Международная конференция по возобновляемым источникам энергии в России

Международная конференция
по возобновляемым источникам энергии в России
г. Москва, 25 – 28 мая 2010 г.
Доклад
«Ветроэнергетика России:
история, состояние, перспективы, проблемы»
Николаев Владимир Геннадьевич
Научно-информационный Центр «АТМОГРАФ»,
Москва, Россия
Тел./факс:
8-499-744-41-63,
E-mail: [email protected]
1914 – 1918 – аэродинамическая теория пропеллерного ВЭУ – Н.Е. Жуковский
В.П. Ветчинкин, Г.Х. Сабинин, Н.В. Красовский, А.Г. Уфимцев
1931 Крым, Балаклавы – крупнейшая в мире сетевая ВЭС Д-30 100 кВт, D = 30 м
работала до 1942 г. (взорвана в связи с немецкой интервенцией).
1935 – утвержден Наркомтяжпромом СССР проект сетевой ВЭУ ЦВЭИ-Д50 1 МВт.
не реализован в связи с войной, вновь одобрен в 1945 г. для ВЭС 10 МВт
1934 – 1938 – в СССР спроектировано и эксплуатировалось ≈ 3000 ВЭУ ТВ-5, ТВ-8
1938 – налажено крупносерийное производство ВЭУ мощностью 1,8 – 4 кВт с
суммарным выпуском до 1941 г.  10 тыс.
ВЭУ в СССР проектировали > 10 НИИ, а производили до 10 крупных заводов
1935 – выпущен первый Атлас ветроэнергетических ресурсов СССР
1946 – 1948 организовано серийное производство ВЭУ ТВ-5, ТВ-8, Д-12, Д-10.
Активная работа по ветроэнергетики в ЦАГИ, ВИЭСХ, ЦНИЛВ, ЭНИН и др
. Разработаны и выпущены опытные партии ВЭУ Д-18, 1Д-18 мощностью 30 кВт
1950 – 1960 производилось до 10 тыс. ВЭУ в год
1958 – ввод в эксплуатацию у Акмолинска Казахской ССР первой в мире
многоагрегатной ВЭС-400 на базе 12 ВЭУ Д18 конструкции ЦАГИ
1934 – 1987
,
Суммарный выпуск в СССР по данным Госплана ≈ 60 тыс. ВЭУ
общей установленной мощностью до 150 МВт.
1960 – Постановление ЦК КПСС и СовМина СССР о производстве ветронасосных
ВЭУ на 1961 – 1965 гг. в количестве 68 тыс. штук общей мощностью около 70 МВТ
1961 – разработан перспективный план развития ветроэнергетики до 1980 г.
(Государственный Комитет по автоматизации и машиностроению СовМина СССР)
со ориентирами развития отечественной ветроэнергетики – 7,2 ГВт к 1980 г.
при ежегодном наращивании после 1976 г.  550 МВт.
При планируемых темпах развития к 80-м годам прошлого века, когда во всем
мире возрос интерес к данной энергетической отрасли, СССР, несомненно,
оказался бы одним из лидеров мировой ветроэнергетики.
Однако, к концу 60-х годов в СССР был взят курс на ускоренное развитие
энергетики на базе мощных ГЭС и АЭС и создание на их основе ЕЭС страны.
=> потери связей в промышленности, новые хозяйственные и рыночные отношения
смена тематик НИИ и КБ, переориентация заводов, отток из ВЭ кадров =>
1967 – 1977 развитие ветроэнергетики в России существенно затормозилось,
а крупносерийное производство ВЭУ было практически прекращен
1973 - 74 мировой энергетический кризис => активные разработки и организации в
80-х годах крупносерийного производства ВЭУ в США, Германии, Дании.
В СССР и России осознание важности ВИЭ пришло с 10-летним опозданием.
1989 – разработки и опытное производство системных ВЭУ мощностью 250, 315 и
1000 кВт приступили крупные отечественные, в т. ч. оборонные предприятия
(МКБ «Радуга», НПО «Ветроэн» и «Южное» (Украина), ПО «Подъемтрансмаш»
1991 – 92 пробные пуски ВЭУ АВЭ-250 в пос. Дубки (Чиркейская ГЭС в Дагестане),
в Иван-городе и в Геленджике. Большинство АВЭ-250 проработало в энергосистеме до года и более. По техническим и финансовым причинам не доведены.
1993 в Новороссийске осуществлены пробные пуски экспериментального ГП-250
(КБ Миля, ВНИИЭ и АО «Гидропроект», АО «Подъемтрансмаш»). Не доведены.
