книги2 / монография 41

УДК 338.45 DOI: 10.33276/978-5-8211-0812-8

ББК 65.305.14 Н48

Н48

Некрасов С.А. Переход России к климатической нейтральности и концепция развития энергетики [Текст]: монография. – М.: ЦЭМИ РАН, 2022. – 245 с. (Рус.)

В монографии рассмотрены теоретико-методологические вопросы формирования альтернативной концепции развития энергетики Российской Федерации. Ее базовой идеей является переход от увеличения количественных показателей к повышению структурной устойчивости национальной энергетики как системы – способности обеспечивать выполнение своих функций в условиях возрастания внешних воздействий. В отличие от действующей концепции повышения надежности энергоснабжения путем строительства новых электростанций, что ведет к снижению коэффициента использования установленной мощности энергосистемы и увеличению издержек, результат достигается на основе задействования технологических возможностей потребителей электроэнергии. Рассматриваются механизмы, направленные на вовлечение неиспользуемого в настоящее время потенциала адаптации графика электропотребления конечным потребителем для снижения издержек функционирования неразрывной технологической цепочки производство-передача-потребление электроэнергии. Достигаемое при этом увеличение гибкости энергоснабжения создает условия как для снижения стоимости электроэнергии, так и для минимизации затрат интеграции в энергосистему возобновляемых источников энергии с их зависящей от природных условий генерацией.

Ключевые слова: концепция развития энергетики, климатическая нейтральность, эффективность энергоснабжения, потребитель электроэнергии, прогнозирование электропотребления, возобновляемая энергетика, когенерация, накопители тепловой и электрической энергии.

JEL: A12; L94; Q42; Q47; R58.

Nekrasov S.A. Russia’s Transition to Climate Neutrality and the Concept of Energy Development [Text]: monograph. – Moscow: CEMI Russian Academy of Sciences, 2022. – 245 p. (Rus.)

The monograph examines the theoretical and methodological issues of forming an alternative concept for the development of the energy sector of the Russian Federation. Its basic idea is the transition from an increase in quantitative indicators to an increase in the structural stability of the national energy sector as a system - the ability to ensure the performance of its functions in terms of increasing external influences. Unlike the current concept of improving the reliability of energy supply through the construction of new power stations, which leads to a decrease of the capacity factor and an increase in costs, the result is achieved through the use of technological capabilities of electricity consumers. Mechanisms are considered aimed at involving the currently unused potential of adapting the power consumption schedule by the end consumer in order to reduce the operating costs of the inextricable technological chain of production-transmission-consumption of electricity. The resulting increase in energy supply flexibility creates conditions both for reducing the cost of electricity and for minimizing the costs of integrating renewable energy sources with their generation dependent on natural conditions into the energy system.

Keywords: energy development concept, climate neutrality, energy supply efficiency, electricity consumer, electricity consumption forecasting, renewable energy, cogeneration, thermal and electrical energy storage.

JEL: A12; L94; Q42; Q47; R58.

Рецензенты: доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент РАН Г.Б. Клейнер; доктор экономических наук И.Д. Грачев; доктор экономических наук, профессор Г.П. Кутовой.

УДК 338.45 ББК 65.305.14

ISBN 978-5-8211-0812-8 © Текст. Некрасов С.А., 2022 г.

© ФГБУН Центральный экономико-математический институт РАН,

2022 г.

3

4

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АК – альтернативная концепция развития электроэнергетики ВИЭ – возобновляемые источники энергии ВЭС – ветровая электростанция ГАЭС – гидроаккумулирующая станция

ГРЭС – государственная районная электрическая станция ГТУ – газотурбинная установка ДК – действующая концепция развития электроэнергетики

ДПМ – договор предоставления мощности ЕЭС – Единая энергетическая система ЖКХ – жилищно-коммунальное хозяйство ЖОС – жизнеобеспечивающие системы

КИУМ – коэффициент использования установленной мощности КЭС – конденсационная электрическая станция ЛЭП – линии электропередач НВВ – необходимая валовая выручка

ОГК – объединенная генерирующая компания ПГУ – парогазовая установка РТС – районная тепловая станция СЭС – солнечная электростанция ТБО – твердые бытовые отходы

ТГК – территориальная генерирующая компания ТСО – теплоснабжающая организация ТЭБ – топливно-энергетический баланс ТЭР – топливно-энергетические ресурсы ТЭС – тепловая электростанция ТЭЦ – теплоэлектроцентраль

