Размещено на http: //www. allbest. ru/

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

"Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"

Факультет мировой экономики и мировой политики

Образовательная программа «Мировая экономика»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

На тему «Сравнительный анализ институциональных условий развития солнечной энергетики в Испании и в России»

Студентка группы БМЭ 165 Дорджиева Д.М.

Научный руководитель кандидат экономических наук,

кандидат исторических наук, доцент департамента

мировой экономики, Рогинский С.В.

Москва, 2020



• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ПОЛОЖЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В МИРЕ
• 1.1 Солнечная энергетика как сдерживающий фактор климатических изменений
• 1.2 Атлас солнечной радиации и типы солнечных станций
• ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ТРЕНДЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ИСПАНИИ И В РОССИИ
• 2.1 Законодательная база и нынешнее состояние испанской солнечной энергетики
• 2.2 Законодательная база и нынешнее состояние российской солнечной энергетики
• 2.3 Сравнительный анализ институциональных условий развития
• 2.4 Влияние «фактора коронавируса» на развитие солнечной энергетики
• ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МЕТОДОМ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО СГЛАЖИВАНИЯ ХОЛЬТА-ВИНТЕРСА
• ГЛАВА 4. ЭКОНОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТАНОВЛЕННЫХ МОЩНОСТЕЙ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В РОССИИ И ИСПАНИИ
• 4.1 Модель для Испании
• 4.2 Модель для России
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


ВВЕДЕНИЕ

солнечный энергетика испания российский

Устойчивое развитие в его более широком смысле, то есть экономическое, социальное и экологическое, стало одной из главных задач человечества в XXI веке. В 2015 году Организация Объединенных Наций разработала документ, разбив многоаспектную проблему на 17 Целей устойчивого развития (ЦУР) и 169 задач, которые направлены на обеспечение достойного глобального уровня развития, искоренение нищеты, сокращение неравенства, защиту планеты, обеспечение мира и процветания человечества. В этом свете солнечная энергетика становится ключевой технологией для достижения не только климатических целей, но и целей, связанных с социальным прогрессом и экономическим ростом.

Солнечная энергия является одним из наиболее перспективных источников энергии, который может быть использован для решения проблемы распределения электроснабжения. Возобновляемость солнечной энергии, ее экологическая чистота, доступность, а также низкие затраты на капремонт фотоэлектрических модулей - все это относится к преимуществам солнечной энергетики.

В 2019 году по всему миру было установлено не менее 115 ГВт новых фотоэлектрических мощностей, что превышает уровень установки в 2018 году на 11,8 ГВт. Это связывают, прежде всего, с еще большим увеличением рынка солнечной энергетики Китая, США, Индии, Японии, Вьетнама Германии и Испании. В то же время целая программа развития солнечной энергетики в России до 2024 года предполагает внедрение в эксплуатацию менее 1,8 ГВт солнечных электростанций.

В связи с этим возникает необходимость как теоретического, так и эмпирического изучения процессов, связанных с развитием солнечной энергетики. Понимание того, как экономическое развитие и институциональные условия формирования рынка солнечной энергетики влияют на установленные мощности, отражающие потенциал производства электроэнергии той или иной страны, позволит обнаружить те области, которые нуждаются в улучшении. Помимо этого, возникает необходимость оценить результаты последних тенденций в данном секторе, направленных на декарбонизацию экономик мира, путем внедрения возобновляемых источников энергии, в частности, солнечной энергетики. Более того, говоря о последних тенденциях, важно отметить роль пандемии COVID-19 в структурных изменениях нынешнего энергетического сектора.

Теоретическая база работы состоит из научных работ и исследований российских и зарубежных авторов. Среди них можно выделить работы испанских исследователей Рафаэля Санчеса-Дурана, Хулио Барбанчо и Хоакина Луке, посвященные изучению производства солнечной энергии для декарбонизации экономики. Институциональные изменения и финансовые эффекты испанского фотоэлектрического сектора солнечной энергетики раскрываются через работу Ракеля Фернандес-Гонсалеса, Андреса Суарес-Гарсии, Микеланджело Альварес Фейджу и Монтсеррата Диес-Медиавилльи. С помощью их методологии оценивается состояние отрасли солнечной энергетики на основе финансовых отчетностей 5354 испанских компаний, оперирующих в данном секторе. Также можно выделить работы Дугласа Норта, который рассматривал роль институтов и институциональных изменений в социально-экономическом развитии общества.

Среди российских исследователей можно отметить следующих авторов: Дегтярева К. С., исследовавшего нынешнее состояние солнечной энергетики в России и территориальную организацию СЭС, Ермоленко Г.В и Проскурякову Л., анализировавших тренды и возможные сценарии развития сектора возобновляемых источников энергии в России, в том числе солнечной фотоэлектрической энергетики.

Теоретико-методологической основой и информационной базой исследования являются труды отечественных и зарубежных исследователей. В качестве информационной базы использовались стратегические и аналитические документы международных организаций, компаний, органов государственной власти, научно-аналитических центров, финансовых институтов, таких как REN21, International Energy Agency, Red Electrica de Espana, IRENA, BP, Министерство энергетики Российской Федерации, Всемирного банка и BloombergNEF.

Анализ работ показал, что вопрос развития солнечной энергетики является актуальным как в глобальном, так и в региональном контексте, так как имеет практическую значимость в формировании стратегии экономического развития стран мира. Актуальность темы исследования и её практическая значимость определили выбор темы для данной выпускной квалификационной работы.

Целью исследования является изучение институциональных условий развития солнечной энергетики в России и Испании, а также факторов, влияющих на установленные мощности солнечных электростанций в этих странах.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

· Проанализировать положение России и Испании в контексте институциональных условий для развития солнечной энергетики;

· Проанализировать динамику потребления солнечной электроэнергетики в России и Испании и построить прогноз;

· Построить эконометрическую модель зависимости между установленной мощностью СЭС и такими факторами как: ВВП на душу населения по ППС, инвестиции в основной капитал и потребление солнечной энергии с 2005 по 2018гг. в Испании и с 2011 по 2018 гг. в России;

· Cформулировать основные стратегии развития солнечной энергетики в этих странах.

