Современное состояние развития возобновляемой энергетики России

21.03.2022 JeeesAdmin 2022-01 0

Бутузов Виталий Анатольевич[0000-0003-2347-9715]

Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина, Краснодар, Россия

E-mail:butuzov@newmail.ru

Аннотация. Представлены данные Международного агентства возобновляемой энергетики REN21 и Института экологических технологий  AEE INTEC (Австрия). В 2020 году отмечено лидерство гидроэнергетики (1170 ГВт; 4370 ТВт·ч/год); на втором месте ветроэнергетика (743 ГВт; 1743 ТВт·ч/год); далее солнечная энергетика (708 ГВт; 901 ТВт·ч/год); биоэнергетика (602 ТВт·ч/год); геотермальная энергетика (14 ГВт; 947 ТВт·ч/год). В теплогенерации на первом месте энергия биомассы (4323 ТВт·ч/год); солнечные тепловые станции (501 ГВт; 407 ТВт·ч/год); геотермальные станции теплоснабжения (108 ГВт; 284 ТВт·ч/год). В России на 01.01.2021 г. установленная мощность и выработка электрической энергии для всех электростанций страны составляли соответственно: 245,3 ГВт (100%) и 1047 ТВт·ч/год (100%); в том числе  ГЭС – 50 ГВт (20,35%), СЭС – 1,7 ГВт (0,7%) и 1,98 ТВт·ч/год (0,8%); ВЭС — 1,03 ГВт (0,42 %) и 1,38 ТВт·ч/год (0,5%). Общая установленная мощность ВЭ РФ составила 52,73 ГВт (21,47%), выработка электрической энергии – 210 ТВт·ч/год (20,1%) при выработке в 2020 г. всеми электростанциями России 1047 ТВт·ч/год (100%). Описано состояние российского рынка возобновляемой энергетики, роль правительства в его формировании и регулировании. Представлены результаты деятельности в 2020 г. малой гидроэнергетики (1182 МВт), солнечного теплоснабжения (70 МВт), геотермальной энергетики (электрогенерации — 84 МВт, 428 тыс. МВт·ч/год; теплогенерации — 110 МВт, 280 тыс. МВт·ч/год), БиоЭС – 65200 МВт·ч/год, биотеплогенерации – 25721 ГВт·ч/год.

Ключевые слова: возобновляемая энергетика, электроэнергетика, теплоэнергетика, гидроэнергетика, ветроэнергетика, геотермальная энергетика, солнечная энергетика, биоэнергетика, возобновляемая энергетика в России, энергетический рынок России.

1. Введение

Развитие возобновляемой энергетики (ВЭ) является одним из ведущих трендов мировой энергетики. В области электрогенерации на основе ВИЭ в 2020 г., по данным Международного агентства возобновляемой энергетики REN21 (www.ren21.net) и Института экологических технологий AEE INTEC (www.aee-intec.at) наибольший вес имеет гидроэнергетика: установленная мощность 1170 ГВт, годовая выработка – 4370 ТВт·ч/год. Для ветроэнергетики эти значения составляют соответственно 743 ГВт и 1743 ТВт·ч/год, для солнечной энергетики – 708 ГВт и 901 ТВт·ч/год, для биоэнергетики выработка электрической энергии составила 602 ТВт·ч/год, для геотермальной энергетики при установленной мощности 14 ГВт, годовая выработка 947 ТВт·ч/год. В области теплоснабжения, по данным тех же организаций на 2020 год, первое место принадлежит теплогенерации на основе энергии биомассы – 4323 ТВт·ч/год. Установленные мощности и выработки тепловой энергии солнечного теплоснабжения составили 501 ГВт и 407 ТВт·ч/год, геотермального теплоснабжения: 108 ГВт и 284 ТВт·ч.

          Развитие возобновляемой энергетики в России осуществляется на основании закона № 35-ФЗ «Об электроэнергетике», поправки в который с 2007 г. до 2021 г. регламентируют сооружение ветроэлектростанций (ВЭС), солнечных электростанций (СЭС), малых гидроэлектростанций (МГЭС) и других видов ВЭ. Статистика установленных мощностей и выработанной электрической энергии электростанциями России в 2020 г представлена в отчете функционирования Системного оператора ЕЭС России АО «СО ЕЭС» (www.so-ups.ru). На 01.01.2021 г. суммарная установленная мощность всех электростанций страны составляла 245,3 ГВт (100%), в том числе гидроэлектростанций (ГЭС) – 50 ГВт (20,35%), солнечных электростанций  — 1,7 ГВт (0,7%); ветроэлектростанций — 1,03 ГВт (0,42%). Таким образом, возобновляемая энергетика РФ имела общую установленную мощность – 52,73 ГВт или 21,47 % от суммарной мощности всех электростанций страны. При общей выработке всеми электростанциями за 2020 год 1047 ТВт·ч (100%) возобновляемой энергетикой было произведено 210 ТВт·ч (20,1%), в том числе ГЭС – 207,4 ТВт·ч, (98,7%),  СЭС 1,98 ТВт·ч (0,8%), ВЭС-1,38 ТВт·ч (0,5%). Официальная статистика по установленной мощности теплогенераторов с использованием ВИЭ и выработанной ими тепловой энергии в 2021 г в России отсутствует. В 2021 г. изменился критерий отнесения ГЭС к малым гидроэлектростанциям. Постановлением Правительства РФ от 01.06.2021 г. № 1446-Р это значение увеличено до 50 МВт.