УПЭ – удельное (подушное) потребление электроэнергии УРУТ – удельный расход условного топлива ЧЧИМ – число часов использования установленной мощности

DACCS – Direct Air Carbon Capture and Storage (прямой захват углекислого газа)

V2G – vehicle to gird (подключение электромобилей к электрической сети)

5

ВВЕДЕНИЕ

Изменение климата – одна из наиболее масштабных проблем, требующая объединения усилий всего человечества. Несмотря на отсутствие единой точки зрения в мировом сообществе о причинах изменения климата, официальная позиция ООН и большинства стран связывает этот вопрос с сокращением антропогенной эмиссии парниковых газов.

Основой международного правового режима в сфере климата является Парижское соглашение. В этом документе сформулированы взаимоувязанные цели: удержать рост средней температуры на планете в пределах 2 С; обеспечить переход на низкоуглеродный путь развития; переформатировать мировые финансы с тем, чтобы их распределение служило целям декарбонизации; пройти пик выбросов парниковых газов и приступить к их абсолютному сокращению с тем, чтобы во второй половине века выйти на баланс между антропогенными выбросами парниковых газов и их поглощением из атмосферы. Более 120 стран заявили о том, что видят главной целью своей деятельности

вклиматической сфере климатическую нейтральность, «то есть ноль по выбросам за вычетом поглощения». Достижение климатической нейтральности является целью не только государств и их союзов (Европейского союза, Японии – к 2050 г., Китая – к 2060 г.), но и мировых корпораций Maersk, Volkswagen, в том числе таких нефтяных компаний, как Shell, Totаl, BP, Лукойл.

Примером влияния задачи достижения климатической нейтральности на мировую экономику является практически синхронная корректировка в различных странах исследований в области получения, транспортировки и использования водорода с целью замещения потребления органических энергоносителей. После принятия Водородной стратегии 2017 г. Японии, Дорожной карты водородной экономики 2019 г. Южной Кореи, Национальной водородной стратегии 2019 г. Австралии, были приняты Национальная водородная стратегия 2020 г. Германии, Национальная стратегия развития чистого водорода 2020 г. Франции, Государственная стратегия по водороду 2020 г. Голландии, Водородная стратегия 2020 г. Норвегии, Национальная водородная стратегия 2020 г. Португалии и т.д. Несмотря на отсутствие единой точки зрения по вопросу наиболее эффективной технологии получения водорода, принятые программы объединяет комплексный подход: они предполагают замещение потребления ископаемых видов топлива не только в энергетике, но и в промышленности, на транспорте, в домохозяйствах. Реализация предусмотренных в них задач полностью преобразит не только сектор потребления энергетических ресурсов, но и потребует качественных изменений

вэнергомашиностроении, двигателестроении, изменит спрос на редкие и цветные металлы и т.д. В России в 2020 г. был утвержден План мероприятий («дорожная карта») по развитию водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 г.

Ускорение развития водородной энергетики дополняется не менее синхронным стартом капиталоемких проектов достижения климатической нейтральности путем

6

секвестрации углекислого газа. Наименее затратной технологией улавливания СО2 является его химическая абсорбция из уходящих газов в энергетике. Удельные затраты секвестрации углекислого газа составляют более 50 долл./т без учета издержек на транспортировку (4 долл./т 1000 км) и захоронение СО2 (8–23 долл./т). Суммарные затраты на улавливание и захоронение СО2 в пределах 70 долл./т для тепловых электростанций эквивалентны удорожанию природного газа на 130 долл./тыс. м3. Применение систем улавливания СО2 уходящих газов парогазовых (ПГУ) энергоблоков, ПГУ с газификацией угля, угольных энергоблоков с суперсверхкритическими параметрами приведет к увеличению удельных капиталовложений на 50–90% и снижению на 6–8% КПД установок. В результате стоимость производства электроэнергии на этих электростанциях повысится на 30–65 долл./МВт∙ч [462].

