Велика частка атомної генерації робить енергосистему України негнучкою, а стрімке зростання кількості сонячних та вітрових станцій лише збільшує потребу в балансуванні. Попри те, що цю проблему активно обговорюють ще з 2018 року, конкурс на зведення нових маневрових потужностей досі не оголошено, а питання систем акумуляції не врегулювано законодавчо.

Разом з тим, нові потужності можуть виявитися не найбільш оптимальним рішенням. У країнах Європи, зокрема, більше уваги приділяють реформі енергоринків та їх інтеграції, покращеним системам прогнозування генерації з ВДЕ та відповідальності за небаланси.

Варто врахувати, що будь-який варіант підвищення гнучкості системи пов’язаний із витратами. тобто додатковим фінансовим навантаженням на споживачів. А тому вcі опції потребують ретельного аналізу, наголошують в USAID Проєкт енергетичної безпеки (ПЕБ).

Чому виникла проблема?

Електроенергія не зберігається у системі, вона виробляється та споживається практично одночасно. Тому дуже важливим є баланс – відповідність між виробленою (або імпортованою) та спожитою (або експортованою) енергією. Порушення цієї відповідності спричиняє технічні проблеми в мережі.

Попит на електроенергію ж постійно змінюється: коливання залежать від часу доби, дня тижня, пори року. І система повинна підлаштовуватися під ці коливання, зменшувати або збільшувати виробництво, зберігаючи баланс. 

«Українська енергосистема дуже негнучка. Вона проєктувалася ще за радянських часів зі ставкою на базову атомну генерацію та розрахунком на значні обсяги експорту до країн Східної Європи, – зазначає Всеволод Ковальчук, колишній керівник національного оператора енергосистеми України «НЕК «Укренерго». – Після 1990-х років експорт та внутрішній попит впали, і частка атомної генерації стала дуже великою – понад 50%. Проблема балансування загострилася з 2015 року через низку факторів. Основний – агресія Росії та втрата територій і, відповідно, значної частини попиту для української генерації». 

Переважання атомних електростанцій негативно впливає на гнучкість системи, адже вони працюють в базовому режимі з постійною потужністю та не можуть реагувати на добові коливання попиту. Часті зміни навантаження небажані для безпечної експлуатації реакторів. 

Крім того, потреба в балансуванні зросла з розвитком електростанцій на ВДЕ. Сонячна та вітрова генерація не лише не реагують на коливання попиту, але й потребують додаткового балансування: вони малопрогнозовані, адже залежать від погодних умов. 

За 2019 рік потужність ВДЕ в Україні зросла майже втричі і сьогодні до енергосистеми під’єднано 5,8 ГВт «зелених» потужностей. 79% з них – це сонячні станції. «Всі можливості гнучкості енергосистеми вже вичерпані. Без можливості обмежувати атомну і «зелену» генерацію або нових балансуючих потужностей, саме з технічної точки зору, нам не варто будувати більше станцій з ВДЕ», – зазначає Ковальчук.

Балансуючі потужності

Сьогодні за балансування системи в Україні відповідають гідро- та теплові електростанції, які можуть регулювати власну потужність. Проте балансування «зеленої» генерації вугільними станціями – не найбільш екологічне рішення. Крім того, більшість ТЕС та ТЕЦ в Україні використовують застаріле обладнання. Воно не дозволяє швидко реагувати на зміни попиту та призводить до надлишкового використання ресурсів. 

«Такі енергоблоки не можуть вмикатися та вимикатися за хвилину – їм потрібно кілька годин, – розповідає Ігор Тинний, співзасновник Української асоціації відновлюваної енергетики. – Тому більшість станцій забезпечують гарячі резерви, навіть коли їхня електроенергія не потрібна». 

На заміну таким станціям має прийти високоманеврова генерація; найчастіше сьогодні використовують газопоршневі станції. «За європейськими стандартами такі станції мають забезпечувати 1400 пусків на рік, тобто вимикатися та вмикатися з нуля чотири рази на день. І робити це за кілька хвилин», – зазначає Тинний. 