2. Рынок возобновляемой энергетики

    Современный рынок ВЭ создавался с 2007 г. внесением изменений в закон № 35-ФЗ от 26.03.2003 г. «Об электроэнергетике». Постановлением Правительства РФ от 23.0.1.2015 г. № 47 был определен действовавший до 2021 г. порядок поддержки ВИЭ на оптовом и розничном рынках электроэнергии, а также в территориально изолированных энергорайонах (План «ДПМ-ВИЭ-1,0»). Инвесторы на оптовом рынке определялись Администратором торговой системы  (АТС) на конкурсной основе по двум критериям  — капзатратам на 1 кВт, проценту локализации производства и коэффициенту использования установленной мощности (КИУМ). Правительство обязало региональные сетевые компании закупать  электроэнергию ВЭ для компенсации до 5 % прогнозируемых потерь в электрических сетях. С победителями конкурса заключались договора с гарантией рентабельности 12 % и с выгодными тарифами на вырабатываемую энергию.

    В 2021 г. распоряжением Правительства РФ № 1446-Р от 01.06.2021 г. были внесены новые изменения в закон № 35-ФЗ от 26.03.2003 г. «Об электроэнергии» с утверждением нового плана «ДПМ-ВИЭ-2,0». Его срок  увеличен до 2035 г., а мощность электрогенерации с использованием ветровой, солнечной и малой  гидравлической энергии возросла до 12 ГВт. Новым критерием стал показатель эффективности электростанции (одноставочной цены) вместо ранее действовавших удельных капвложений на 1 кВт мощности. Требования ДПМ-ВИЭ-2,0 предусматривают также возможность изменения установленной мощности, ужесточение требований по изменению местонахождения.

    На розничном рынке электрической энергии для регулирования возобновляемой энергетики Постановлением правительства РФ № 1298 от 29.08.2020 г. отбор проектов  ВЭ для Схем и программ развития электроэнергетики регионов (СИПР) производится по плановой стоимости 1 МВт·ч (одноставочному тарифу). Сетевые компании обязаны заключать договоры купли-продажи электроэнергии с инвестором ВЭ, включенным в СИПР  до ввода электростанции в эксплуатацию.

    Для территориально удаленных энергорайонов в 2020 г. Минэнерго РФ разработал план модернизации неэффективных электростанций в 23 регионах страны с общей установленной мощностью 791 МВт, большая часть (70%) которых находится в Якутии, Камчатском и Красноярском краях, Ямало-Ненецком АО. АНО «Агентство Дальнего Востока по привлечению инвестиций  и поддержке экспорта» разработало Концепцию по привлечению частных инвестиций в развитие распределенной энергетики на изолированных и труднодоступных территориях. ПАО «РусГидро» в 2020 г. организовало конкурс по развитию распределенной энергетики в Якутии на основе энергосервисных контрактов. Его победителем стало ООО «Комплексные энергетические решения». Договор с ним предусматривает строительство шести солнечно-дизельных электростанций  общей  мощностью СЭС – 2,3 МВт. 

    28.09.2021 г. Наблюдательный совет Ассоциации «НП Совет рынка» одобрил разработку системы добровольного использования в России различных видов «зеленых» инструментов для  подтверждения производимой электроэнергии на основе ВИЭ  взамен двухсторонних договоров и сертификатов международной системы I-REC. С 2018 г. в России уже заключались также свободные двухсторонние договора. В 2021 г. они были подписаны с компанией Procter&Cambal (Тульская область), ПАО «Щекиназот» (Тульская область). Потенциальный рынок таких сертификатов оценивается  в 224 млн.МВт·ч.

    Перспективы рынка ВЭ в микроэлектрогенерации в ближайшие пять лет оцениваются в 150-200 МВт·ч в год. Законом № 471-ФЗ от 27.12.2019 г. предусмотрена установка микрогенерации в том числе ВЭ у частных и юридических лиц с возможностью продажи излишек электроэнергии в электросети. Постановлением правительства РФ № 299 от 02.03.2021 г. регламентирован механизм реализации этого закона.

3. Солнечная энергетика

Солнечная энергетика в России развивается  по двум основным направлениям: электроэнергетика с прямым преобразованием солнечного излучения в электрическую энергию (фотоэнергетика) и солнечное теплоснабжение. Фотоэнергетика в основном представлена сетевыми СЭС, автономными и солнечно-дизельными СЭС. Россия имеет также развитую космическую солнечную энергетику [3]. В настоящее время лидером возобновляемой энергетики России является сетевая фотоэнергетика. На 01.01.2021 г. установленная электрическая мощность  сетевых СЭС составляла 1700 МВт, а за 2020 г. ими было выработано 1,980 ТВт·ч [1]. Основными инвесторами сооружения сетевых СЭС являются ГК «ХЕВЕЛ» (743 МВт), ООО «СОЛАР СИСТЕМС» (365 МВт), ПАО «Т-ПЛЮС» (190 МВт). ГК «ХЕВЕЛ» основное производство фотоэлектрических модулей (ФЭМ) имеет в г. Новочебоксарске в Чувашии. В 2020 г. этот инвестор построил СЭС общей мощностью 189 МВт, в т.ч. в Калмыкии – Малодербетовскую СЭС (45 МВт), третью очередь Яшкульской СЭС (25 МВт), в Саратовской области – Дергачевскую СЭС (25 МВт), в Бурятии Торейскую СЭС (45 МВт), в Омской области – Нововаршавскую СЭС (30 МВт).  В 2021 г. введена в эксплуатацию вторая очередь СЭС «Лукойл – Волгоград нефтепереработка» (20 МВт). Вторым по объемам строительства СЭС инвестором в России является ООО «СОЛАР Системс», производство ФЭМ которого расположено в г. Подольске Московской области. В 2020 г. этой организацией были введены в эксплуатацию СЭС общей мощностью 105 МВт, в т.ч. в Волгоградской области СЭС «Светлая» (25 МВт), СЭС «Лучистая» (25 МВт), СЭС «Астерион» (15 МВт); в Башкирии – «Стерлибашевская» СЭС (25 МВт); в Ставропольском крае – шестая очередь Старомарьевской СЭС (15 МВт), СЭС «Медведица» (25 МВт). На третьем месте среди инвесторов ПАО «Т-ПЛЮС». В 2020 г. оно ввело в эксплуатацию в Оренбургской области СЭС «Сатурн» (30 МВт) с двухсторонними фотоэлектрическими модулями.

