Институт энергетических исследований РАН

Принимаем заявки на книгу "Электроэнергетика России в период до 2030 года: контуры желаемого будущего", М.: ИНЭИ, 2007.  

 

Настоящий доклад посвящен целевому видению развития электроэнергетики до 2030 года. Разработан сценарий социально-экономического развития России, в котором предполагается сохранение сложившихся в 2000-2006 гг. темпов развития экономики (около 6 процентов в год) в период до 2010 г., после чего предусматривается переход к новому качеству экономического роста с увеличением среднегодовых приростов ВВП до 8 процентов в 2021-2025 г. и 9 процентов в 2025-2030 г. при общем росте ВВП с 2005 по 2030 гг. в 6,4 раза.

 

 

Резюме

 

Главные цели (миссия) электроэнергетики России в рассматриваемый период:

 

1. Обеспечить устойчивое социально-экономическое развитие России на базе реализации её основных конкурентных преимуществ на мировом рынке, одним из которых является дешёвая и доступная энергия.

2. Всемерно содействовать усилению геополитической роли России по пути усиления её вклада в обеспечение глобальной энергетической безопасности.

3. Минимизировать негативное влияние энергетики на окружающую среду при достижении первых двух целей.

 

Прогноз развития экономики

 

Целевое видение развития электроэнергетики разработано для сценария социально-экономического развития России, который предполагает сохранение сложившихся в 2000-2006 гг. темпов развития экономики (около 6 процентов в год) в период до 2010 г., после чего предусматривается переход к новому качеству экономического роста с увеличением среднегодовых приростов ВВП до 8 процентов в 2021-2025 г. и 9 процентов в 2025-2030 г. при его общем росте с 2005 по 2030 гг. в 6,4 раза. Цель промышленного развития в этот период - превращение России в мирового лидера по производству материалов разного назначения высоких уровней передела. Базой для этого станут:

 

 

Реализация этой цели по широкому фронту видов деятельности – от добычи ископаемых, металлургии и химии до транспорта, стройиндустрии и машиностроения – потребует 5-7 лет. Это ускорит развитие российской экономики и усилит её производственную компоненту. Однако совокупная доля промышленного производства (особенно обрабатывающего сектора), строительства и транспорта (увеличение внутреннего грузооборота, экспорта продукции и транзита «восток-запад» и «север-юг»), которая составит в 2030 г. 52-53 процента ВВП, практически не изменится по сравнению с 51 процентом в 2005 г.

 

Поскольку новые производства и соответствующие мощности машиностроения будут тяготеть к источникам дешёвой энергии и сырья, опережающими темпами станут развиваться Сибирь и Дальний Восток. Их доля в ВВП вырастет с 15,8 процентов в 2005 г. до 20 процентов в 2030 г.

 

Рост благосостояния населения увеличит продолжительность жизни и рождаемость, что параллельно с иммиграцией остановит к 2015 г. сокращение численности населения России и приведет к увеличению его к 2030 г. до 145 млн. чел. Рост обеспеченности жильём и автомобилями с выходом на современные показатели развитых стран, дальнейший прогресс информационных технологий, расширяющих возможности работы на дому, и наличие свободных земель изменит тип расселения людей. Концентрация в крупных городах сменится малоэтажным расселением на больших окрестных территориях с размещением в прежних городах преимущественно госучреждений, офисов крупных компаний, гостиниц, культурных и финансовых организаций. В России на основе современных городов-миллионников сложится до десятка таких агломераций. Крупнейшая из них, московская, может достигнуть численности 25-30 млн. человек. Наряду с этим появятся города с населением 100-200 тыс. человек в районах размещения новой индустрии, но одновременно с этим исчезнут многие старые мелкие города и посёлки городского типа.

 

Спрос на энергию и мощность

 

Внутреннее электропотребление

 

Завершение периода восстановительного роста российской экономики при сохранении искусственно заниженных цен электроэнергии (ниже цены её производства и с темпами роста вдвое ниже производственной инфляции) обозначило тенденцию удвоения эластичности электропотребления к ВВП (скачок от 0,28 процента годового прироста электропотребления на каждый процент роста ВВП в среднем в период 2000-2005 гг. до 0,55 процента в 2006 г.). Ориентация на развитие электроёмких производств усилит эту неблагоприятную тенденцию, а переход к рыночным ценам в электроэнергетике будет её сдерживать. В рассматриваемом сценарии прогнозируется сохранение коэффициента эластичности на уровне 0,6 в период до 2025 г. с увеличением до 0,65 к 2030 г. В результате потребление электроэнергии увеличится более чем втрое, а душевое электропотребление вырастет с 6,6 МВт·ч в 2005 г. до 12 МВт·ч в 2020 г. и 20 МВт·ч в 2030 г. При этом электроёмкость ВВП в 2030 г. снизится относительно 2005 г. более чем вдвое и сравняется с её прогнозными значениями для группы передовых стран.