Но улавливания СО2 только на промышленных и энергетических предприятиях не будет достаточным для компенсации негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. Для достижения климатической нейтральности в США рассматривается проект создания системы по улавливанию 36 млрд т СО2 в год. Она будет состо-

ять из 30000 станций прямого захвата (Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS))

углекислого газа. Капитальные затраты строительства одной станции производительностью 1,2 млн т СО2 в год составят 500 млн долл. На первоначальном этапе удельные затраты улавливания составят 94 долл. т/СО2 [463]. Лимитирующим фактором создания такой системы являются не затраты, а темпы, с которыми суммарная мощность DACCS может быть увеличена: максимальная скорость масштабирования DACCS составляет в среднем 1,5 млрд т CO2/год. Важным ограничивающим фактором являются имеющиеся мировые мощности по производству гидроксида калия. Уже на первоначальном этапе при запуске системы производительностью 10 млрд т СО2/год потребуется в 1,5 раза увеличить его производство в мире. Итогом реализации проектов по снижению негативного антропогенного влияния на окружающую среду станет не столько снижение этого влияния, сколько формирование платежеспособного спроса на добычу калийных солей и их последующий электролиз для получения необходимых химических реагентов. В дополнение к наращиванию энергоемкого производства гидроксида калия, для эксплуатации системы улавливания СО2 в объеме 36 млрд т/год к 2100 г. потребуется около 50 ЭДЖ/год электроэнергии, что составляет более половины сегодняшнего общего объема ее производства. Помимо обеспечения процесса улавливания энергией и реагентами остается открытым вопрос надежности захоронения подобных объемов СО2 и вероятности последующего его возврата в атмосферу. В итоге, несмотря на декларируемые цели, такой подход приведет к увеличению негативного экологического воздействия на окружающую среду.

Рыночным механизмом стимулирования оснащения производственных процессов промышленности и энергетики системами улавливания углекислого газа является повышение оплаты выбросов. Джозеф Стиглитц, Нобелевский лауреат по экономике 2001 г. предлагает повышение ставки углеродного налога в ближайшие 10 лет до

7

80 долл./т СО2 [464]. Согласно докладу МГЭИК на Конференции ООН по климату в Катовице (декабрь 2018 г.), правительствам необходимо будет ввести эффективные цены на углерод от 135 до 5500 долл./т СО2 к 2030 году, чтобы общее глобальное потепление было ниже 1,5о С.

При учете ограничений на выбросы парниковых газов, тепловые станции России должны быть оснащены системами улавливания СО2, что станет дополнительной причиной удорожания энергоснабжения. Наличие же доступного и стабильного энергоснабжения всегда имело фундаментальное значение для развития общества. Энергетика в современном мире играет ведущую роль, являясь основой развития всех других отраслей материального производства и социальной сферы [334], обеспечивая экономическую безопасность государства и его суверенитет. В силу ее стратегической значимости развитию энергетики уделялось первоочередное внимание. Развитие энергетики достигается за счет масштабных инвестиций. Так, в 1980-е гг. на развитие советской энергетики затрачивалось около 1/3 всех капиталовложений. При этом отношение капиталовложений к ежегодному доходу в электроэнергетике в настоящее время до 15 раз выше, чем в среднем по машиностроению [324].

Фактором, негативно влияющим на экономическое развитие, является высокая стоимость энергоснабжения. Положение усугубляется и тем, что в России в рамках действующей концепции развития электроэнергетики (ДК) запущены механизмы, ведущие к дальнейшему росту стоимости энергоснабжения. Так, рост тарифов на электроэнергию для предприятий и населения с 2008 г. по 2017 г. опередил инфляцию в 1,6 и 1,3 раза, соответственно [302]. Для сравнения: с 1970-х гг. в США приведенные цены на электроэнергию для промышленных предприятий неизменны (6–8 центов за кВт∙ч, что меньше, чем в России для средних и малых предприятий) с перспективой стабильности до 2030 г. Высокая стоимость электроснабжения в долгосрочной перспективе обусловливает снижение объема потребления электроэнергии и является фактором, определяющим экономическую безопасность России. А в условиях обострения конкуренции на мировых рынках, экономических санкций и торговых войн проблема повышения эффективности функционирования энергетики становится особенно значимой. Еще более значимой данная проблема станет в обозримом будущем с переходом к цифровой экономике и информационному обществу, требующим повышения надежности и качества энергоснабжения, а значит, – и инвестиций. Однако цены на электроэнергию для промышленных потребителей уже сейчас являются лимитирующим фактором социальноэкономического развития и в ряде случаев создают условия для стихийного перехода потребителей на установку собственной автономной генерации [224].