Объектом исследования является сектор солнечной энергетики России и Испании.

Предметом исследования выступают институциональные условия для солнечной энергетики в данных странах.

Гипотеза данной работы заключается в том, что благоприятные институциональные условия являются причиной роста производства электроэнергии из СЭС. Тем не менее, для разных стран подход к увеличению мощностей солнечных электростанций остается различным.



ГЛАВА 1. ПОЛОЖЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В МИРЕ

1.1 Солнечная энергетика как сдерживающий фактор климатических изменений

Одна из наиболее важных проблем в области устойчивого развития мировой экономики связана с источниками энергии и тем, как они управляются. С 1970-х годов доминирующим источником энергии является нефть, однако, в настоящее время происходит плавный сдвиг в направлении к модели, основанной на более широком использовании электроэнергии и энергии возобновляемого происхождения.

Причиной тому послужило изменение климата, которое стало одной из главных проблем этого столетия. Парижское соглашение устанавливает механизм ограничения повышения глобальной среднегодовой температуры, т.е. удержание глобального потепления намного ниже 2°C, а в идеале сделать все возможное для ограничения потепления до 1,5 °C, по сравнению с доиндустриальным уровнем. Глубокая трансформация глобального энергетического ландшафта имеет важнейшее значение для реализации поставленных в соглашении климатических целей. Такая трансформация возможна при быстром внедрении низкоуглеродных технологий вместо традиционного производства ископаемого топлива.

Согласно подсчетам IRENA, для того, чтобы перейти на путь по достижению целей Парижского соглашения, выбросы CO? должны быть сокращены примерно на 3,5% в год вплоть до 2050 года. Кроме того, ускоренное внедрение солнечных фотоэлектрических модулей в сочетании с глубокой электрификацией может поспособствовать сокращению почти одной пятой от общего объема необходимых сокращений выбросов (почти 4,9 гигатонн CO?) в 2050 году. Европейский союз электроэнергетической промышленности Eurelectric заявляет, что для достижения целей Парижского соглашения об изменении климата Европейский Союз должен будет обеспечить 60% электрификацию своей энергии до 2050 года.

Как показано на рисунке 1, к 2018 году во всем мире был достигнут показатель 35% декарбонизированной энергии, куда входит гидро-, ядерная и возобновляемая энергетики.

Рис. 1 Мировое производство энергии (2018, ТВт*ч).

Источник: Sбnchez-Durбn R., Barbancho J., Luque J.

Производство электроэнергии из фотоэлектрических установок выросло почти в четыре раза (т. е. на 397%) в период с 2012 по 2018 год. Такой стремительный рост мощности фотоэлектрических систем в мире обусловлен высокой конкурентоспособностью системы с другими возобновляемыми и невозобновляемыми технологиями производства электроэнергии, государственной политикой стимулирования использования фотоэлектрических систем для производства электроэнергии, высоким спросом на электроэнергию, ограниченным предложением ископаемого топлива, ростом цен на ископаемое топливо и длительным сроком службы. Такой резкий скачок, безусловно, благоприятен для достижения поставленных целей, так как солнечные фотоэлектрические мощности ежегодно сокращают около 600 тонн выбросов CO2-эквивалента, что представляет собой снижение выбросов в энергетическом секторе на 4,5%.

Такая глобальная трансформация по внедрению различных видов ВИЭ потребует, во-первых, массовой цифровизации электрических сетей; во-вторых, достижения определенной степени зрелости в области возобновляемых технологий; и, в-третьих, развитие системы хранения энергии при разумных затратах, что позволит достичь более широкого использования возобновляемой электроэнергии даже в транспортном секторе.

1.2 Атлас солнечной радиации и типы солнечных электростанций

Подавляющее большинство современных солнечных батарей изготавливаются из кремния и располагают как приемлемыми ценами (Рис.2) так и высокой эффективностью (скорость, с которой солнечный элемент преобразует солнечный свет в электричество). Эти батареи обычно собираются в более крупные модули, которые могут быть установлены на крышах жилых или коммерческих зданий, а также развернуты на наземных стеллажах для создания солнечных электростанций.



Рис. 2 Стоимость фотоэлектрического модуля из кристаллического кремния за ватт (1975-2019). Падение с 100.14$ до 0.23$.

Источник: BloombergNEF

Технические процедуры, используемые фотоэлектрическими элементами для преобразования световой энергии, основаны на свойствах кремния. Для выполнения этого процесса требуется очень высокая степень чистоты. Чем чище кремний, тем эффективнее процесс. В настоящее время технологии кристаллического кремния составляют более 97% от общего объема производства модулей. Монокристаллические кремниевые фотоэлементы (sc-Si), также называемые монокристаллическими, формируются из пластин, изготовленных с использованием метода роста монокристаллов, и имеют коммерческую эффективность от 20% до 24% (Рис 3).



Рис. 3 Эффективность фотоэлектрических модулей

Источник: National Renewable Energy Laboratory, NREL. 2018.

Прежде чем углубляться в особенности солнечной генерации в отдельных странах, стоит сначала ознакомиться с различными типами солнечных электростанций, их характеристиками и методом работы. Мы будем говорить об электростанциях, которые генерируют электричество в промышленных целях. Как мы уже отметили, кремний используется в процессах, где задействована фотоэлектрическая генерация. Поэтому представляется необходимым разобраться в различных типах солнечных электростанций:

1) Солнечные тепловые электростанции - СЭС, которые собирают и концентрируют солнечный свет для производства высокотемпературного тепла, необходимого для выработки электроэнергии. Солнечные тепловые энергетические системы имеют солнечные коллекторы энергии с двумя основными компонентами: отражателями (зеркалами), которые захватывают и фокусируют солнечный свет на приемнике. В большинстве типов систем теплоноситель нагревается, циркулирует в ресивере и используется для получения пара. Пар преобразуется в механическую энергию в турбине, которая приводит в действие генератор для производства электроэнергии. Солнечные тепловые энергетические системы имеют системы слежения, которые удерживают солнечный свет сфокусированным на приемнике в течение всего дня. Одно из главных преимуществ концентрационных солнечных электростанций по сравнению с солнечной фотоэлектрической электростанцией заключается в том, что она может быть оснащена расплавленными солями, которые позволяют хранить тепло, благодаря чему электричество вырабатывается даже после захода солнца. Различают солнечные электростанции башенного и тарельчатого типа, с параболоцилиндрическим концентратами, солнечно-вакуумные и электростанции на двигателе Стирлинга. Среди вышеперечисленных видов, преобладают солнечные электростанции на параболических концентраторах. В отличие от тарельчатых и башенных СЭС, они относятся к разряду двухконтурных, т.е. нагрев воды происходит не непосредственно под воздействием солнечных лучей, а от искусственного теплоносителя.