 

Основной прирост электропотребления придётся на промышленность, строительство и транспорт – их доля в общем потреблении сохранится в 2030 г. примерно на уровне 2005 г. (около 60 процентов). Доля Сибири и Дальнего Востока возрастет к 2030 г. до 30 процентов против 26 процентов в 2005 г. Экспорт электроэнергии В связи с прогнозируемым повышением цен на природный газ условия для экспорта электроэнергии ухудшатся. В европейской части экспорт смогут обеспечивать АЭС или равноэкономичные с ними угольные КЭС. Затраты на транспорт электроэнергии в Европу смогут быть компенсированы лишь за счет более высоких затрат местных производителей на выполнение жёстких природоохранных требований. На Урал и в Западную Сибирь выгоднее импортировать электроэнергию из Казахстана. Китай, Корея и Япония при определённых условиях могут стать эффективным рынком для электроэнергии из Восточной Сибири и Дальнего Востока. Тем не менее, нетто-экспорт электроэнергии может увеличиться с 2005 по 2030 гг. в 10 раз, несмотря на явное преимущество экспорта электроёмкой продукции над экспортом электроэнергии.

 

Прогнозируемая динамика внутреннего и внешнего спроса обусловливает необходимость доведения объема производства электроэнергии в России до 3 трлн. кВт·ч к 2030 г. по сравнению с 0,95 трлн. кВт·ч в 2005 г. В 2000-2005 гг. график электрической нагрузки уплотнялся за счёт увеличения летней нагрузки (увеличение количества кондиционеров, холодильников и т.п.). В перспективе ожидается дальнейшее уплотнение графика нагрузки в результате роста доли непрерывных электроёмких производств в потреблении. В обоих сценариях предусмотрено повышение общего резерва установленной мощности до 18-20 процентов, что соответствует норме надёжности электроснабжения потребителей 0,999 (современная норма - 0,996). В этом случае требуемая установленная мощность электростанций России в 2030 г. должна составить 580 млн. кВт. Из действующих 217 млн. кВт установленной мощности к 2030 г. с учётом возможностей экономически оправданного продления срока службы должно быть выведено из эксплуатации 20 млн. кВт АЭС и около 100 млн. кВт тепловых электростанций (мощность действующих ГЭС сохранится). В результате потребность во вводе новых мощностей в период прогнозирования составит 480 млн. кВт.

 

Электростанции отпускают потребителям тепло в зоне централизованного теплоснабжения, которая вырастет относительно меньше, чем общее теплопотребления (в результате интенсификации теплосбережения и увеличения доли коттеджной застройки с локальным энергоснабжением) - на. 35 процентов за период 2005-2030 гг. Предусмотрено опережающее развитие теплофикации с переводом большинства крупных и многих средних газовых котельных в режим ТЭЦ. В результате отпуск тепла электростанциями увеличится в 1,9 раза и достигнет в 2030 г. 60 процентов всего централизованного теплоснабжения (в 2005 г. – 44 процента).

 

Развитие ТЭК России будет во многом определяться динамикой мировых цен топлива и ценовой политикой на внутреннем рынке. На главном для России европейском рынке цены нефти возрастут, как ожидается, с 51 доллара за баррель в 2005 г. до 80–100 долларов в 2030 г. и цены сетевого газа – с 235 долл. за тыс. куб.м до 370–430 долл. В 2010-15 гг. внутренний рынок всех видов топлива станет конкурентным, но государство сможет контролировать его уровнем таможенных пошлин, обеспечивая соответствие внутренних цен межтопливной конкуренции и цен, равновесных с европейским рынком (net back prices). При этих условиях к 2030 г. цены газа в европейских районах страны составят 210-250 долл. за тыс. куб. м (в Сибири на 20-30 долл. меньше) и цены угля 50-60 долл. за т у.т. (в Сибири на 20-25 долл. меньше). При таких ценах внутреннее потребление энергоресурсов вырастет к 2030 г. на 85% при снижении энергоёмкости ВВП в 3,4 раза и увеличении душевого энергопотребления с 6,7 т у.т. в 2005 г. до 12 т у.т. в 2030 г.