Солнечное теплоснабжение в отличии от советского периода в современной России практически не развивается [4]. Установленная мощность гелиоустановок в 2020 г. оценивалась около 70 МВт [5]. Исследованиями по этому направлению солнечной энергетики занимаются Объединенный Институт высоких температур (ОИВТ) РАН [6], лаборатория ВИЭ МГУ им. Ломоносова [7], Кубанский государственный аграрный университет [8]. Проектирование гелиоустановок в основном ведут ООО «Новый Полюс» (г. Москва), ООО «Энерготехнологии-Сервис» (г. Краснодар). Солнечные коллекторы (СК) производит по  полному технологическому циклу, в т.ч. абсорберы, ООО «Новый Полюс»: жидкостные плоские и трубчатые вакуумные; воздушные и комбинированные СК. АО «ВПК «НПО Машинострения» производит сборку  жидкостных плоских СК «Сокол-Эффект» из импортных комплектующих с медными и алюминиевыми абсорберами.

4. Ветроэнергетика

В России в настоящее время развитие получили преимущественно сетевые ВЭС. В небольшом количестве сооружаются ветродизельные станции (ВДС) и малые ветроэлектрические установки (ВЭУ) единичной мощностью до 50 кВт. На 01.01.2021 г. по данным [1] суммарная установленная мощность сетевых ВЭС составляла 1030 МВт, а выработка электрической энергии за 2020 год – 1,38 ТВтч. Тремя основными инвесторами на рынке ветроэнергетики являются: Фонд развития ветроэнергетики (ФРВ), АО «НоваВинд», партнерство ПАО «ЭНЕЛ-РУС» и формы «Симменс-Гамеса». Учрежденный УК «РосНАНО» и ПАО «Фортум» ФРВ взял за основу редукторную схему ВЭУ датской фирмы «Vestas» и с 2019 г. развернул производство гондол в г. Нижний Новгороде, лопастей в г. Ульяновске, башен в г. Таганроге. На 01.01.2021 г. ФРВ построил ВЭС общей мощностью 599 МВт. В 2020 г. им были в Ростовской области  построены Каменская (100 МВт), Сулинская (100 МВт), Гуковская (100 МВт), первая очередь Казачей ВЭС (50 МВт); в Калмыкии – Салынская (100 МВт) и Целинская ВЭС (100 МВт). В 2021 г. велось строительство ВЭС в Волгоградской и Астраханской областях общей мощностью 445 МВт. До 2024 г. ФРВ планирует строительство ВЭС  суммарной мощностью 1800 МВт.

Вторая по объемам сооружения ВЭС компания  АО «НоваВинд», утвержденная ГК «Росатом» имеет базовую безредукторную конструкцию датской фирмы «Lageway». Она с 2020 г. организовала производство генераторов, гондол, ступиц, обтекателей на заводе «Атоммаш» в г. Волгодонске, а башен на заводе «Ветростройдеталь» в том же городе. В 2020 г. АО «НовоВинд» построило – Адыгейскую ВЭС мощностью 150 МВт, а в 2021 г. самую мощную на 01.10.2021 г. российскую ВЭС — Кочубеевскую в Ставропольском крае мощностью 201 МВт. До 2024 г.  АО «НовоВинд» планирует сооружение ВЭС суммарной мощностью 1000 МВт.

Третье по объемам строительства ВЭС — Партнерство ПАО «ЭНЕЛ-РУС»  и  фирмы «Симменс-Гамеса» за основу приняло редукторную схему ВЭС фирмы «Симменс-Гамеса» и в 2019 г. организовало сборочное производство в г. Санкт-Петербурге. На 01.01.2021 г. Партнерство построило ВЭС общей мощностью 90 МВт, а до 2024 г. планирует сооружение 300 МВт ВЭС.

В северных и труднодоступных районах в составе изолированных энергосистем работают ветродизельные станции (ВДС) [9]. В Камчатском крае на острове Беринга с 1996 г. эксплуатируется Никольская ВЭС мощностью 550 кВт, на Камчатке  работает Усть-Камчатская ВДС мощностью 1175 кВт и с 2013 г. Октябрьская мощностью 3300 кВт. На Курильском острове Кунашир с 2015 г. успешно эксплуатируется Новиковская мощностью 450 кВт. В Якутии в пос. Тикси в 2018 г. построена ВДС мощностью 900 кВт. В изолированных энергосистемах работают сотни малых ВЭУ единичной мощностью менее 50 кВт отечественного и зарубежного производства. В России такие ВЭУ разрабатывают и выпускают около десятка частных фирм. Особенности их конструкций приведены в статье [10]. Российская научная ветроэлектрическая школа выполнила исследования ветроэнергетического потенциала страны. Для сооружения сетевых ВЭС эту работу ведет в т.ч. д.т.н. В.Н.Николаев [11]. Для ВДС в Арктике, в условиях ограниченной климатической информации разработкой арктических ВЭУ занимается д.т.н. В.В.Елистратов [12]. Разработкой малых ВЭУ занимается к.т.н. С.В.Грибков [10]. Исследования работы ВЭС и ВДС в составе энергосистем выполняет д.т.н. П.В. Илюшин  [13].