2) Фотоэлектрические электростанции - СЭС, использующие фотоэлектрические модули (фотобатареи). Они преобразуют энергию солнца непосредственно в электричество. Существуют солнечные батареи, которые используются для электроснабжения частных домов и других небольших объектов, а также промышленные солнечные электростанции, способные снабдить электроэнергией небольшие города. Этот тип солнечных электростанций является одним из наиболее распространенных типов в настоящее время, и в данной работе основное внимание будет сконцентрировано именно на них.

Важно отметить, что геотермальная (тепловая) энергетика все еще имеет низкую степень экономической зрелости из-за нивелированной нормированной стоимости электроэнергии (LCOE) в диапазоне от $98 до $181. Эта стоимость далека от нынешних фотоэлектрических LCOE в размере $ 40 - $ 46. Поэтому мы сосредоточили наше исследование на солнечной фотоэлектрической энергии.

Глобальная горизонтальная радиация (GHI) - это величина земной радиации, падающей на горизонтальную поверхность до поверхности Земли. Прежде чем начать строительство солнечной фотоэлектрической электростанции на той или иной территории, компании, работающие в области солнечной энергетики, смотрят на среднее количество месячной солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, которая под оптимальным углом отражает выработку электроэнергии в различные месяцы года.

Для этих целей создаются различные атласы солнечной радиации, которые дают наглядное представление и количественную оценку на среднее годовое значение солнечной радиации, достигающей поверхности земли с высоким пространственным разрешением. В этих атласах на основе набора спутниковых метеорологических данных собраны карты, графики и таблицы среднемесячных, сезонных и годовых значений поверхностных переменных глобальной, прямой и диффузной солнечной радиации. Таким образом, количество солнечной радиации выступает как хороший инструмент для оценки потенциала возможной фотоэлектрической генерации.

Нами была использована база данных по солнечной радиации NASA SSE, созданная для оценивания и проектирования систем возобновляемой энергетики. Мы решили взять два населенных пункта: российский город Ставрополь (45.0428, 41.9734) и испанский город Севилья (37.3828, 5.9732) для сравнения уровня солнечной радиации в окрестностях этих двух городов (Рис 4). Принцип, по которому были выбраны города, заключался в том, что и там, и там имеются установленные мощности солнечных СЭС, кроме того, оба города расположены в южной части каждой из стран, где климатические условия для построения солнечных установок считаются наилучшими.



Рис. 4 Сравнение Севильи и Ставрополя относительно солнечной радиации

Источник: составлено автором на основе данных NASA SSE

На данном графике мы можем увидеть, что в пиковые месяцы значения солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, в российском Ставрополе превышают значения испанской Севильи. Конечно, можно сказать, что сравнение отдельных городов является не совсем корректным. Однако вышеприведенный график направлен на то, чтобы показать, что в некоторых регионах России, например, в Калмыкии, Астраханской, Краснодарской, Ставропольской областях, в Приморском крае и в Республике Алтай, уровень солнечной радиации (инсоляции) может не уступать тому, что в Кастилие-Ла-Манче, Андалусие и Эстремадуре.



ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ТРЕНДЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ИСПАНИИ И В РОССИИ

2.1 Законодательная база и нынешнее состояние испанской солнечной энергетики

За последние два десятилетия сектор производства электроэнергии в Испании претерпел феноменальные изменения. В 2000 году 90% вырабатываемой электроэнергии приходилось только на четыре источника: уголь (36%), ядерную энергию (28%), гидроэнергию (15%) и нефть (10%). Однако в ответ на вызов глобального потепления, поднятого в Киотском протоколе, задача устойчивого развития сместилась не только в сторону эффективного использования энергии, но и в обеспечении того, чтобы энергоснабжение осуществлялось за счет энергии, не содержащей CO2. Таким образом, были внедрены возобновляемые технологии (ветровые и солнечные установки), которые существенно изменили сложившуюся ситуацию. К настоящему моменту общий вклад перечисленных выше четырех источников энергии сократился до 42,6%!

Солнечная энергия является возобновляемым источником энергии, который процветает в последние годы, являясь неисчерпаемым ресурсом и не загрязняющим окружающую среду. Испания по своему географическому положению и климатологии является особенно благоприятной страной для использования этого типа энергии. Более того, она обладает большим фотоэлектрическим потенциалом, чем любое другое государство-член Европейского Союза.

В течение последних пяти лет мы можем наблюдать непрерывный рост фотоэлектрических мощностей. Наибольший прирост мощности фотоэлектрических установок был зафиксирован на ранних стадиях внедрения технологии в 2007 году и особенно в 2008 году, когда было установлено рекордное количество новых 2733 МВт. В то время на развитие солнечной энергии на основе фотоэлектрических технологий большое влияние оказали не только благоприятные природные условия, но и нормативно-правовая база, наряду с субсидиями государственного сектора. Этот прирост продолжался вплоть до 2013 года, когда ежегодно устанавливалось в среднем 250 МВт, и с тех пор оставался стабильным без изменений, ввиду отмеченного ниже изменения в законодательстве. В 2018 году Испания произвела более 7 ГВт фотоэлектрической энергии, что составляет 14% от общей установленной мощности возобновляемых источников энергии. Из них более половины испанской фотоэлектрической солнечной мощности сосредоточены в трех регионах, а именно в Андалусии, Эстремадуре и Кастилия-Ла-Манче. Установленная солнечная энергия мощностью 7 ГВт дала производство электроэнергии в размере 12 183 ГВт-ч (Рис. 5), или 5% от общего объема электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников.