1993 АО «Комиэнерго» и НПО «Ветроэн» установили в Воркуте первую в мире
большую заполярную ВЭС на базе 6 ВЭУ АВЭ-250, прошедших испытания и
сданных в опытно-промышленную эксплуатацию. Проработали > 10 лет, накоплен
уникальный опыт работы ВЭС в условиях заполярья, использованный позднее при
проектировании и строительстве заполярной ВЭС мощностью 2,5 МВт в Анадыре.
1994 изготовление и поставка для ВЭС 20 МВт в Элисте головного образца ВЭУ
Р-1000 «Радуга-1» мощностью 1 МВт производства Тушинского ММЗ.
Следующая ВЭУ -17 была установлена лишь в 2008 г.
В настоящее время суммарная установленная мощность ВЭС в России составляет
около 15 МВт – норма мировой установки ВЭС за 8-часовую смену.
Основные ВЭС: Воркутинская 1,25 МВт (250 кВт х 5); Калмыцкая (1 МВт х 2);
Куликовская 5,1 МВт (21 ВЭУ); Анадырская (АВЭ-250 х10);
Башкирская (550 кВт х4); ВЭС на о-ве Беринга 0,5 МВт (250 кВт х2);
Камчатская 1,5 МВт; Ростовская 0,3 МВт ( 30 кВт х10).
До 20 фирм России выпускают малыми партиями ВЭУ малой мощности (до 30 кВт)
По данным WWEA Россия на 2009 г. занимает 54-е место в мире
по суммарной установленной мощности ВЭС.
Вклад ветроэнергетики в эдектроснабжение Европы
по годам
в 2007 г.
1%
1%
Ввод ЭС, ГВт
30
ВЭС
25
Крупныее ГЭС
20
Атомные станции
15
ЭС на жидком топливе
10
ЭС на газе
ЭС на угле
АЭС
ЭС на угле
5
ЭС на газе
0
40%
50%
ДЭС
ВЭС
Крупные
ГЭС
БиоЭС
1%
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
5% 2%
2007
Установленная мощность ВЭС в мире к началу 2010 г. – 160 ГВт,
годовая выработка – 340 ТВт·ч, оборот – 50 млрд. Euro, занято – 500 тыс.ч
Китай в 2009 г. ввел 13,8 ГВт мощностей ВЭС
Лидеры ветроэнергетики: США (35,16 ГВт), Китай и Германия (по 26 ГВт)
Развитие ветроэнергетики в мире
45
41,7
40
34,8
30
31,7
31,7
29,2
28,2
26,0
25
21,3
23,8
25,6 26,7
28,7
27,6
20
5
0
1
2
1999
3
4
2001
5
6
2003
7
8
2005
9
10
2007
11
12
2009
13
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
12
Логарифмический рост
10
Абсолютный рост в ГВт
15
10
8
абсолютный рост суммарной мощности ВЭС в мире
6
установка мощностей ВЭС в мире по годам
логарифмический рост суммарной мощности ВЭС
логарифм установленных мощностей ВЭС по годам 4
годы
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
темпы роста, %
35
Рост в мире свидетельствует о новой технической революции в энергетике
2
0
Проблемы отечественной ветроэнергетики::
► Утрата опыта разработок,
► Дефицит специалистов
► Отсутствие производственной базы ВЭУ большой мощности
► Отсутствие ремонтно-эксплуатационной инфраструктуры
► Отсутствие государственной правовой и экономической поддержки
► Отсутствие государственной заинтересованности
Проблемы государственного значения,
решаемые широкомасштабным использованием ВЭС :
Энергетическая: быстрое (по сравнению с традиционными АЭС, ГЭС и ТЭЦ на
органическом топливе) наращивание электрогенерирующих
мощностей страны; повышение энергетической безопасности;
энергообеспечение в зонах децентрализованного и неустойчивого
централизованного энергоснабжения;
Экономическая: уменьшение себестоимости электроэнергии, вырабатываемой в
стране; снижение затрат на северный завоз;
Экологическая: снижение выбросов в атмосферу парниковых газов и вредных
веществ в стране в целом и, в первую очередь, в районах со
сложной экологической обстановкой и курортных зонах;
Социальная:
возможность сдерживания роста тарифов на электроэнергию и
тепло; создание новых рабочих мест;
Иновационно-технологическая: развитие высокотехнологичных и энергоэффективных технологий и производств;
Политическая: выполнение международных обязательств по экологии, климату и
возможность расширения международного сотрудничества в
высокотехнологичных отраслях;
Нравственная: сохранение энергоресурсов и экологии для следующих поколений
Перспективы развития отечественной ветроэнергетики:
ресурсы
технологические возможности
экономика
Ветровые ресурсы России, стран СНГ и Балтии
Выводы анализа ветроэнергетического потенциала России
● Оцененный в наших работах с учетом энергетических показателей
современных ВЭУ технический ВЭП России уникален и ≈ в 13 раз превышает
годовую выработку всех электростанций страны ( ≈ 1000 млрд. кВт•ч /год).