Ще один варіант балансуючих потужностей – це системи накопичення енергії. Гідроакумулюючі станції (ГАЕС) на території України почали будувати ще в часи СРСР. Вони закачують воду з річки насосами на гору, в штучно створену водойму. А потім спускають цю воду назад через турбіни.

«Гідроакумулюючі станції призначені саме для балансування системи, адже вони споживають більше енергії, ніж виробляють. Але споживають саме тоді, коли вона є у надлишку, коли «Енергоатом» продовжує працювати на повну потужність вночі. І повертають енергію в систему, коли є пік попиту», – пояснює Ігор Тинний.

Сьогодні в Україні працює три гідроакумулюючі станції. Київська – з потужністю 235 МВт у турбінному режимі, недобудована Ташлицька – з потужністю 302 МВт (заплановано 906 МВт) та недобудована Дніпровська – 324 МВт (заплановано 2,3 ГВт). 

За даними «Укргідроенерго» лише Дністровська ГАЕС здатна замістити 200 МВт теплоелектростанцій, а один її блок (зараз збудовано три) забезпечує економію 69 мільйонів м³ газу (26 мільйонів доларів) та 367 тисяч тонн вугілля (33 мільйони доларів) на рік. Тому підприємство працює над залученням міжнародних інвестицій, зокрема, Європейського інвестиційного банку та турецької компанії Ozaltin Holding для добудови цих стацій і спорудження нової Канівської ГАЕС на 1 ГВт. 

Разом з тим, гідроакумулювання – це не єдиний варіант накопичення електроенергії на сьогодні. У світі починають використовувати, наприклад, системи літій-іонних батарей. Найбільший такий проєкт був збудований у 2017 році в Австралії компанією Tesla. Потужність Hornsdale Power Reserve  – 100 МВт. 

В Україні подібних реалізованих проєктів немає. Поки відсутнє навіть правове регулювання систем акумулювання електроенергії. «Вже понад рік учасники ринку наголошують на необхідності прийняти закон щодо впровадження систем накопичення електроенергії, – розповідає Марина Грицишина, голова Комітету Асоціації правників України з питань енергетики, нафти та газу. – І навіть попри його відсутність, учасники ринку вже починають працювати в цьому напрямку». 

Про проєкти з системами накопичення енергії повідомляли ДТЕК, «Миронівський хлібопродукт», «Укргідроенерго». ДТЕК навіть уклав контракт з американською компанією Honeywell на постачання energy storage потужністю 1 МВт. «Проте без державної підтримки та регулювання застосування систем накопичення в Україні почнеться нескоро», – вважає Грицишина.

При цьому, підтримка може обмежуватися необхідними законодавчими та нормативними положеннями щодо зберігання енергії, вважають в USAID. Самі ж компанії повинні мати можливість брати участь у ринку допоміжних послуг. Такий підхід застосовується за межами України для стимулювання розвитку послуг зберігання енергії.  

Що ж до високоманеврових електростанцій, порядок проведення конкурсу був прийнятий у 2019 році. Щороку «Укренерго» розробляє звіт з оцінки відповідності (достатності) генеруючих потужностей. Потім його затверджує НКРЕКП, пропозиції подаються в Міненерго, і, за поданням міністерства, Кабмін приймає рішення про проведення конкурсу.

«За Законом про «Про ринок електричної енергії», переможці конкурсу можуть отримати такі стимули, як плата за послугу із забезпечення розвитку генеруючої потужності, сприяння оформленню прав на землю, застосування механізмів державно-приватного партнерства та надання державної допомоги», – зазначає Марина Грицишина.

Відповідно до Звіту «Укренерго» за 2019 рік (затвердженого у березні 2020), до 2030 року Україна має ввести в експлуатацію додаткові 2 ГВт високоманеврових потужностей з швидким стартом (від 0 до номінальної потужності за 15 хвилин) та 2 ГВт систем акумулювання енергії. Проте досі жодного конкурсу не було оголошено. До слова, звіт потрібен також для визначення річних квот підтримки для аукціонів на ВДЕ.