Рис 5 Выработка электроэнергии в Испании в 2007-2018гг.



Источник: Red Elйctrica de Espaсa

Ниже мы приведем исторический обзор законодательных мер, принятых испанским правительством для развития отрасли солнечной энергетики.

Закон 40/1994 стал самой первой попыткой регулирования производства энергии из ВИЭ, было введено понятие “особый режим генерации” для объектов, основанных на возобновляемых источниках энергии с установленной мощностью менее 50 МВт. После этого вышли два королевских указов (RD 436/2004 и RD 661/2007), благодаря которым была установлена весьма привлекательная для инвесторов в сферу ВИЭ система вознаграждения, в частности для фотоэлектрической генерации.

Испания является страной с высокой зависимостью от импорта ископаемого топлива. По этой причине в 2007 году она внедрила бонусную систему, направленную на стимулирование производства возобновляемых источников энергии, а именно фотоэлектрической солнечной энергии. Возникновение этих «входных тарифов», гарантированных испанским правительством, привело к экспоненциальному увеличению числа компаний на рынке и, как следствие, объема производимых МВт*ч. Однако не было установлено никаких квот на количество вводимой в строй фотоэлектрической энергии.

Экономические последствия изменений институциональных условий на испанском рынке фотоэлектрических систем были рассмотрены и проанализированы с разных точек зрения в различных исследованиях. Сиаррета и др. проанализировали последствия производства возобновляемых источников энергии на испанском рынке электроэнергии в период 2008-2012 гг., придя к выводу, что, хотя внедрение возобновляемых источников энергии способствовало значительному снижению ежедневных рыночных цен на электроэнергию, испанская система стимулов не была устойчивой, что привело к пересмотру энергетической политики в 2013 г.

Наиболее важной причиной этого изменения было то, что государственная казна не могла допустить такого высокого перерасхода средств, вызванного системой льготных тарифов в условиях экономического кризиса. Эта система стимулирования использования возобновляемых источников энергии увеличивала разрыв между затратами на производство и доходами, получаемыми за счет тарифов, увеличивая «тарифный дефицит».

Кроме того, политика премий подразумевала огромную передачу государственных ресурсов инвесторам в фотоэлектрическую энергетику с очевидным дискомфортом со стороны других агентов на энергетическом рынке, таких как крупные энергетические компании, которые утверждали, что система в целом становится более дорогой из-за таких премий.

Однако уже в январе 2012 года был принят закон RDL 1-2012. В результате реализации этого нового законодательства были резко сокращены стимулы (льготные тарифы) для новых возобновляемых установок, введены новые налоги на генерирующие компании и потребителей, сокращены субсидии на существующие возобновляемые установки (установленные до 2012 года) и значительно снижена оплата деятельности по транспортировке и распределению электроэнергии.

Последствия данного институционального изменения оказались таковыми, что, испанский энергетический сектор, в особенности сектор возобновляемых источников энергии, несколько лет находился в тупике. В период с 2012 по 2015гг. не было установлено ни одной традиционной электростанции, а новые мощности возобновляемых источников энергии были очень небольшими: 114 МВт солнечной фотоэлектрической энергии, 350 МВт солнечной тепловой энергии (установленной в 2013 году).

Действующая нормативная база для возобновляемых источников энергии в Испании является результатом закона «Об энергетическом секторе» 24/2013, разработанным Королевским указом 413/2014. Эти законопроекты отказывались от использования прежней системы «зеленого тарифа» (FiT) и ввели схему, основанную на вознаграждении за мощность, а не за производство. Эта система, основанная на оцененных правительством стандартных издержках, установила разумную доходность, связанную с испанской национальной облигацией.

Что касается собственного потребления домохозяйств, то разработанный в 2015 году Королевский указ 900/2015 включал в себя некоторые административные, технические и экономические барьеры. Испанское правительство начало взимать плату за самогенерирующуюся энергию объектов выше 10 кВт, известную как «налог на солнце», а также был введен дополнительный налог за хранение аккумуляторных батарей. Такая политика привела к тому, что рост мощностей фотоэлектрических установок приостановился, несмотря на то, что огромные солнечные ресурсы имеются в большинстве регионов, особенно на юге страны.

Энергетическая и климатическая политика Испании разрабатывается в соответствии с политикой на уровне ЕС, который, в свою очередь, отвечает требованиям Парижского соглашения, достигнутого в 2015 году, целью которого является международный и скоординированный ответ на вызовы климатического кризиса. ЕС ратифицировал Парижское соглашение в октябре 2016 года, а уже в ноябре того же года договор вступил в силу. Испания сделала то же самое в 2017 году, тем самым подтвердив приверженность политике ЕС в области энергетики и изменения климата.

В этом контексте в 2016 году Европейская комиссия представила так называемый «Зимний пакет» - пакет документов «Чистая энергетика для всех европейцев» (Clean Energy for All Europeans package). Его последняя редакция, принятая в июне 2019 года, включает в себя 8 законодательных актов, содержащих дальнейшие меры по переходу ЕС к «чистой» энергетике в условиях формирования Энергетического союза.

Основные положения нового Энергетического пакета:

1. Энергоэффективность: пересмотренная директива по энергоэффективности задает новую цель использования энергии - 32,5% на 2030 год, а также обновленная директива по энергоэффективности зданий;

2. Увеличение доли ВИЭ: не менее 32% использования возобновляемых источников энергии к 2030 году, с конкретными условиями о стимулировании государственных и частных инвестиций для удержания лидирующей позиции ЕС в сфере ВИЭ;

3. Более эффективное управление Энергетическим союзом: каждое государство-член разрабатывает национальные планы по энергетике и климату (NECPs) на 2021-2030 годы, определяя способы достижения целей Энергетического союза, а в частности, целей в области возобновляемой энергетики и энергоэффективности;

4. Расширение прав потребителей: население может производить, хранить, продавать свою электроэнергию, а также происходит укрепление прав потребителей за счет большей прозрачности счетов и большей гибкости в выборе поставщика;

5. Более умный и эффективный рынок электроэнергии: повышение безопасности поставок путем интегрирования возобновляемых источников энергии в энергобаланс, а также путем улучшения трансграничного сотрудничества.