5. Малая гидроэнергетика

В Справочнике [14], подготовленном ПАО «РусГидро» и Ассоциацией «Гидроэнергетика России» по состоянию на 01.01.2018 г. представлены полный перечень всех гидроэлектростанций страны, в том числе единичной установленной мощностью менее 50 МВт, относимых по Постановлению правительства РФ от 01.06.2021 г. к малым ГЭС (МГЭС). 203 МГЭС имеют общую  установленную мощность 1182 МВт, в том числе 20 станций мощностью от 25 до 50 МВт суммарно 700 МВт, 102 МГЭС мощностью от 10 до 25 МВт (суммарно 287 МВт), 81 МГЭС мощностью до 10 МВт (суммарно 153 МВт). По данным Отчетов о функционировании ЕЭС России, подготовленных Системным оператором (www.so-ups.ru) за 2018-2020 гг. в 2020 г. введены в эксплуатацию МГЭС общей мощностью 20,85 МВт: Усть-Джегутинская  (5,6  МВт), Верхнебалкарская (10 МВт), Барсуковская (5,25 МВт). Таким образом, на 01.07.2021 г. суммарная установленная мощность российских МГЭС составляла 1182 МВт. При реализации плана «ДПМ-ВИЭ-1,0» на конкурсном отборе в 2020 г. были отобраны  проекты МГЭС общей мощностью 45,6 МВт, из которых на 01.07.2021 г. было введено 21 МВт. В 2021 г. велось строительство  четырех МГЭС: в Карачаево-Черкессии (Красногодская № 1, № 2); в Кабардино-Балкарии (Псыгансу), в Чечне (Башенная), с суммарной установленной мощностью 70 МВт. После утверждения в 2021 г. программы «ДПМ-ВИЭ-2,0» основными инвесторами МГЭС являются: ПАО «РусГидро» (100 МВт), АО «Норд Гидро» (48,8 МВт); ООО «Южэнергострой» (23,7 МВт); АО «Энергомаш» (16 МВт), ПАО «ТГК-1» (16,5 МВт);   En+Group (8,1 МВт).

          Проектирование и строительство МГЭС в России в основном выполняют ПАО «РусГидро» (г. Москва), МНТО «ИНСЭТ» (г. Санкт-Петербург). Последнее предприятие разработало типоразмерный ряд гидроагрегатов для мини и малых ГЭС единичной мощностью до 6,0 МВт и микро ГЭС мощностью от 10 до 100 кВт и, таким образом, выполняет комплекс работ по созданию малых ГЭС: разработку бизнес-планов, ТЭО, проектной документации, монтаж, пуско-наладку. С 1993 г. МНТО «ИНСЭТ» было построено 92 малых ГЭС с 200-ми гидроагрегатами суммарной установленной мощностью 23 МВт в том числе в России: 33 станции общей мощностью 11 МВт. Заказчикам поставлено для монтажа собственными силами 170 комплектов МГЭС единичной мощностью до 330 кВт с гидроагрегатами пропеллерного типа. Всего МНТО «ИНСЭТ» разработало и производит пять типоразмеров гидроагрегатов с пропеллерными турбинами мощностью от 100 до 1800 кВт, четыре типоразмера гидроагрегатов с радиально-осевыми турбинами мощностью от 550 до 5600 кВт, четыре типоразмера гидроагрегатов с ковшовыми турбинами мощностью от 145 до 6000 кВт.

В 2019-2020 гг. обществом были выполнены обследования и подготовлены технические предложения по восьми российским МГЭС общей мощностью 15 МВт, разработаны ТЭО сооружения МГЭС мощностью 2 МВт на Курильском острове Парамушир, три проекта реконструкции МГЭС, введены в эксплуатацию восемь гидроэлектростанций, в том числе для Мосводоканала и питьевого водовода в Адыгее.

6. Геотермальная энергетика

В России развитие получили как геотермальные электростанции (ГеоЭС), так и геотермальное теплоснабжение. Разведанные запасы четырех геотермальных пароводяных месторождений оцениваются в 40,7 тыс.м3/сут., а 62 геотермальных водяных – в 268,2 тыс. м3 /сут. [15]. В 2019 г. в стране эксплуатировались четыре пароводяных и 26 водяных месторождений, на которых работали 161 геотермальная скважина. Добыча геотермального пара в 2020 г. составляла 12,6 млн. т/год, а геотермальной воды 20,2 млн. м3/год [16]. Установленная мощность российских ГеоЭС  составляет 84 МВт, а выработка электрической энергии  в 2020 г. – 0,421 ТВт·ч/год. Геотермальное теплоснабжение России  имеет суммарную установленную мощность 110 МВт, а выработка тепловой энергии в 2019 г. составляла 280 тыс. МВт·ч/год [16]. 

          Исследованиями геотермальных ресурсов в основном занимаются Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного научного института РАН в г. Петропавловск-Камчатский [17] и Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики ОИВТ РАН в г. Махачкале [18]. Добычей геотермальных ресурсов на Камчатке занимаются АО «Тепло Земли» (г. Петропавловск-Камчатский), в Дагестане – ООО «Геоэкопром» (г. Махачкала), в Краснодарском, Ставропольском краях, в Адыгее – АО «Нефтегазгеотерм» (пос. Мостовской, Краснодарский край).