 

Электростанции как крупнейший потребитель первичных энергоресурсов являются ядром ТЭК, преобразуя их в наиболее высококачественный энергоноситель (электроэнергию) и тепло. В 2005 г. они использовали 40 процентов всей первичной энергии и к 2030 г. их доля увеличится до 55 процентов. Экспорт энергоресурсов из России составил в 2005 г. почти 85 процентов от внутреннего потребления. При ожидаемых уровнях мировых цен на топливо его объём увеличится к 2015 г. на 15 процентов и затем стабилизируется, а структура будет меняться в пользу газа за счёт снижения доли нефти. При этом отношение объема экспорта к внутреннему потреблению снизится к 2030 г. до 53%, что, на наш взгляд, повысит устойчивость российской экономики.

 

Рост внутреннего и внешнего спроса потребует увеличения производства энергоресурсов на 50 процентов к 2030 г. При этом доминирующим ресурсом останется природный газ, но в условиях ожидаемого многократного повышения внутренних цен на него доля газа сократится с 43 процентов в 2005 г. до 36 процентов в 2030 г. Соответственно доли угля и нетопливных ресурсов (ГЭС, АЭС) возрастут с 18,7 процентов в 2005 г. до 35 процентов в 2030 г. Это повысит устойчивость энергоснабжения страны за счет диверсификации используемых энергоресурсов. Добыча газа вырастет с 641 млрд. куб. м в 2005 г. до 835 млрд. куб. м в 2030 г. Доля его поставок на внутренний рынок увеличится с 62 процентов в 2005 г. до 64 процентов в 2030 г. При этом ресурсы газа, доступные для использования электростанциями вырастут с 169 млрд. куб. м в 2005 г. до 207 млрд. куб. м в 2030 г. Уголь замыкает топливно-энергетический баланс страны и его добыча растёт быстрее, чем других видов топлива – в 2,8 раза с 2005 по 2030 гг. Кузбасс уступит первенство Канско-Ачинскому бассейну, который станет основным поставщиком угля для электростанций в рядовом и переработанном виде.

 

Производственная структура и размещение генерации

 

Наряду с величиной спроса и располагаемыми первичными энергоресурсами перспективы развития электроэнергетики определяются возможностями технического прогресса. В сфере генерации ожидается крупномасштабное внедрение следующих прогрессивных технологий :

 

 

Наряду с названными технологиями мини- и микроГЭС, комбинированные энергоустановки на биомассе, геотермальные и солнечные электроустановки, топливные элементы приобретут эффективность в локальном и индивидуальном энергоснабжении, но их удельный вес в показателях отрасли будет невелик. Промышленное использование термоядерной энергии, космических электростанций и других физических идей в генерации электроэнергии выходит за рамки рассматриваемого периода. Неопределённость стоимостных показателей новых технологий и цен используемого топлива делают необходимым риск-анализ и исследование чувствительности принимаемых решений. Общими принципами выбора структуры в этих условиях являются:

 

Максимальная диверсификация структуры генерирующих мощностей в основных энерогобъединениях страны. В европейской части России строительство АЭС и новых угольных КЭС должно сочетаться с подведением ЛЭП постоянного тока из Сибири (от Эвенкийской ГЭС и канско-ачинского угольно-энергетического комплекса), на Урале парогазовые КЭС в Тюменской области нужно дополнять КЭС на привозных углях и сибирскими электропередачами, в Сибири и на Дальнем Востоке должны рационально сочетаться КЭС на местных углях и ГЭС.

 

Прогресс парогазовых и газотурбинных технологий в условиях кратного роста цен на топливо (особенно на газ) и ужесточение требований к экологии городов обусловливают сохранение приоритета за теплофикацией. Но крупные газовые ТЭЦ с протяжёнными теплосетями теряют в европейской части страны свою конкурентоспособность с АЭС (в сочетании с газовыми котельными) при сохранении преимуществ ТЭЦ малой и средней мощности во всей зоне централизованного газоснабжения и экологически «чистых» крупных ТЭЦ на угле в новых промышленных центрах Сибири и Дальнего Востока.

 

Богатые гидроресурсы восточных районов страны должны рассматриваться как важнейший районообразующий фактор и база развития электроёмких производств на местном сырье. Необходимо также интегрировать новые ГЭС в ЕЭС с максимальным использованием их высокой маневренности и возможностей резервирования мощности в смежных энергообъединениях России и зарубежных стран. Развитие АЭС должно сочетаться с сооружением эффективных ГАЭС.

 

Основой электроэнергетики России останутся тепловые электростанции. Их доля в общем производстве электроэнергии сократится с 66 процентов в 2005 г. до 64 процентов в 2030 г., при этом произойдет существенное изменение соотношения долей ТЭЦ и КЭС. Доля ТЭЦ уменьшится с 36 процентов до 22 процентов при росте относительной и особенно абсолютной (почти в 5 раз) выработки КЭС. Конкуренцию ТЭС составят АЭС, размещаемые практически только в европейской части страны: производство электроэнергии на них вырастет в 4,2 раза, а доля – с 16 процентов в 2005 г. до 21 процента в 2030 г. При этом доля АЭС в установленной мощности электростанций увеличится с 11 процентов до 15 процентов с ростом их мощности с 23 млн. кВт в 2005 г. до 90 млн. кВт (в 3,9 раза). Доля ГЭС и ГАЭС в установленной мощности немного вырастет с 21 процента до 22 процента, а их доля в производстве электроэнергии уменьшится с 18,3 процента до 15 процентов при росте абсолютной выработки в 2,6 раза.