Таким образом, новый Энергетический пакет обеспечивает определенность в области регулирования, создает условия для осуществления важных инвестиций в сферу ВИЭ и способствует тому, чтобы европейские потребители постепенно становились участниками энергетического перехода.

В 2018 году Европейская комиссия изложила свою стратегию достижения нулевой углеродной экономики во всем регионе к 2050 году, и отдельные страны-члены ЕС должны были разработать национальные энергетические и климатические планы для достижения общесоюзных целевых показателей на период до 2030 года.

Помимо благоприятной инвестиционной тенденции, в 2018 году в Испании произошла смена правительства, которая радикально изменила энергетическую политику, поставив экологический переход в качестве приоритета политической повестки дня. Новое правительство разработало стратегию перехода к энергетике (NCEP), приняв необходимое законодательство в рамках выполнения европейских экологических целей до 2030 года. В балансе электроэнергии, включенном в NCEP, также рассматривались конкретные значения для развертывания электроэнергии из фотоэлектрических станций на 37 ГВт установленной мощности в 2030 году. Ниже приведена сводная таблица по основным показателям испанской фотоэлектрической отрасли.

Таблица 1 Основные показатели испанского фотоэлектрического сектора.

Конечное потребление электроэнергии 2018г.	269 ТВт*ч
Население	47 миллионов
Средняя выработка	1745 кВт*ч/кВт
Годовая установленная мощность 2018г.	288 Мвт
Кумулятивная установленная мощность 2018г.	5659 Мвт
Темпы проникновения PV	3%

Составлено автором на основе данных IEA PVPS

На данный момент, помимо аукционов, разрабатываются фотоэлектрические проекты, получающие финансирование через договоры купли-продажи электроэнергии. По данным Red Elйctrica de Espaсa, по состоянию на 30 июня 2019 года, 43 ГВт фотоэлектрических мощностей получили разрешение на подключение к сети и ожидают строительства и ввода в эксплуатацию, а 69 ГВт находятся в процессе их получения.

2019 год ознаменовался поворотным моментом в переходе электроэнергетической системы полуострова к модели устойчивой энергетики. Внедрение 6.5 ГВт новой возобновляемой генерации показала, что впервые выработка «зеленой» энергии превысила остальные технологии, установившись на рекордном показателе в 104,8 ГВт.

20 января 2020 года была опубликована окончательная версия испанского Плана в области энергетики и климата до 2030 года (Plan Nacional Integrado de Energнa y Clima). Этот документ содержит 427 страниц и включает в себя набор промежуточных мер, которые являются необходимыми для достижения долгосрочного плана до 2050 года. Согласно этому документу, Испания ставит перед собой такие цели:

· Сокращение выбросов парниковых газов на 23% по сравнению с 1990 годом;

· Доля ВИЭ в конечном энергопотреблении - 42%;

· Повышение энергоэффективности до 32%;

· Увеличение доли ВИЭ в генерации электроэнергии до 74%.

Достижение перечисленных выше показателей позволило бы добиться прогресса на пути к «Зеленой сделке», лежащей в основе разработки этого плана, которая заключается в стремлении перейти к экономике с нулевыми выбросами парниковых газов к 2050 году. Соответствующие институциональные условия также движут Испанию к климатически нейтральной экономике к 2050 году. Кроме того, к этой дате планируется создать 100-процентную возобновляемую электрическую систему.

2.2 Законодательная база и нынешнее состояние российской солнечной энергетики

В настоящее время существует популярное мнение о том, что использование солнечной энергетики не подходит для России по ряду причин, таких как: дороговизна получения солнечной энергии в отличие от традиционных источников энергии, недостаточная солнечная инсоляция и т.д. Однако это не совсем так. Россия располагает огромным солнечным потенциалом и обширными территориями, которые подходят для внедрения солнечных фотоэлектрических парков. На протяжении всего года глобальная солнечная радиация на горизонтальную поверхность (GHI) может достигать порядка 3,5-4,5 кВт*ч/м2 в день в наиболее подходящих частях страны. В среднем это равно 1 200-1 500 кВт*ч в год, что существенно выше потенциала европейского лидера в солнечной отрасли - Германии.

В 2009 году Распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 года № 1715-р была разработана Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, которая устанавливала целевой показатель выработки электроэнергии на основе ВИЭ равный 4,5% к 2020 году, без учета крупной гидроэнергетики. Однако схема поддержки крупных проектов вступила в силу только в 2013 году, а целевой показатель в 4,5% был перенесен на 2024 год. Постановление правительства 2013 года утвердило механизм поддержки ВИЭ на оптовом рынке через принятие ДПМ ВИЭ - договоров предоставления мощности на возведение объектов возобновляемой генерации, в том числе фотоэлектрических электростанций. Проекты отбираются на конкурсной основе, а инвесторы получают стабильную плату за мощность в течение 15 лет при выполнении всех условий. В сентябре того же года уже состоялся первый тендер по отбору проектов возобновляемой энергетики. Что касается розничного рынка электроэнергии, то Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 января 2015 г. №47 был утвержден механизм их функционирования и поддержки.

Непосредственно перед принятием российской программы поддержки возобновляемых источников энергии в 2013 году крупная российская промышленная группа - Группа компаний «Ренова» - инвестировала значительные производственные мощности по производству солнечного фотоэлектрического оборудования в России. В 2009 ГК «Роснано» и холдингом «Ренова» был создан вертикально интегрированный холдинг «Хевел», являющийся крупнейшей компанией в сфере солнечной энергетики в России по суммарным возведенным мощностям. На данный момент объем проектов сетевых СЭС под управлением ГК «Хевел» равен 1145 МВт, из них более 611 МВт - уже реализованные. Кроме того, «Хевел» обладает наиболее широкой географией проектов, охватывающей более 10 субъектов Российской Федерации.

