Недостатки использования показателя LCOE (приведенная стоимость электроэнергии) при сравнении разных технологий генерации электроэнергии хорошо известны. Сравнение LCOE является упрощенным подходом, поскольку не учитывает специфику технологий, их влияние на функционирование энергосистемы в целом.
Возобновляемые источники энергии (солнце и ветер) зависят от погоды; паровые турбины, работающие на атомных или угольных электростанциях, имеют определенные ограничения по гибкости, а газовые турбины могут работать более гибко. Все эти свойства правильно бы было оценивать.
В исследовании, опубликованном в научном журнале Energy, вводится новый показатель SLCOE (системная LCOE). «В то время как LCOE является функцией только соответствующей технологии, SLCOE является функцией как технологии, так и контекста энергетической системы, в которой она работает», — сообщают авторы.
Сразу отмечу, что вопросы интеграционных или системных расходов в связи с ВИЭ поднимаются давно. Например, мы публиковали материал «Интеграция ВИЭ в энергосистему: практика, мифы и легенды» — большой обзор документов МЭА середины прошлого десятилетия по данной теме. Или в 2017 году разбирали большой британский доклад «Влияние технологий генерации на энергосистему в целом», который не дал каких-то конкретных значений, поскольку «любая количественная оценка затрат существенно зависит от базового сценария, который используется». Министерство энергетики США давно рассчитывало помимо LCOE также «устраненные затраты» (avoided cost) – показатель LACE и т.д.
Посчитать системные расходы «вообще», «в целом», вывести какую-то среднемировую стоимость невозможно, поскольку мы имеем дело со множеством постоянно меняющихся переменных. Можно делать попытки в контексте отдельных энергосистем.
Так же и в новой работе подчеркивается, что показатель SLCOE не имеет смысла в отрыве от конкретной энергосистемы.
В исследовании взята Дания в качестве примера нынешней и будущей (климатически-нейтральной энергосистемы) энергетической системы. «Таким образом, некоторые выводы специфичны для случая Дании. Тем не менее, теоретические и методологические выводы являются общими».
LCOE и SLCOE были рассчитаны для каждой из технологий двух типов энергосистем: 1) «только электроэнергетика» (примерно соответствует нынешнему состоянию), а также 2) энергетическая система будущего климатически нейтрального общества, где электроэнергетика плотно «пересекается» с другими секторами конечного потребления энергии.
При этом оценивалась SLCOE 1) для случаев, когда одна технология вырабатывает всю электроэнергию; 2) для комбинации технологий, обеспечивающей самые низкие затраты.
Системные затраты состоят из стоимости «избыточных» мощностей, электролизеров и хранения водорода, резервных мощностей, стоимости дополнительного горячего резерва и стоимости систем передачи.
Неудивительно, что в случае, если солнечная генерация вырабатывает всю электроэнергию — это получается самым дорогим вариантом (самый низкий LCOE, но чрезвычайно высокие системные затраты). Самым дешевым вариантом из отдельных технологий с учетом системных расходов является газовая генерация (ПГУ).
А вот если мы возьмём оптимальную комбинацию технологий, вырисовывается следующая картина (напомню, для случая Дании): офшорная ветроэнергетика (66%), солнечная энергетика (8%), ПГУ (26%). При этом газовые электростанции могут работать как на природном газе, так и на биометане.
Эти результаты для системы «только электроэнергетика» представлены на верхнем графике.
Отмечу, что предположения по стоимости отдельных технологий взяты авторами из докладов МЭА 2023 и 2024 года (IEA WEO), а также не самых свежих работ Датского энергетического агентства, что может накладывать некоторый «отпечаток» на расчеты.
В случае энергетической системы в климатически-нейтральном обществе системные расходы каждой технологии значительно ниже, чем в системе «только электроэнергетика». Это связано с множеством новых и более оптимальных вариантов интеграции:
Авторы делают следующие выводы:
— решения, в которых одна технология (ядерная энергетика, солнечная фотоэлектрическая или ветровая энергетика) поставляет всю электроэнергию для всей системы, характеризуются высокими системными затратами. Поэтому нужно сочетать технологии.
— В таких странах, как Дания, с доступными ветровыми и солнечными ресурсами, ядерная энергетика, похоже, не является частью оптимального по стоимости решения, ни в сегодняшних энергетических системах, ни в будущих системах климатически нейтральных обществ (даже без учёта стоимости хранения ядерного топлива и альтернативных издержек, связанных с планированием и строительством АЭС, которые занимают гораздо больше времени, чем для объектов ВИЭ).
Наконец отметим, что сегодня в мире накоплены значительные объемы данных, свидетельствующие о низкой стоимости гибридных объектов генерации (солнечные электростанции плюс накопители), обеспечивающих, так сказать, «высокую степень интеграции» переменных ВИЭ в энергосистему. Возьмём, скажем, Индию, где по результатам конкурсных отборов установлены тарифы на уровне 3 центов США за киловатт-час для СЭС с четырехчасовыми накопителями. Эти данные в работе не учитывались, поскольку речь шла о конкретном случае Дании.
Читайте также: Перспективы солнечной энергетики в мировой энергосистеме 2050 года.