Модернизация энергетической инфраструктуры России: энергосбережение и повышение эффективности на рынке

Вызовы для энергетической инфраструктуры РФ

Основные вызовы для российского энергосектора связаны с высоким уровнем износа оборудования (в среднем около 50 %), низкой энергоэффективностью (устаревшее оборудование тепловых электростанций с низким КПД, износ электросетевой инфраструктуры) и возрастающими экологическими требованиями (увеличение доли мощностей, приходящихся на возобновляемые источники энергии, такие как ветряные и солнечные электростанции, в соответствии с международным стандартом ISO 1400).

1. Устаревшее оборудование

Большинство электростанций было построено в середине XX века и работает на низкоэффективных технологиях. Вывод устаревшего оборудования в течение ближайших 5 лет будет производиться преимущественно на тепловых (работающих на ископаемом топливе) электростанциях (ТЭС) и атомных электростанциях (АЭС).

Рис.1. Степень износа основных фондов: производство и распределение электроэнергии, газа и воды в 2004–2023 гг. (%)

Источник: Росстат

2. Высокие потери энергии

По оценкам экспертов, электросетевой комплекс сталкивается с потерями при транспортировке энергии в распределительных сетях в пределах 12–15 %. По данному критерию РФ сильно отстает от мировых показателей: например, в США на 2022 год средние потери при передаче составляли около 5 %, по данным U.S. Energy Information Administration.

В целях улучшения показателей корпорация «Россети» утвердила обновленную программу инновационного развития на период 2024–2029 гг. с перспективой до 2035 года, приоритетными направлениями которой являются:

• Переход к высокоавтоматизированным подстанциям различного класса напряжения.
• Переход к высокоавтоматизированным сетям с распределенной интеллектуальной системой автоматизации и управления.
• Переход к комплексной эффективности бизнес-процессов и автоматизации систем управления.
• Применение новых технологий и материалов.
• Внедрение организационных инноваций.

3. Экологические проблемы

Весомая часть объектов генерации по всей территории России, в частности котельные, работают на угле и мазуте, что приводит к высокому уровню выбросов углекислого газа. По данным Burova et al. (Forthcoming) и Банка России, отрасль электрогенерации является лидером по выбросам CO2 в атмосферу. В частности, свыше 210 млн тонн CO2е ежегодно вырабатывают объекты на угле, свыше 220 млн тонн — объекты на природном газе, свыше 20 млн тонн — объекты на нефтетопливе (мазуте).

Модернизация энергетической инфраструктуры в России

Направления модернизации

Модернизация энергетической инфраструктуры является стратегически важным направлением, определяющим развитие экономики и энергетической безопасности России. По данным экспертов, более 60 % энергетических мощностей в стране требуют обновления.

Модернизация энергетической инфраструктуры в России началась с активизации государственных программ и привлечения частных инвестиций. Основные направления модернизации включают реконструкцию электросетей, обновление генерирующих мощностей и внедрение интеллектуальных технологий управления энергопотреблением.

По данным Минэнерго, к 2030 году планируется провести реконструкцию более 70 % тепловых электростанций и электросетей. Большинство таких объектов были построены более 30 лет назад. Инвестиции в модернизацию энергетической инфраструктуры в 2022 году уже превысили 1,5 трлн рублей, а к 2030 году ожидается рост до 2,5 трлн рублей ежегодно.

Планы вывода и ввода в эксплуатацию мощностей

С целью обновления энергетической инфраструктуры в ближайшие годы планируется вывод части устаревших генерирующих мощностей из эксплуатации. В 2024 году ожидается вывод 271 МВт, в 2025-м — 217 МВт, в 2027-м — 106 МВт. По данным АО «Системный оператор ЕЭС», наибольший объем вывода ТЭС ожидается в 2027-м (1944 МВт) и в 2028-м (833 МВт).

Рис. 2. Структура выводимых из эксплуатации генерирующих мощностей на электростанциях ЕЭС России в 2025–2030 гг. (МВт)

Источник: АО «Системный оператор ЕЭС»

При этом ввод нового оборудования превысит объемы выводимого, а основные его объемы будут приходиться на тепловые электростанции (ТЭС), работающие на ископаемом топливе, а также на возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — ветряные (ВЭС) и солнечные электростанции (СЭС).