          Исследованиями по созданию ГеоЭС в России занимается ООО «Геотерм-М» (г. Москва), а разработкой и изготовлением оборудования для них АО «Калужский турбинный завод» [19]. Компетенциями по проектированию геотермального теплоснабжения обладают ООО «Геотерм-М» и ООО «Энерготехнологии-Сервис». Эксплуатацию ГеоЭС осуществляют филиал «Возобновляемая энергетика» ПАО «Камчатскэнерго», а геотермального теплоснабжения на Камчатке АО «Тепло Земли», в Дагестане – ООО «Геоэкопром» [20].

7. Биоэнергетика

Закон № 35-ФЗ от 21.02.2003 г. «Об электроэнергетике» в редакции от 29.12.2017 г. предусматривает использование ВИЭ в т.ч. биомассы, включающей в себя специально выращенные для получения энергии растения, в т.ч. деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива; биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных шахтах.

В новом плане развития возобновляемой энергетики до 2035 г. (ДПМ ВИЭ 2,0), утвержденным Постановлением правительства РФ от 01.06.2021 № 1446-Р не установлены задания по генерации электроэнергии на основе биомассы. По результатам 2020 г.  Ассоциации «НП Совет рынка» (www.np-sp.ru) в 2020 г. выработка электроэнергии на БиоЭС на оптовом и розничном рынках, подтвержденных сертификатами, составила 65,2 ГВт·ч/год, в т.ч. на основе биомассы и ее отходов – 39,03 ГВт·ч/год; биогаза – 25,06 ГВт·ч/год; свалочного газа – 1,15 ГВт·ч/год. По установленной мощности БиоЭС обобщенные данные отсутствуют. В перечне квалифицированных объектов Минэнерго РФ (www.minenergo.gov.ru),  на 01.10.2021 г. работающих на основе биомассы и отходов указана только МиниТЭЦ «Белый Ручей» в Вологодской области, установленной электрической мощностью 6 МВт и тепловой – 49 МВт, работающая на отходах древесины. С 2009 г. в городах Морозовск и Миллерово Ростовской области работают две МиниТЭЦ мощностью по 6 МВт, с сжиганием лузги подсолнечника. В указанном перечне Минэнерго РФ приводятся данные только двух БиоЭС на основе сжигания биогаза. Работающая с 2012 г. биогазовая станция (БГС) «Байцуры» мощностью 1 МВт построена в селе Грузкое Белгородской области. В той же области в Лучковском сельском поселении работают две БГС мощностью 3,6 МВт. В числе квалифицированных объектов также БиоЭС на свалочном газе полигона ТБО в пос. Новый Свет Ленинградской области.

Для теплоснабжения в России применяются в основном следующие виды биомассы дрова, отходы древесины и сельскохозяйственного производства. Согласно Стратегии развития лесного комплекса РФ до 2030 [21] в 2019 г. в стране было заготовлено 14 млн. плотных м3 дров. При их удельном весе 650 кг/м3 общий вес составил 9,1 млн.т. При средней теплотворной способности дров 4,5 кВт·ч/кг и КПД их сжигания в печах и котлах 60% общее количество тепловой энергии в 2019 г. составило 25 тыс. ГВт·ч/год. По данным О. Ракитовой [22] из общего количества отходов лесозаготовки — 23 млн. т и деревопереработки – 20 млн. т для использования в теплоснабжении актуальны топливная щепа, топливные брикеты и пеллеты (топливные гранулы). Топливная щепа в России пока не получила широкого применения. Производством топливных брикетов в 2019 г. в России занимались 280 предприятий с годовым объемом производства 450 тыс. т при внутреннем потреблении 230 тыс. т [23], что при их теплотворной способности близкой к дровам и при КПД сжигания в котлах 76% эквивалентно 645 ГВт·ч/год. Пеллеты (топливные гранулы) в 2019 г. в России производились на 300 заводах в объеме 1,9 млн. т [1] (в 2020 г.-2,2 млн. т [22]) при внутреннем потреблении не более 5% [24]. При их теплотворной способности близкой к дровам и КПД сжигания в котлах 80% общее годовое количество тепловой энергии составляло в 2019 г. 76 ГВт·ч/год. Таким образом, суммарное количество тепловой энергии при сжигании дров, топливных брикетов и пеллет в 2019 г. составило 25721 ГВт·ч/год, при  этом  доля дров — 97%.

Крупнейшие котельные на древесных отходах работают на  заводах швейцарской фирмы «Swiss Krono» в п. Ветлужный Шарьинского района Костромской области мощностью 96 МВт и шведской фирмы «ИКЕА» в деревне Подберезье Новгородской области мощностью 85,5 МВт [25]. Наибольшее количество котельных на дровах и отходах работают в Архангельской области. В 2019 г. по данным сайта www.infobio там эксплуатировались 650 котельных установленной мощностью 3000 МВт (100%), в т.ч. 420 на дровах общей мощностью 1110 МВт (37%), в которых ежегодно сжигалось 260 тыс. т топлива. В этом регионе работает самая мощная в России пеллетная котельная в пос. Катунино Приморского района мощностью 20 МВт. Древесное топливо активно используется в соседних с Архангельской областью Карелии, Вологодской, Ярославской, Костромской областях. В пос. Импилахти в Карелии ООО «Сетлес» с 2007 г. эксплуатирует котельную со сжиганием древесной коры мощностью 10 МВт с котлами финской компании «Вяртелла». В Хабаровском крае из 400 муниципальных котельных на древесине работают 60 котельных (15%) общей мощностью 107 МВт.