Согласно данным на официальном сайте ГК «Хевел», суммарная выработка солнечной электроэнергии за 12 месяцев 2019 года составила 402 675 тыс. кВт?ч, что на 134% больше, чем суммарная выработка по итогам 2018 года (172 082 тыс. кВт?ч). Нужно отметить, что объём солнечной генерации, произведённой электростанциями ГК «Хевел» за весь 2019 году позволил сократить 212 тысяч тонн выбросов СО2 в атмосферу, что по своему значению эквивалентно сжиганию 120 млн кубометров природного газа. Установленная мощность построенных электростанций компании «Хевел» равна 611,5 МВт.

2019 год в российской солнечной индустрии стал ударным - было построено 569 МВт установленной мощности фотоэлектрической солнечной генерации, что чуть меньше половины от всего объема возведенных мощностей солнечной энергии в России. Главными инвесторами в строительство солнечных мощностей по-прежнему остались: ГК «Хевел», которая в прошлом году построила 13 солнечных фотоэлектрических станций суммарной мощностью 363,5 МВт, ООО «Солар Системс», внедрившая 6 СЭС суммарной мощностью 100 МВт, а также компания «Вершина Девелопмент», которая ввела в эксплуатацию 7 солнечных электростанций суммарной мощностью 105 МВт.

В конце марта 2020 года в России была введена в эксплуатацию крупнейшая солнечная электростанция мощностью 100 МВт, располагающаяся в Ставропольском крае. Данная электростанция была построена одним из крупнейших игроков на российском солнечном энергетическом рынке, компанией «Солар Системс», объем инвестиций превысил 14 миллиардов рублей. Приведенная ниже таблица хорошо демонстрирует разброс возведенных солнечных фотоэлектрических электростанций по энергосистемам страны.



Таблица 2 Структура установленной мощности солнечных электростанций на 1 января 2020 года.

Энергообъединение	МВт	Доля
ОЭС Центра	-	-
ОЭС Средней Волги	120	9%
ОЭС Урала	329	24%
ОЭС Северо-Запада	-	-
ОЭС Юга	688,5	51%
ОЭС Сибири	225,2	17%
ОЭС Востока	-	-
ЕЭС России	1362,72	100%

Составлено автором на основе данных Минэнерго РФ

Такое рекордное количество установленных объектов, конечно же, повлияло на выработку из солнечной фотоэлектрической энергии. В приведенной ниже таблице 2 отображен баланс электроэнергии в Единой энергетической системе России. Исходя из данной таблицы, мы видим, что выработка электроэнергии из СЭС увеличилось на 69, 4%.

Рис. 6 Баланс электрической энергии в ЕЭС России за 2019 г., млрд кВт*ч.



Источник: Министерство энергетики РФ

Исходя из коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) солнечных электростанций, выработка из 800 МВт возведённых мощностей СЭС может составить около 0,1% всей выработки электроэнергии в России. В случае наращивания мощностей СЭС до 2000-2500 МВт к 2022-2024 гг. их доля в установленной мощности и производстве электроэнергии в России могла бы быть равна 0,8%-1% и 0,3%-0,4%, соответственно. Кроме того, в 2018 году в России ВИЭ были самым быстрорастущим видом энергии (+11%), но представляли лишь 0,1% от общей генерации электроэнергии.

Кроме того, нужно отметить, что нормированная стоимость электроэнергии (LCOE), которая вырабатывается на основе солнечной генерации, снижается год за годом в связи с постоянным технологическим развитием, и эта цифра в более развитых в солнечном отношении странах уже плавно подходит к стоимости генерации на основе традиционных источников (Рис.6). Согласно докладу АО «РОСНАНО», в России нормированная стоимость возобновляемой энергетики сравняется с нормированной стоимостью угольной генерации и электроэнергии из атомных станций к 2027-2029 годам, а к 2035 году, по итогам программы ДПМ ВИЭ 2.0 могла бы догнать по паритету газовую генерацию и составить 4,1 руб./кВт*ч.

Рис. 7 Нормированная стоимость электроэнергии LCOE из солнечной энергии в РФ (по результатам ДПМ ВИЭ 1.0)



Источник: Роснано

В то же время перед российским солнечным фотоэлектрическим сектором стоят некоторые проблемы, которые характерны для только начавшей свое развитие отрасли. Например, в России пока не существует полного цикла производства электроэнергии из солнца. Одна из ключевых проблем в данной отрасли - дефицит отечественного производства солнечного кремния. Создание отечественных производств фотовольтаического кремния требует большого объёма инвестиций, а также сталкивается с жесткой конкуренцией со стороны китайских производителей.

Другая проблема для российской солнечной энергетики - это стоимость проектов во всей области ВИЭ. Хотя в последние годы солнечные фотоэлектрические установки значительно снизили свои затраты, в России они остаются выше среднемировых показателей. Это может быть обусловлено лишь недавним внедрением этих технологий в стране, в то время как более высокие затраты также частично связаны с особенностями страны (например, большая территория, требующая перевозки оборудования на большие расстояния, что, в свою очередь, увеличивает затраты).

На данный момент основным стратегическим документом в отрасли является проект Энергетической стратегии России до 2035 года. Он ставит перед собой задачу по увеличению объема возобновляемых источников энергии с 0,7 ГВт в год при консервативном сценарии до 1,5 ГВт в год при оптимистическом сценарии, при этом предыдущая версия Стратегии до 2030 года имела гораздо более высокую цель - 3,2 ГВт в год.

2.3 Сравнительный анализ институциональных условий развития

Институциональные изменения - это путь, который определяет эволюцию правил игры, устанавливающих стимулы экономических агентов. Институциональный анализ, проведенный на протяжении всей этой главы, отражает, как институциональные изменения в политике стимулирования и премирования в секторе фотоэлектрики объясняют фазу расширения и последующую фазу замедления роста.

Процесс институциональных изменений, согласно Д. Норту, можно понимать как изменение формальных и неформальных правил, норм и принуждений, составляющих институциональную среду общества.