 

В прогнозируемый период значительно изменится ресурсная база электроэнергетики. Общий расход энергоресурсов электростанциями увеличится в этот период в 2,5 раза. Доля органического топлива сократится с 72 процентов в 2005 г. до 68 процентов в 2030 г. Средневзвешенный удельный расход органического топлива на отпущенную электроэнергию уменьшится в течение этого периода на 20 процентов. Абсолютный расход газа и мазута вырастет всего на 23 процента, а разница в покрытии энергобаланса будет компенсирована ростом использования твёрдого топлива: его расход увеличится почти вшестеро, а доля в общем потреблении ресурсов электростанциями - с 19 процентов в 2005 г. до 43 процентов в 2030 г.

 

Быстрое развитие тепловой электроэнергетики, особенно угольной, вызовет рост эмиссии парниковых газов электростанциями: если в 2005 г. их выбросы составили только 69 процентов от уровня 1990 г., то между 2015 и 2020 гг. этот базовый уровень будет достигнут и без применения специальных технологий утилизации СО2 будет превзойдён к 2030 г. почти вдвое. Меры по замедлению этого опасного процесса требуют дополнительной проработки.

 

Электрические сети и системы управления

 

В передаче и распределении электроэнергии будет наблюдаться крупномасштабное применение следующих прогрессивных технологий:

 

 

Недостаток согласованных в установленном порядке площадок размещения электростанций, высокая неопределённость, относящаяся к определению их типа и единичной мощности, а также неоднозначность технико-экономических показателей электропередач позволяют на сформулировать лишь общие принципы развития электрических сетей:

 

1. Надёжная выдача мощности крупных электростанций в собственные энергообъединения, электроснабжение мегаполисов и крупных промышленных центров, межсистемные связи и дальний транспорт электроэнергии и мощности от особо крупных объектов (АЭС, ГЭС) и энергетических комплексов (КАТЭК и др.).

2. Реализация основных преимуществ (системных эффектов) совместной работы электростанций в составе ЕЭС России и с зарубежными странами путём глубокой взаимовыгодной интеграции энергообъединений и рынков электрической энергии и мощности России с Европейским Союзом и странами АТР.

3. Исключение критической зависимости электроснабжения субъектов РФ от зарубежных источников (относительная автономность электроснабжения страны).

4. Определение и использование в электропередачах оптимальной плотности тока и уровней напряжения.

5. Построение системообразующих электрических сетей по правилу «N – 1», а электроснабжающих сетей – в зависимости от категории потребителей. Повышение адаптивности основной электрической сети и управляемости ЕЭС России с широким использованием технологий и устройств FACTS.

 

В соответствии с этими принципами для развития основной электрической сети ЕЭС России пропорционального расчетным объемам электропотребления необходимо в рассматриваемых сценариях предусмотреть следующее:

 

 

Энергоснабжение сложившихся территорий мегаполисов, крупных городов и промышленных центров будет осуществляться максимально модернизированными действующими электростанциями на газе и котельными с предвключёнными газовыми турбинами. Недостающая электроэнергия будет поставляться с помощью глубоких вводов кабелей и ЛЭП напряжением до 330 кВ, в том числе, сверхпроводящими кабелями. Переферия мегаполисов с преобладанием коттеджной застройки, простирающаяся в новых условиях расселения на десятки и сотни километров вокруг сложившихся территорий, будет в массовом порядке снабжаться когенерирующими установками, подключаемыми к распределительным электрическим и локальным низконапорным тепловым сетям. Инвестиции в отрасль и цены электроэнергии Огромный рост энергетического строительства потребует в 2005-2030 гг. до 850 млрд. долл. капиталовложений с прогрессирующим ростом среднегодовых инвестиций более чем в 12 раз (отношение капиталовложений в 2026-2030 гг. к их величине в 2001-2005 гг.). Доля капиталовложений в электроэнергетику в ВВП страны увеличится с 0,8% в 2001-2005 гг. до 2,8% в 2026-2030 гг. Более чем троекратный рост доли электроэнергетики в структуре капиталовложений страны потребует выработки новых механизмов взаимодействия отрасли и государства, привлечения крупных заемных и акционерных ресурсов.