● Допустимая по технико-энергетическим нормативам суммарная выработка
электроэнергии установленных в РФ ВЭС может составлять
≈ 60 - 90 млрд.кВт•ч /год.
● Для размещения ВЭС, обеспечивающих указанную
выработкутребуютсясуммарные площади ≈ 0,7% территории России
(при установке ВЭУ в районах со среднегодовыми значениями( КИУМ ≥ 30 %)
● Ветровые ресурсы имеют весьма благоприятное распределение по
территории России для их промышленного освоения и широкомасштабного
использования
Богатейшие в мире сухопутные запасы ВЭР при наличии больших
территориальных возможностей для выбора оптимальных для ВЭУ
мест их размещения позволяют рассматривать ветроэнергетику как
одну из наиболее экономичных, эффективных и перспективных
отраслей энергетики РФ.
Технический ветроэнергетический потенциал России
Приведенная на карте энергетическая эффективность ВЭС (КИУМ) позволяет
получать электроэнергию с себестоимостью ≤ 5,0 €-центов/кВт•ч во многих районах
РФ, включая энергодефицитную европейскую часть РФ и приграничные районы
(возможность экспорта электроэнергии в Европу, Китай, Корею, Японию).
Рассмотренные сценарии
развития ветроэнергетики в России
•
Рост установленной мощности и выработки электроэнергии ВЭС в РФ
Мощность, ГВт
Выработка, млрд. кВтч
Почему 17,5 млрд. кВт•ч к 2020 г. ?
Постановление Правительства РФ № 1-р от 08.01.2009 о доведении к 2020 г.
доли ВИЭ в электрогенерации России до 4,5% (без больших ГЭС)
•
При подготовке Постановления использовался Проект с обоснованием рубежей ВЭС,
определявший долю ВЭС в выработке электроэнергии страны к 2020 г. ≈ 1% (17,5
млрд. кВт•ч при суммарной мощности ВЭС 7 ГВт)
Технологические ограничения темпов ввода ВЭС
Мировой опыт:
при поддержке Государств доли ВЭС
в суммарной электрогенерации стран
≈ 3 – 5% и 10 – 13%
реально достигаются
за 6 – 7 и 10 – 12 лет
и эти сроки в силу развития мировых
производственных мощностей
существенно сокращаются
(пример: Китай, Франция)
Темпы и масштабы развития
ВЭС в РФ выбраны в Проекте
с учетом технологических, экономических и кадровых ограничений и мирового
опыта и соответствуют умеренным темпам развития ВЭ в Индии и Испании
Модели роста цен на электроэнергию и топливо – основной
источник погрешности прогноза экономической эффективности ВЭС
● Цены на газ в сценариях моделировались от сегодняшних российских до европейских
● Наиболее приемлемый, на наш взгляд, вариант для России – рост цен на газ до ½ от
европейских и на электроэнергию – до 2/3 от европейских (с учетом обновления базы
отечественной энергетики и создания преференций отечественному производителю)
● В качестве наиболее вероятного сценария внутренних цен на газ следует рассматривать
их рост до “равнодоходного с экспортным” уровня (≈ 75% от цен для ЕС ), что
обусловит рост цен на эл.энергию: до какого уровня ???
Накопление за 40 лет доходов, расходов и балансов при
реализации проектов ВЭС 30 ГВТ (КИУМ = 30%) и
ГазЭС 18 ГВТ (КИУМ = 50%) к 2030 г. при “равнодоходном” сценарии
● Капитальные затраты на ВЭС в России
в России (≈ 40 млрд.€) ≈ в 2,2 раза
выше чем на ГазЭС
● Капитальные + эксплуатационные
затраты на ВЭС (≈ 60 млрд.€)
в российских условиях окажутся
в 1,5 раза выше, чем на ГазЭС
● Суммарные затраты на ГазЭС
с учетом стоимости топлива и
экоштрафа (≈ 77 млрд.€)
превышают сумму затрат на ВЭС
● Экоштрафы за выбросы СО2
(≈ 8 млрд.€) являются важной
составляющей затрат для ГазЭС
В случае ВИЭ возникает вопрос:
как распорядиться экоштрафом ?!
● Выручка за проданную электроэнергию по ценам оптового рынка (≈ 56 млрд.€)
не покрывает суммарных расходов на ГазЭС (≈ 68 млрд.€) и на ВЭС (≈ 60 млрд.€)
Накопление за 40 лет доходов, расходов и балансов при
реализации проектов ВЭС 30 ГВТ (КИУМ = 30%) и
ГазЭС 18 ГВТ (КИУМ = 50%) к 2030г. при “равнодоходном” сценарии
● Баланс расходов и доходов
к 2050 г. на ВЭС (≈ - 20,4 млрд.€)
и ГазЭС (≈ - 15,4 млрд.€)
при всех рассмотренных
сценариях роста оптовых
рыночных цен на газ и
электроэнергию отрицателен
=> для покрытия убытков
потребуются дотации
● В случае ГазЭС единственный
источник дотаций –
повышение тарифов !!!