В России технологии сжигания дров и древесных отходов развивались с 1930–х годов в основном двумя научными центрами: ВТИ в г. Москве и ЦКТИ им. Ползунова в г. Санкт-Петербурге [26]. Там были разработаны конструкции котлов с неподвижными и механическими колосниковыми шахтными топками и с факельным сжиганием измельченного топлива. В  этих котлах в основном применяются две технологии: прямого сжигания и пиролиза. В 2021 г. в стране котлы на дровах, пеллетах, брикетах, древесных отходах производились десятком заводов. Например, компания «Автоматик-Лес» в г. Коврове Владимирской области (www.avtomaticles.ru) выпускает котлы на  опилках, щепе, коре и древесных отходах тепловой мощностью от 200 кВт до 10 МВт; пеллетные автоматизированные котлы мощностью от 15 до 250 кВт, самоочищающие пеллетные горелки.

8. Выводы

1. Российский рынок ВЭ в области электрогенерации создан в основном мерами государственного стимулирования по программе «ДПМ-ВИЭ-1» с гарантированными сроками окупаемости. В новом плане «ДПМ-ВИЭ-2» до 2035 г. предусмотрено развитие   также как и в предыдущем только СЭС, ВЭС и МГЭС. В то же время в России успешно работают несколько ГэоЭС, стоимость электроэнергии которых вдвое ниже топливных ТЭС (Мутновская ГеоЭС, Камчатка). Там же  разведаны перспективные геотермальные месторождения, выполнены проекты развития ГеоЭС. Одной из проблем реализации плана «ДПМ-ВИЭ-1» являлись низкие темпы строительства МГЭС, что во многом объясняется  существенно большей, чем для СЭС и ВЭС доли строительно-монтажных работ в структуре их сметной стоимости

В настоящее время в стране не организован рынок развития теплоснабжения с использованием ВИЭ. Меры государственной поддержки не приняты и не определено министерство, ответственное за эту теплогенерацию. При больших объемах использования древесины и ее отходов для теплоснабжения отсутствует программа развития этого направления. Созданное в России масштабное пеллетное производство ориентировано на экспорт, а цены его продукции неконкурентные в большинстве регионов страны. В России  исследования по проблемам комплексного использования ВИЭ  в народнохозяйственном комплексе практически не ведутся. В малых объемах они выполняются по системам теплоснабжения на основе ВИЭ, а также по EROJ (Energy retum on investiment) – коэффициенту энергетической окупаемости технологий ВЭ.

2. Солнечная энергетика в России представлена в основном сетевыми СЭС. Их установленная мощность в 2020 г. составила 1,7 ГВт, а выработка 1,98 ТВт·ч/год. Россия сохранила свои компетенции в космической солнечной энергетике. Продолжается строительство ФЭС в изолированных северных энергорайонах. Солнечное теплоснабжение представлено наибольшим числом  эксплуатируемых  гелиоустановок и малым количеством производимых солнечных коллекторов. Недостаточно исследований по опыту эксплуатации сетевых СЭС. Основными инвесторами их сооружения являются ГК «ХЕВЕЛ» (189 МВт в 2020 г) и ООО «СОЛАР СИСТЕМС» (105 МВт в 2020 г). Каждый из них имеет в России производство на основе кристаллического кремния. Требования плана «ДПМ-ВИЭ-1» обеспечило степень локализации производства оборудования не менее 70%.

3. Ветроэнергетика в России уже два года является лидером по темпам развития. Установленная мощность всех ВЭС на 01.07.2021 г. составила 1030 МВт, а выработка  электрической энергии за 2020 год – 1380 млн. кВт·ч. Рынок ветроэнергетики освоен в основном тремя инвесторами: ФРВ, АО «НовоВинд», партнерством ПАО «ЭНЕЛ-РУС» и фирмы «Симменс–Гамеса». В основе конструкций ВЭУ – решения западноевропейских лидеров ветроэнергетики. Применяются как редукторные, так и безредукторные схемы ВЭУ. Каждый из указанных инвесторов построил в России заводы, а степень локализации производства в 2021 г. достигла 70%. В стране ограниченное применение получили ветродизельные станции. При большой потребности северных районов в ВЭУ они не получили широкого применения. Российские разработчики и производители малых ВЭС разобщены, отсутствует их крупномасштабное производство. Актуальны исследования результатов эксплуатации сетевых ВЭС.

4. Россия имеет многолетний опыт разработки строительства, эксплуатации и производства оборудования МГЭС. Основным фактором, препятствующим их дальнейшему развитию является преобладание в сметной стоимости строительно-монтажных работ. Дополнительное стимулирование по программе «ДПМ-ВИЭ-2» уже привело к увеличению инвестиций в сооружении МГЭС общей мощностью 214 МВт.

5. В основе развития геотермальной энергетики разведанные четыре пароводяных месторождения с запасами 40,7 тыс.м3/сут. и 62 геотермальных водяных – 268,2 тыс. м3/сут. Из 161 скважин в 2020 г. были добыты 12,6 млн.т/год геотермального пара и 20,2 млн.м3/год воды. Установленная мощность четырех ГеоЭС составила 84 МВт, а выработка ими электрической энергии в 2019 г. – 428 млн. кВтч/год. Геотермальное теплоснабжение при установленной мощности 110 МВт в 2019 г. обеспечило выработку 280 тыс. МВтч/год тепловой энергии. В 2020-2021 г.г. геотермальная энергетика продолжала использовать советские  научные и инженерные разработки. Разведка новых геотермальных месторождений не ведется. В программе «ДПМ-ВИЭ-2,0» до 2035 г. не предусмотрено строительство новых ГеоЭС, отсутствуют меры по развитию геотермального теплоснабжения.