Поэтому по истечению 30 лет проведения следующих друг за другом реформ по мнению разработчика принципов построения и функционирования автоматизированной системы плановых расчетов, создаваемой в Госплане СССР, а в последующем экс министра экономики и заместителя председателя правления РАО «ЕЭС России» Я.М. Уринсона необходима разработка нового целевого видения развития не только

8

одной отрасли – электроэнергетики, но и связанных с потреблением электроэнергии областей. «Сегодня для отрасли характерна деградация конкурентной структуры в генерации, низкий уровень конкуренции и искажение цен на оптовом рынке электроэнергии, отсутствие конкуренции на розничных рынках электроэнергии и механизмов конкурентных поставок электроэнергии на локальном уровне, а также незавершенность процессов построения региональных рынков тепла, скоординированных с развитием рынка электроэнергии; фрагментарность федеральной политики в развитии рынков теплоэнергии. Отсутствие систематической работы, исследований и поиска системных решений, улучшающих условия функционирования и развития российской электроэнергетики и рынков электроэнергии (мощности), привело к тому, что мы потеряли из виду перспективу, – куда мы движемся и куда нужно двигаться, – и для следующего шага смотрим только на короткий горизонт» [306].

До начала реализации капиталоемких проектов секвестрации углекислого газа в промышленности и энергетике, результатом которой в случае движения в предлагаемом мэйнстриме станет удорожание энергоснабжения на десятки процентов, является концентрация усилий на совершенствовании производственных процессов в энергетике. Данное утверждение особенно актуально для Российской Федерации в связи с высокой энергоемкостью ее экономики и более высоким затратами на энергообеспечение в силу климатических особенностей. Поэтому для сохранения структурной устойчивости отечественной экономики (способности функционировать при изменении внешних воздействий) следует в первую очередь использовать наименее затратные способы выполнения обязательств, следующих из вступления в Парижское соглашение. Обеспечение эффективного функционирования электроэнергетики – необходимое условие экономического роста страны – требует разработки альтернативной концепции (АК) ее развития, ориентированной на выявление резервов производственных систем, минимизации удорожания энергоснабжения в результате перехода к климатической нейтральности.

9

ГЛАВА 1. ТРАНСФОРМАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

К РАЗВИТИЮ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ

1.2. Две точки зрения на результаты реформы российской электроэнергетики

Среди реформ, проведенных в России на протяжении последних 30 лет, реформа электроэнергетики является одной из самых противоречивых и неоднозначно воспринимаемых обществом. Согласно отраслевым отчетам, электроэнергетика успешно развивается, и монопольная отрасль, контролируемая государством, превратилась в рыночную, основанную на конкуренции и частной собственности. В отрасли проведены необходимые структурные преобразования, создана система рынков, обеспечено поступление масштабных инвестиций, что привело к резкому росту ввода мощностей в электроэнергетике [327]. Рентабельность предприятий генерации, передачи и распределения электроэнергии возросла в 2010–2018 гг. с 14% более чем до 20%, что является значением, превышающим средние показатели по отраслям экономики России (6,8% в 2018 г.). Высоки показатели социальной устойчивости отрасли (численность занятых, принятых и выбывших работников, созданных и ликвидированных рабочих мест, среднемесячная номинальная заработная плата в отрасли, число работников, занятых во вредных условиях труда, удовлетворенность работников и их социальная обеспеченность) [95].

Однако результатом реформы является:

•снижение эффективности работы энергетики: «с 1991 г. более чем в 1,5 раза увеличились относительные технологические потери электроэнергии в электрических сетях на ее передачу; более чем в 1,5 раза выросла удельная численность персонала в отрасли; более чем в 2,5 раза снизилась эффективность использования капитальных вложений» [329];

•«распад энергетической отрасли России», приведший к «разрушению энергокомплекса и потере управления им» [220];

•«системное разрушение системы: разработанные зарубежными консультантами преобразования российской электроэнергетики были изначально дезорганизационны и затратны. Их внедрение российскими лоббистами без учета реальных условий функционирования отечественных энергокомпаний дополнительно усугубило итоги для потребителей, экономики страны и самой отрасли» [175];

•запуск «энергетического тормоза развития экономики» [180]. Дополнительная аргументация любой из приведенных точек зрения едва ли повы-

сит степень их научной обоснованности, и ее результатом станет не приближение к выработке общей позиции, не устранение расхождения мнений, а его дальнейшее углубление.

10