г.

Энергетика России: взгляд в будущее (обосновывающие материалы к стратегической стратегии России на период до 2030 года). - М.: Энергия, 2010.

Фаворский О.Н.. Батенин В.М., Масленников В.М. С чего следовало бы начать реализацию энергетической стратегии России // Вестник Российской академии наук. - М., 2015. - Т. 85, № 2. - С. 99-106.

Масленников В.М., Батенин В.М., Штеренберг В.Я. и др. Модернизация существующих паротурбинных установок путем газотурбинных надстроек с частичным окислением природного газа // Теплоэнергетика. - М., 2000. - № 3.

Батенин В.М., Масленников В.М., Толчинский Л.С. Энерготехнологические комплексы - перспективный путь освоения топливных ресурсов // Новости теплоснабжения. 2014. - № 4. - С. 26-31.

Батенин В.М., Масленников В.М., Выскубенко Ю.А. Комплексное энерготехнологическое использование угля // Известия РАН. Энергетика. - М., 2011. - № 5.

Батенин В.М., Масленников В.М., Выскубенко Ю.А., Штеренберг В.Я. Парогазовая установка для комбинированной выработки электроэнергии, тепла и холода (тригенерация) // Теплофизика высоких температур. 2014. - № 6.

Масленников В.М., Выскубенко Ю.А., Штеренберг В.Я. (СССР), Смитсон Г.Р., Робсон Ф.Л., Лохон В.Т. Парогазовые установки с внутрицикловой газификацией топлива и экологические проблемы энергетики. - М.: Наука, 1983.

Размещено на Allbest.ru