6. При отсутствии мер господдержки биоэнергетики в планах «ДПМ-ВИЭ-1,2»  выработка электрической энергии БиоЭС в 2020 г. составила 65,2 ГВт.ч/год, в т.ч. на основе биомассы и ее отходов — 39,03 ГВт.ч/год, биогаза — 25,06 ГВт.ч/год, свалочного газа – 1,15 ГВт·ч/год. Выработка тепловой энергии на основе биомассы в объеме 25721 ГВт.ч/год в 2019 г в основном производилась при сжигании дров (25 тыс. ГВт·ч/год), топливных брикетов 645 ГВт·ч/год, пелетт – 76 ГВт·ч/год. В России имеется многолетний опыт исследования топочных процессов при сжигании дров и древесных отходов. Десятки заводов производят такие котлы и вспомогательное оборудование, в т.ч. пелеттные котлы и пелеттные горелки. В программе «ДПМ-ВИЭ-2,0» отсутствуют мероприятия по стимулированию строительства БиоЭС на основе биомассы. В России в настоящее время не разработаны мероприятия по стимулированию развития теплоснабжения с использованием ВИЭ.

Литература

  1. Отчет АО «СО ЕЭС» о функционировании в 2020 г. (www.so-ups.ru).
  2. Информационный бюллетень АРВЭ. Рынок возобновляемой энергетики в России: текущий статус и перспективы развития. Июль. 2021. 43 с.
  3. Бутузов В.А. Фотоэнергетика в России // СОК (Сантехника, отопление, кондиционирование). 2020. №7. С. 46-54
  4. Бутузов В.А. Солнечное теплоснабжение. Опыт столетнего развития // Промышленная энергетика. 2020. №4 С. 52-63
  5. Бутузов В.А. Эксплуатация российских гелиоустановок //Энергосбережение. 2021.№ 1. С. 64-67
  6. Попель О.С., Фортов В.Е. Возобновляемая энергетика в современном мире. М.: Изд. дом. МЭИ. 2015. 450 с.
  7. Дегтярев К.С. Экономика возобновляемой энергетики в мире и в России // СОК (Сантехника, отопление, кондиционирование). 2017. №9. С. 80-87
  8. Бутузов В.А., Бутузов В.В. Использование солнечной энергии для производства тепловой энергии. -М.: Интеэнерго-Издат. 2015. 314с.
  9. Бутузов В.А., Безруких П.П., Грибков С.В. Российская ветроэнергетика: научно-конструкторские школы, этапы развития, перспективы // СОК (Сантехника, отопление, кондиционирование). 2021. № 5. С. 62-76
  10. Грибков С.В. Ветро-солнечно-дизельные комплексы электроснабжения малой мощности как основа развития ВИЭ в России. Потребители и перспективы развития как отрасли / Труды REENCOM 13-14 октября 2016 г.
  11. Николаев В.Г. Перспективы развития возобновляемых источников энергии в России. Результаты проекта TACIS Europe Aid/11695/clsv/ru/ Николаев В.Г., Ганата, С.В., Кудряшрв Ю.И. / Под ред. В.Г. Николаева. М.: Изд. «Атмограф». 2009. 456с.
  12. Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика. 3-е издание. СПб. Изд. Политех. университета. 2016. 424с.
  13. Илюшин П.В. Перспективы применения и проблемные вопросы интеграции распределительных источников энергии в электрические сети. Монография. НТФ. «Энергопрогресс». 2020. 116с.
  14. Дворецкая М.И., Жданова А.П., Лушников О.Г., Слива И.В. Возобновляемая энергетика. Гидроэлектростанции России. Справочник. Под. общей  ред. В.В. Берлина. СПб. Изд. Политех. университета. 2018. 224с.
  15. Кононов В.И., Поляк Б.Г., Хуторской М.Д. Гидрогеотермальные ресурсы Россиии // Георесурсы. 2005. № 2. С. 29-33
  16. Бутузов В.А., Томаров Г.В., Алхасов Г.Б., Бадавов Г.Б. Геотермальная энергетика России: Ресурсная база, электроэнергетика, теплоснабжение (обзор) // Теплоэнергетика. 2021. № 12. С. 1-15
  17. Кирюхин А.В. Сугробов В.М. Геотермальные ресурсы Камчатки и ближайшие перспективы их освоения. // Вулканология и сейсмология. 2019. № 6. С. 50-65
  18. Алхасов А.Б. Технологии комплексного освоения геотермальных ресурсов Северо-Кавказского региона // Теплоэнергетика. 2018. № 3. С.1-5
  19. Геотермальная энергетика. Справочно-методические издания / Г.В.Томаров, А.И. Никольский, В.Н.Семенов, А.А.Шипков. -М.: Интехэнерго-Издат. 2015. 315с.
  20. Бутузов В.А., Амерханов Р.А., Григораш О.В. Геотермальное теплоснабжение в России // Теплоэнергетика. 2020. № 3. С. 3-12
  21. Распоряжение Правительства РФ № 312-Р от 11.02.2021 г. «Об утверждении Стратегии развития лесного комплекса РФ до 2023 г.»
  22. Ракитова О. Каким быть топливу будущего? Конгресс и выставка «Биомасса: топливо и энергия»// Леспром. Журнал профессионалов ЛПК. 2020. № 3.
  23. Талиби А., Забелин А. Топливные брикеты. Рынок расчет // Леспром. Журнал профессионалов ЛПК. 2019. № 7.
  24. Никольская В. Инновационная поляница. Дрова – устаревший товар  или современное топливо?// Леспром. Журнал профессионалов ЛПК. 2019. № 5
  25. Караевич В.А.. Перспективы использования ВИЭ для нужд теплоснабжения в регионах РФ // СОК (Сантехника, отопление, кондиционирование) 2021. № 5. С. 56-58
  26. Рябов В.А. Питун Д.С. Водогрейные котлы для сжигания древесных отходов // Новости теплоснабжения. 2020. № 2. С. 21-24