Рис. 3. Вводы генерирующих мощностей на электростанциях ЕЭС России в период 2025–2030 гг. (МВт)

Источник: АО «Системный оператор ЕЭС»

Изменение структуры генерирующих мощностей

Реализуемые планы по модернизации генерирующих мощностей изменяют структуру потребляемого топлива. В частности, в 2023 году доля энергии, вырабатываемой на природном газе, увеличилась до 76,5 %, а доля энергии на прочем (альтернативном) топливе — до 0,8 %. При этом доля энергии, вырабатываемой на угле, сократилась до 22 %, на нефтетопливе (мазуте) — до 0,6 %, на торфе — до 0,023 %.

Рис. 4. Динамика доли условного топлива в общем расходе топлива на ТЭС в РФ в 2020–2023 гг. (%)

Под условным топливом понимается единица измерения энергии, равная 29,3 ГДж. Определяется как количество энергии, выделяющееся при сгорании 1 тонны каменного угля.

Источник: Минэнерго, Росстат

В структуре установленной мощности доля атомных электростанций (АЭС) снизится относительно фактических 11,90 % в 2023 году до 11,57 % в 2030 году. Доля тепловых электростанций (ТЭС) снизится относительно фактических 65,97 % в 2023 году до прогнозных 65,02 % в 2030 году. Доля гидроэлектростанций (ГЭС), гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) снизится с 20,24 % до 19,66 %. Доля ветряных и солнечных электростанций (ВЭС, СЭС) возрастет с 1,89 % до 3,75 %.

Рис. 5. Изменение структуры установленной мощности на электростанциях России в период 2023–2030 гг. (%)

Источник: АО «Системный оператор ЕЭС»

Потенциал энергосбережения и повышения энергоэффективности

Россия обладает огромным потенциалом энергосбережения, оцениваемым в 300 млрд кВт·ч ежегодно, что эквивалентно примерно 20 % общего энергопотребления. Эффективное использование этого потенциала может обеспечить экономию более 1 трлн рублей в год, снизить нагрузку на окружающую среду и повысить конкурентоспособность экономики. Основные источники высоких потерь:

1. Устаревшие технологии генерации, характеризующиеся низким КПД.
2. Транспортировка энергии при недостаточности и устаревшем состоянии сетевого оборудования.
3. Неэффективное использование энергии в промышленности и жилом секторе.

Основные направления повышения энергосбережения и роста эффективности

1. Реконструкция объектов генерации:

   • Замена старого оборудования ТЭС на более эффективные газовые турбины. Например, разработка концерном «Силовые машины» газовых турбин серии ГТЭ-65, поставка которых возможна для ряда российских генерирующих компаний уже к 2028 году.
   • Модернизация ГЭС и АЭС с использованием современных технологий безопасности и автоматизации. ПАО «РусГидро» с 2011 года реализует Программу комплексной модернизации (ПКМ) гидрогенерирующих объектов, в рамках которой запланирована замена половины парка турбин, генераторов и трансформаторов ГЭС и ГАЭС концерна. Из инновационных решений — применение дистанционного (удаленного) управления ГЭС установленной мощностью 50 МВт и менее.

   Концерн «Росэнергоатом» внедряет новые подходы к управлению атомными станциями, продолжая совершенствовать «Систему информационной поддержки операторов» (СИПО). Одним из ее ключевых преимуществ является способность интегрироваться с цифровым двойником энергоблока. Это позволяет моделировать возможные сценарии эксплуатации. Помимо уведомления о возникающих проблемах, система формирует рекомендации, опираясь на реальное состояние оборудования и текущий режим работы.

2. Инфраструктурные проекты:

   • Развитие когенерации для одновременного производства тепла и электроэнергии. По данным Аналитического центра при Правительстве РФ, в перспективе до 2025 года прогнозируется ежегодный прирост мощностей когенерации на уровне 2,8 %. А в исследовании Международного энергетического агентства (МЭА) демонстрируется эффективное совмещение технологии когенерации и ВИЭ, в частности биомассы, геотермальной и солнечной энергии, для комбинированной выработки тепла и электричества, а также пара для промышленных процессов.