«Мені складно сказати, чому конкурси досі не проводяться, – зазначає Всеволод Ковальчук. – Або це нелогічні рішення в управлінні галуззю, або лобіювання інтересів певних гравців на ринку. Нові потужності з більшим діапазоном маневрування однозначно будуть витісняти наявні теплові станції. При чому 100 МВт потужності газопоршневої станції замінює 300 МВт вугільної». 

Альтернативні рішення для балансування

Побудова нових потужностей – це не єдиний спосіб збалансувати систему. Альтернативні варіанти акцентують увагу на необхідності оптимізувати увесь балансуючий потенціал вже збудованих станцій та залучити «зелену» генерацію до балансування. USAID Проєкт енергетичної безпеки наразі проводить технічне дослідження гнучкості системи для оператора енергосистеми «Укренерго», попередні результати якого сигналізують про те, що потреба в новій маневровій генерації може виявитись значно нижче зазначеного рівня. 

Організація також займається тестуванням теплових та гідроелектростанцій України для вимірювання та сертифікації наявної маневрової потужності. Завдяки цьому було відкрито ринок допоміжних послуг і, попри швидке поширення ВДЕ, обмеження «зеленої» генерації диспетчерами «Укренерго» у 2020 році залишалося незначним, зазначають в USAID.

Одним із ключових рішень для збільшення маневровості української енергосистеми може стати саме повноцінна робота ринку допоміжних послуг та балансуючого ринку: на ньому виробники та споживачі сплачують за неточний прогноз. Сьогодні, попри високу непрогнозованість, станції з ВДЕ не несуть фінансової відповідальності за небаланси. А її запровадження, хоч і не збільшує гнучкість енергосистеми, стимулює учасників ринку будувати балансуючі потужності або використовувати більш точні системи для прогнозування виробництва енергії. 

Ще один варіант – обмеження певних видів генерації для стабільності енергосистеми. З атомними електростанціями таку ситуацію вже можна було спостерігати навесні: через балансові обмеження «Енергоатом» знижував потужність реакторів або переводив їх у резерв. При цьому зростала частка більш маневрової теплової генерації.

Дивіться також: Чому в Україні обмежують атомну генерацію?

Із «зеленими» станціями це зробити складніше: держава зобов’язана сплатити за всю енергію, вироблену з ВДЕ. Однак с з технічної та економічної точки зору певне обмеження генерації ВДЕ є допустимим варіантом для балансування системи із використанням усіх можливих варіантів при оптимізації загальних витрат, зазначають в USAID.

Частину проблеми може вирішити також управління попитом. У цьому варіанті не генерація реагує на потребу в електроенергії, а промислові підприємства за командою диспетчера збільшують або зменшують свою потужність залежно від ситуації в енергосистемі. 

«Я вважаю це більш перспективним рішенням для України, адже воно потребує менше капіталовкладень і може бути реалізоване швидко,  – розповідає Ковальчук. – Німеччина, наприклад, планує до 2030 року половину балансування здійснювати саме через попит. У нас, на жаль, я не бачу зацікавленості зі сторони великого бізнесу: феросплавних заводів, хімічної промисловості тощо. Але все ж можна залучити середні та малі підприємства до такого балансування».

Саме ці варінати варто врахувати перед розгортанням систем зберігання енергії за допомогою акумуляторних батарей та створенням нових генеруючих потужностей, вважають експерти USAID Проєкту енергетичної безпеки. Без порівняльного технічного та економічного аналізу різних варіантів, наприклад, покращення механізму ціноутворення на допоміжні послуги, використання регулювання попиту, обмежене скорочення генерації з ВДЕ з компенсацією відповідно до закону тощо, неможливо обрати оптимальний варіант для балансування системи. А це, в свою чергу, може прямо перекласти невиправдане фінансове навантаження на кінцевих споживачів.

Даний медіа проєкт став можливим завдяки підтримці американського народу через Агентство США з міжнародного розвитку, наданій через USAID Проєкт енергетичної безпеки (ПЕБ). Грантоотримувач Проєкту - Журнал Хмарочос несе повну відповідальність за зміст публікацій, який не обов`язково відображає позицію USAID або Уряду Сполучених Штатів Америки.