Прежде чем проводить сравнительный анализ институциональных условий развития солнечной энергетики, стоит обратить внимание на различные схемы поддержки проектов возобновляемой энергетики. К таким схемам относятся «зеленый тариф» (FiT), «зеленые сертификаты» (renewable energy certificates) и тендеры (tendering). Все эти инстументы направлены на стимулирование развития рынка возобновляемой энергетики.

Feed-in-premium (надбавка) - это тип инструмента ценовой политики, в соответствии с которым производители электроэнергии из ВИЭ получают гарантированную премию в дополнение к оптовой цене на рынке электроэнергии. Feed-in-tariff - это один из видов инструмента ценовой политики, при котором производители возобновляемой электроэнергии получают фиксированную цену на гарантированном уровне за электроэнергию, которую они подают в сеть.

«Зеленые сертификаты» - это другой инструмент, пользующийся популярностью в Европе, использующий механизм квотирования, при котором производитель получает один сертификат за 1 МВт*ч произведенной «чистой» электроэнергии. Стоит отметить, что рынок «зеленых сертификатов» и рынок электроэнергии - это два разных рынка. Существуют также тендеры, при которых заключается долгосрочный договор на поставку электроэнергии по фиксированной цене по конкурсному отбору.

Кроме того, налоги на выбросы углерода и системы торговли выбросами относятся к числу политических механизмов, которые могут стимулировать интерес к возобновляемым источникам энергии для достижения климатических целей.

Так, например, ввиду уже упомянутого тарифного дефицита, Испания была вынуждена отказаться от «зеленого тарифа». В настоящее время она лидирует на рынке PPA (прямые договорам купли-продажи электроэнергии с корпоративными покупателями), если не во всем мире, то, по крайней мере, в Европе. За последние годы между производителями и розничными торговцами электроэнергией было подписано все больше двусторонних соглашений о закупке электроэнергии.

Российский подход к мерам поддержки ВИЭ отличается от схем, принятых в большинстве стран мира. Поддержка ВИЭ обычно связана с выработкой электроэнергии генерирующих объектов, однако российская схема связана с поставкой мощности. Кроме того, Россия введет систему «зеленых сертификатов» к 2024 году в рамках поддержки возобновляемой энергетики.

В 2018 году Испания вернулась в список самых крупных инвестиционных стран Европы после длительного периода рецессии, вследствие сокращения тарифной поддержки в начале этого десятилетия. Инвестиции там подскочили на 859% до $ 7,5 млрд, что является самым высоким показателем с момента стремительного солнечного бума в 2008-2010 годах. Благодаря тому, что Испания обладает обильными ресурсами как солнечного света, инвесторы могут выдвигать проекты с высоким коэффициентом использованной установленной мощности (КИУМ) в программу аукционов страны на новые мощности. Самым крупным солнечным проектом, финансируемым в 2018 году, был 494MW Cobra Mula PV park, стоимостью $ 417 млн. Кроме того, не менее 9 из 12 крупнейших солнечных финансирований в Европе в 2018 году были в Испании.

Испания вошла в число стран "клуба плюс 1 миллиард долларов", где в 2018 году инвестиции в мощности выросли более чем в пять раз, в то время как инвестиции в ВИЭ в России возросли на 100% и более.

Таким образом, институциональные условия для развития солнечной энергетики в Испании и России существенно различаются: Россия только вышла на путь внедрения возобновляемых технологий и не разработала адекватных мер по развитию солнечной энергетики, в то время как Испания представляет собой уже зрелый сектор со слаженными механизмами поддержки ВИЭ.

2.4 Влияние «фактора коронавируса» на развитие солнечной энергетики

Экономический урон, вызванный распространением нового коронавирусного заболевания COVID-19, не может не повлиять на тренды развития ВИЭ. Интересно отметить, что нынешняя ситуация уже отразилась на выбросах СO2 в атмосферу. Согласно изданию Carbon Brief, в 2020 году пандемия может повлечь за собой глобальное сокращение выбросов CO2 приблизительно на 2000 млн. тонн или на 5,5% от уровня 2019 года. Несмотря на то, что эти расчеты не являются окончательными, так как кризис еще не окончен, на приведенном ниже графике можно увидеть, что падение выбросов углекислого газа в данный период будет больше, чем во время любого другого исторического события, повлекшего экономический спад.

Рис. 8 Падение выбросов СО2 в разные годы



Источник: Carbon Brief

Самым непосредственным последствием вспышки коронавируса для несубсидированного солнечного рынка является падение цен на сделки из-за падения спотовых цен и фьючерсов на энергоносители. Руководитель Aleasoft предсказал, что финансирование несубсидируемых солнечных проектов будет остановлено, пока не будут сделаны более точные прогнозы относительно сектора.

Согласно докладу Международного энергетического агентства 2020 года о состоянии мирового энергетического сектора, спрос на энергоносители упадёт на 6%, что в семь раз превышает значения после мирового финансового кризиса 2008 года. Также в этом докладе говорится, что данное падение является самым большим со времени Великой депрессии в 1930-х годов. В 2020 году ожидается, что доля ВИЭ в генерации электричества достигнет 40%, что на 6 процентных пунктов больше угля, а совокупная доля газа и угля в мировом энергетическом балансе должна снизиться на 3 процентных пункта в 2020 году.

Рис.9 Прогнозируемое изменение спроса на первичное энергопотребление в 2020 по отношению к 2019



Источник: IEA

По итогам 2019 года многие аналитические центры предполагали дальнейшее увеличение установленных мощностей, но на данный момент «фактор коронавируса» внес свою лепту, и прогнозы были снижены. Данный кризис оказал огромное отрицательное воздействие на поставки нефти, от чего некоторы эксперты предполагают, что инвестиции в ВИЭ могут понести сопутствующий ущерб.

Сейчас сложно предсказать, какова будет ситуация в энергетическом секторе после выхода из кризиса, многое зависит от того, на сколько жесткие меры принимает та или иная страна. После окончания пандемии перед энергетическим сектором всех стран образуется нелегкая задача: наладить работу энергосистем, в то же время, добиться максимального экономического эффекта путем формирования огромного числа урезанных за это время рабочих мест и создания чистых и более устойчивых энергетических систем.



ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МЕТОДОМ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО СГЛАЖИВАНИЯ ХОЛЬТА-ВИНТЕРСА

Наше исследование направлено на построение прогноза спроса на электроэнергию в Испании и в России на основе анализа исторических данных. Прогнозирование могло бы помочь определить тенденции изменения потребления электроэнергии для того, чтобы иметь информацию о нужных объемах строительства энергетических мощностей. Ограничение исследования заключается в том, что доступные данные не содержат ежемесячный охват, который позволил бы учитывать влияние времени года, то есть сезонность. В этом смысле климат играет важную роль, представленную в виде серии связанных стохастических моделей, которые отражают эволюцию в течение месяцев года. Ведь производство электроэнергии на основе возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, имеет сильную особенность прерывистости, что представляет собой проблему, для решения которой должны быть разработаны адекватные механизмы хранения. Для расчета потребления электроэнергии мы будем использовать модель Хольта-Винтерса. Модель простого экспоненциального сглаживания (уравнение 1) является наиболее часто используемым методом прогнозирования благодаря своей простоте. Он не требует большого объема исторических данных, так как наблюдения обновляются с учетом самых последних изменений.

…, (1)



Его простая формулировка основана на экспоненциальной модели с большей точностью, чем линейная модель.

где - прогнозное (сглаженное) потребление электроэнергии на период t ;

- потребление электроэнергии в предыдущие периоды;

- текущие наблюдения (t-n период);

- параметр сглаживания, (0 << 1).

В качестве эталонной работы нами была взята статья «Solar Energy Production for a Decarbonization Scenario in Spain» для построения прогноза по потреблению электроэнергии.

Необходимо также учесть усовершенствованную модель Хольта-Винтерса, которая включает поправку на тренд. Экспоненциальный метод с поправкой на тренд (уравнение 2) требует дополнительного параметра сглаживания. Назовем его дельта (д), с ожидаемым значением от 0 до 1. Высокое значение д более широко реагирует на изменения тренда; более низкое значение применяет большую степень сглаживания. Эта модель также известна как двойное экспоненциональное сглаживание.

MIT_t = I_t + T_t

I_t = MIT_t-1 + (A_t-1 - MIT_t-1)

T_t = T_t-1 + (I_t-1 - MIT_t-1) (2)

где MIT_t - тренд модели с эффектом сглаживания

I_t - уровень потребления электроэнергии (cтатистика)

T_t - оценка тренда;

- параметр сглаживания для тренда;

- параметр сглаживания, (0 << 1)

Если перед нами не только заданный уровень и тренд в данных, но и вырисовывается сезонность, то в этом случае мы будем опираться на метод Хольта-Винтерса, также называемый тройным экспоненциальным сглаживанием. Самое большое преимущество данного метода - это возможность прогнозировать не только один временной период в будущем, но и на произвольную величину, поэтому данный метод позволяет делать среднесрочные прогнозы. Сезонность может быть аддитивной или мультипликативной, в зависимости от того, отличаются ли данные на постоянную величину или на постоянный фактор в течение периода.

(3)

Сглаженный ряд , тренд и сезонность сглаживаются параметрами , и , соответственно. Прогноз для m временных интервалов в будущем может быть получен путем сложения оценок сглаженного экспоненциального ряда, тренда и сезонности.

Обычной метрикой для измерения успешности модели является средняя квадратичная ошибка, которая описывает усредненную квадратную разницу между изначальным временным рядом и сглаженным. Наша задача заключается в оптимизировании параметров сглаживания за счет минимизации MSE. В конце концов, с помощью полностью подготовленной окончательной модели мы можем сделать среднесрочный прогноз на ближайшие годы.

Имеются данные по потреблению электроэнергии с 1990 по 2018 год в России и Испании с временным интервалом в один год. Построим модель двойного экспоненциального сглаживания Хольта-Винтерса для этих двух стран и сделаем 5-ти летний прогноз. Мы использовали тройное, а не двойное экспоненциальное сглаживание, так как нам не удалось найти данные по ежемесячному электропотреблению. В связи с этим, представляется невозможным выявить сезонность в данных. Оптимальный сглаживающий параметр =0,97 и =0,52 по России, в испанском же случае =0,8 =0,7.

Рис. 10 Прогнозируемое потребление электроэнергии в России и в Испании до 2022 года



Источник: составлено автором в Matplotlib

Согласно полученным результатам, ожидается повышение спроса на электроэнергию как в России, так и в Испании, однако, для первой темпы намного выше, что может быть связано с тем, что Россия - развивающаяся страна, в то время как для более развитой Испании динамика потребления электроэнергии соответствует общим тенденциям экономических спадов и подъемов. В связи с этим развитие солнечной генерации электроэнергии представляется важным шагом для повышения энергоэффективности стран, а также диверсификации энергетического баланса.



ГЛАВА 4. ЭКОНОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТАНОВЛЕННЫХ МОЩНОСТЕЙ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В РОССИИ И ИСПАНИИ

Имеется статистика по установленным мощностям PV в России и Испании за разные промежутки времени: для России с 2011 года, для Испании с 2005 года. С помощью эконометрического моделирования мы попытаемся определить, какие факторы могут влиять на установленные мощности для генерации солнечной энергии. В статье «Renewable Energy and Economic Growth: Evidence from European Countries» в качестве эталонной модели для предсказания ВВП используется логарифмическая модель, в которую включены объемы потребления возобновляемых источников энергии, инвестиции в основной капитал и доля невозобновляемых источников энергии. Исходя из данной логики, предположим, что у развитых стран, чей ВВП на душу населения выше, чем у развивающихся стран производство возобновляемой энергии выше, чем в странах с низким ВВП на душу населения. Кроме того, в модель может быть включены данные по потреблению солнечной энергии, так как оно на начальных этапах превышает предложение, так как страны импортируют солнечную энергию из соседних стран. Подобную ситуацию можно наблюдать в России, в которой производство солнечной энергии в 2012-2014 годах было меньше, чем её потребление. Следует отметить, что подобная ситуация наблюдается и в Испании, чье потребление превышает установленные мощности. Можно предположить, что высокий спрос на солнечную энергию может стать драйвером роста мощностей PV.

...