     Кроме того, технология когенерации, по мнению специалистов МАГАТЭ, призвана повысить рентабельность перспективных малых модульных АЭС, которые могут располагаться в непосредственной близости к потенциальным потребителям.

   • Строительство высоковольтных линий электропередачи с использованием инновационных проводников, снижающих потери. «Россети Московский регион» применяют инновационные провода при реконструкции сетей: сплав и конструкция СИП-3 АНВП обеспечивают большую механическую прочность без роста электрического сопротивления. В сравнении с традиционным проводом СИП-3 АНВП обеспечивает повышение прочности на 8 %, снижение нагрузки на опоры за счет меньшего веса, снижение потерь и повышение качества электроэнергии за счет уменьшения сопротивления провода на 14 %.

3. Интеллектуальные и цифровые системы:

   • Внедрение Smart Grids, обеспечивающих балансировку нагрузки и снижение затрат на эксплуатацию. В рамках программы цифровой трансформации ПАО «Россети» предлагает создание единого информационного пространства на всем жизненном цикле создания стоимости, сочетающего различные методы и инструменты управления данными. В него включены следующие проекты:

     • Оперативно-технологическое и ситуационное управление.
     • Система управления производственными активами.
     • Платформа интеллектуального мониторинга оборудования и ЛЭП.
     • Система оперативного управления работами.
     • Единая платформа реализации услуг и коммерческого учета электроэнергии.
     • Платформа взаимодействия с клиентами.
     • Управление корпоративной архитектурой, данными и аналитикой.

     Интеллектуальные технологии, такие как Smart Grids и IoT, играют важную роль в оптимизации энергосистем. Например, в рамках пилотных проектов в Москве и Санкт-Петербурге внедрены системы интеллектуального управления энергопотреблением, что позволило сократить затраты на 20 %.

   • Использование IoT для мониторинга энергопотребления и прогнозирования пиковых нагрузок. Как пример, компания UMNO digital запустила в начале 2024 года беспроводной энергомониторинг на вагоноремонтном заводе «Техкомплекс» в Самаре. Руководство предприятия в режиме реального времени получает данные о работе цеха ремонта колесных пар, производственной дисциплине и уровне энергопотребления каждой единицы оборудования.

     Для сбора данных используют неинвазивные автономные беспроводные датчики и программное обеспечение собственной разработки UMNO digital. Система анализирует энергопотребление на разных уровнях: от участков, линий и цехов до конкретных единиц оборудования. Руководству завода доступна информация о пиковых нагрузках и распределении энергозатрат между станками. Для автоматизации отслеживания аномальных параметров работы оборудования предусмотрена настройка оповещений. Диспетчеры получат уведомления, если нагрузка станет ниже или выше установленной нормы.

4. Развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Речь идет о построении ветровых (ВЭС) и солнечных станций (СЭС). В рамках обеспечения приоритетных направлений развития электроэнергетики (экологически чистых технологий), по данным схемы и программы развития электроэнергетических систем России на 2025–2030 гг., предполагается ввод в работу 4,5 ГВт ветряных и солнечных электростанций (ВЭС и СЭС) в рамках программы поддержки развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Экономический эффект

Эффективное энергосбережение способно сократить издержки на 1 трлн рублей ежегодно. По оценкам отраслевых экспертов, промышленные предприятия, например, могут экономить до 30 % затрат на электроэнергию благодаря внедрению энергоэффективных технологий. В жилищно-коммунальном секторе экономия достигается за счет автоматизации систем отопления и горячего водоснабжения.

Примеры успешных проектов:

• В Москве был реализован проект автоматизации управления тепловыми сетями, который позволил сократить потери тепла на 12 %. За счет программируемых логических контроллеров компании МЗТА удалось автоматизировать системы теплоснабжения и вентиляции жилищного комплекса «Огни», который расположен в районе Раменки на юго-западе Москвы, состоит из четырех 41-этажных башен и входит в квартал небоскребов бизнес-класса «Событие».
• ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» требовалось создать современную высокоэффективную систему освещения с возможностью дистанционного управления, которая должна обладать наименьшей стоимостью владения и сроком окупаемости менее 3 лет. В результате реализации плановая годовая экономия электрической энергии составила 65 %, а в стоимостном выражении — 5,2 млн руб.