(!) Соображения о социальной справедливости в российской энергетике.
В случае ГазЭС повышение тарифов неизбежно в еще большей степени !
Но ВИЭ дают возможность обходиться без повышения тарифов !
Накопление за 40 лет доходов, расходов и балансов при
реализации проектов ВЭС 30 ГВТ (КИУМ = 30%) и
ГазЭС 18 ГВТ (КИУМ = 50%) к 2030г. при “равнодоходном” сценарии
Баланс ВЭС с экспортной выручкой
за замещенный газ
● До 2025 г. отрицательный баланс
ВЭС будет нарастать до минимума
≈ 12 млрд.€, затем будет нарастать,
к 2032 г. = 0 (! длинные деньги !)
и к 2050 г. составит ≈ 40 млрд.€ )
Баланс ВЭС с российской выручкой
за замещенный газ
● До 2030 г. отрицательный баланс
ВЭС будет нарастать до минимума
≈ 16 млрд.€, затем нарастая к 2036 г.
= 0 (! еще более длинные деньги !)
но к 2050 г. составит ≈ 17 млрд.€ )
● В случае ВЭС – источник погашения отрицательного баланса –
распределение прибыли от экспорта газа
● О надбавках !!!. ”Справедливая”надбавка за эл.энергию ВЭС = российской
цене замещенного газа, действующая весь срок службы ВЭС (≈20 лет):
позволяет окупить ВЭС за 11 – 13 лет и заставляет “хозяина” ВЭС
максимально использовать ее технические возможности и ресурс.
ВЭС дают возможность снижения себестоимости
производства электроэнергии
● С ростом цен на газ с сегодняшних до равнодоходных себестоимость
электроэнергии ГазЭС будет расти с 35 до 55 – 60 €/МВт•ч,
а у ВЭС она сохраняется равной 33 (45) €/МВт•ч при КИУМ = 30%
● Замена части ГазЭС на ВЭС – способ снижения себестоимости
электроэнергии
Выводы анализа сценариев ВЭС и ГазЭС
•
Качественно аналогичные результаты расчетов и логические следствия
имеют место и при реализации сценария развития отечественной
ветроэнергетической отрасли до 7 ГВт к 2020 г. и до 15 ГВт к 2024 г.
•
С количественной точки зрения реализация сценариев 7,5 ГВТ и 15 ГВТ доводит
долю ВЭС в суммарной электрогенерации РФ < 1,3 – 2,7%, что с учетом возможных
экономических результатов для всех потенциальных участников проекта
(Государства, ГазПрома, крупных энергокомпаний, частных инвесторов)
представляется недостаточно привлекательным, масщтабным и целесообразным.
•
Принципиально значимыми для электроэнергетики России представляются
сценарии развития отечественно ВЭ к 2020 и 2030 г. с суммарной установленной мощностью соответственно не менее 7,5 ГВт в 2020 г. и 30 МВт в 2030 г.
Данные рубежи позволили бы довести долю выработки электроэнергии на
ВЭС примерно до 1,5% к 2020 и 5% к 2030 гг. от предполагаемой суммарной
выработки электроэнергии страны.
В силу экономической заинтересованности основную организационную и
финансовую роль в создании отрасли ВИЭ должны сыграть Государство и
крупные компаниями ТЭК, добывающие и экспортирующие топливо, и прежде
всего такие, как ГАЗПРОМ, ЛУКОЙЛ и др.
•
●
Для реализация экономических выгод предложенных сценариев требуется
существенная перестройка хозяйственной, правовой и налоговой системы,
действующих в настоящее время в ТЭК России
Автор убежден, что принятие и реализация программы
создания крупномасштабной отечественной ветроэнергетической
отрасли не только возможны, но и эффективны и для власти, и для
бизнеса, в том числе специализирующемся на экспорте углеводородов,
и для всего сегодняшнего населения страны
и последующих поколений россиян.
НИЦ “АТМОГРАФ”
обладает информацией, методиками и технологиями для разработки,
технико-экономического обоснования и практической реализации
государственных, региональных и отраслевых программ и
отдельных проектов внедрения ВИЭ и
готов активно участвовать в создании
отечественной отрасли возобновляемой энергетики.
Спасибо за внимание.
Будем рады сотрудничеству.
Тел./факс:
8-499-744-41-63,
E-mail: [email protected]