Основные игроки

Лидером рынка по производству электроэнергии является «Росэнергоатом». За последние годы компания вышла на генерацию 214 млрд кВт·ч ежегодно. Существенный вклад в электрогенерацию также вносят «РусГидро» с объемом 141 млрд кВт·ч, «Газпром энергохолдинг» с объемом 140 млрд кВт·ч и «Интер РАО ЕЭС» с объемом 126,7 млрд кВт·ч.

Рис. 6. Основные генерирующие компании (производители электроэнергии) по объему выработки в 2023 г. (млрд кВт·ч)

Источник: данные компаний

Среди электросетевых компаний крупным игроком на протяжении многих лет остаются «Россети». В 2024 году объем полезного отпуска электроэнергии составил 874,8 млрд кВт·ч. Другими участниками рынка с существенно меньшим объемом являются ИЭСК, «Сетевая компания», БЭСК, ОЭК.

Рис. 7. Основные электросетевые компании по полезному отпуску электроэнергии (млрд кВт·ч)

Источник: данные компаний

Первое место по полезному отпуску электроэнергии среди сбытовых компаний занимает «Интер РАО» с объемом 210,4 млрд кВт·ч в 2024 году. Среди крупных игроков также выделяются «Иркутскэнергосбыт», «Татэнергосбыт», «Атомэнергосбыт», «Энергосбыт Плюс». Однако полезный отпуск каждой из них не превышает 30 млрд кВт·ч.

Рис. 8. Основные сбытовые компании по полезному отпуску электроэнергии (млрд кВт·ч)

Источник: данные компаний

Государственные программы поддержки модернизации энергетической инфраструктуры

В последние годы российское правительство активно поддерживает модернизацию энергетической инфраструктуры программами субсидирования, налоговыми льготами и привлечением частных инвестиций. Этот тренд обусловлен необходимостью повышения надежности энергосистемы, сокращения углеродного следа и интеграции возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Правительство России инициировало ряд масштабных программ для стимулирования модернизации, включая:

• Программу модернизации тепловой энергетики, реализуемую на основании Постановления от 25 января 2019 года № 43 в соответствии с поручением Президента РФ. Программа направлена на привлечение инвестиций в обновление устаревшего основного оборудования на электростанциях и предусматривает изменения в ряде нормативных правовых актов правительства. В рамках этих изменений предусмотрены увеличение срока конкурентных отборов мощности с 4 до 6 лет и постепенная индексация ценовых параметров конкурентных отборов мощности на период 2022–2024 гг. Кроме того, планируется проведение отборов проектов модернизации тепловых электростанций, работающих на отечественном (локализованном) оборудовании. Дополнительно утверждены правила определения предельных (минимальных и максимальных) капитальных затрат для реализации таких проектов, а также порядок индексации стандартных величин капитальных затрат, связанных с ними. До 2030 года планируется обновление 47 ГВт мощности в рамках этой программы.
• Национальный проект «Экология», подразумевающий мероприятия по снижению углеродного следа и развитию ВИЭ. Паспорт национального проекта был подготовлен Минприроды России в рамках выполнения Указа Президента РФ от 7 мая 2018 года № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». Документ включает 11 федеральных проектов, среди которых «Чистый воздух» и «Внедрение наилучших доступных технологий».
• Федеральную программу «Цифровая экономика», поддерживающую внедрение цифровых технологий в энергосектор.

Модернизация энергетической инфраструктуры России — это не только стратегическая необходимость, но и значительная возможность для роста и развития. Интеграция передовых технологий, активное участие государства и бизнеса, а также развитие ВИЭ создают основу для повышения энергоэффективности, сокращения издержек и улучшения экологической ситуации. При сохранении текущих темпов модернизации Россия обладает потенциалом стать лидером в области энергоэффективных технологий.

Чтобы эффективно воспользоваться этими возможностями и привлечь инвестиции в проекты модернизации, вы можете обратиться к экспертам Группы «ДЕЛОВОЙ ПРОФИЛЬ». Мы поможем проанализировать доступные государственные программы поддержки, разработать инвестиционную стратегию, подготовить необходимые документы и привлечь финансирование для вашего проекта. Обратитесь за экспертной поддержкой, чтобы успешно реализовать планы в сфере энергетической модернизации!