References

  1. Otchet AO «SO EES» o funkcionirovanii v 2020 g. (www.so-ups.ru).
  2. Informacionnyj byulleten’ ARVE. Rynok vozobnovlyaemoj energetiki v Rossii: tekushchij status i perspektivy razvitiya. Iyul’. 2021. 43 s.
  3. Butuzov V.A. Fotoenergetika v Rossii // SOK (Santekhnika, otoplenie, kondicionirovanie). 2020. №7. S. 46-54
  4. Butuzov V.A. Solnechnoe teplosnabzhenie. Opyt stoletnego razvitiya // Promyshlennaya energetika. 2020. №4 S. 52-63
  5. Butuzov V.A. Ekspluataciya rossijskih gelioustanovok //Energosberezhenie. 2021.№ 1. S. 64-67
  6. Popel’ O.S., Fortov V.E. Vozobnovlyaemaya energetika v sovremennom mire. M.: Izd. dom. MEI. 2015. 450 s.
  7. Degtyarev K.S. Ekonomika vozobnovlyaemoj energetiki v mire i v Rossii // SOK (Santekhnika, otoplenie, kondicionirovanie). 2017. №9. S. 80-87
  8. Butuzov V.A., Butuzov V.V. Ispol’zovanie solnechnoj energii dlya proizvodstva teplovoj energii. -M.: Inteenergo-Izdat. 2015. 314s.
  9. Butuzov V.A., Bezrukih P.P., Gribkov S.V. Rossijskaya vetroenergetika: nauchno-konstruktorskie shkoly, etapy razvitiya, perspektivy // SOK (Santekhnika, otoplenie, kondicionirovanie). 2021. № 5. S. 62-76
  10. Gribkov S.V. Vetro-solnechno-dizel’nye kompleksy elektrosnabzheniya maloj moshchnosti kak osnova razvitiya VIE v Rossii. Potrebiteli i perspektivy razvitiya kak otrasli / Trudy REENCOM 13-14 oktyabrya 2016 g.
  11. Nikolaev V.G. Perspektivy razvitiya vozobnovlyaemyh istochnikov energii v Rossii. Rezul’taty proekta TACIS Europe Aid/11695/clsv/ru/ Nikolaev V.G., Ganata, S.V., Kudryashrv YU.I. / Pod red. V.G. Nikolaeva. M.: Izd. «Atmograf». 2009. 456s.
  12. Elistratov V.V. Vozobnovlyaemaya energetika. 3-e izdanie. SPb. Izd. Politekh. universiteta. 2016. 424s.
  13. Ilyushin P.V. Perspektivy primeneniya i problemnye voprosy integracii raspredelitel’nyh istochnikov energii v elektricheskie seti. Monografiya. NTF. «Energoprogress». 2020. 116s.
  14. Dvoreckaya M.I., ZHdanova A.P., Lushnikov O.G., Sliva I.V. Vozobnovlyaemaya energetika. Gidroelektrostancii Rossii. Spravochnik. Pod. obshchej  red. V.V. Berlina. SPb. Izd. Politekh. universiteta. 2018. 224s.
  15. Kononov V.I., Polyak B.G., Hutorskoj M.D. Gidrogeotermal’nye resursy Rossiii // Georesursy. 2005. № 2. S. 29-33
  16. Butuzov V.A., Tomarov G.V., Alhasov G.B., Badavov G.B. Geotermal’naya energetika Rossii: Resursnaya baza, elektroenergetika, teplosnabzhenie (obzor) // Teploenergetika. 2021. № 12. S. 1-15
  17. Kiryuhin A.V. Sugrobov V.M. Geotermal’nye resursy Kamchatki i blizhajshie perspektivy ih osvoeniya. // Vulkanologiya i sejsmologiya. 2019. № 6. S. 50-65
  18. Alhasov A.B. Tekhnologii kompleksnogo osvoeniya geotermal’nyh resursov Severo-Kavkazskogo regiona // Teploenergetika. 2018. № 3. S.1-5
  19. Geotermal’naya energetika. Spravochno-metodicheskie izdaniya / G.V.Tomarov, A.I. Nikol’skij, V.N.Semenov, A.A.SHipkov. -M.: Intekhenergo-Izdat. 2015. 315s.
  20. Butuzov V.A., Amerhanov R.A., Grigorash O.V. Geotermal’noe teplosnabzhenie v Rossii // Teploenergetika. 2020. № 3. S. 3-12
  21. Rasporyazhenie Pravitel’stva RF № 312-R ot 11.02.2021 g. «Ob utverzhdenii Strategii razvitiya lesnogo kompleksa RF do 2023 g.»
  22. Rakitova O. Kakim byt’ toplivu budushchego? Kongress i vystavka «Biomassa: toplivo i energiya»// Lesprom. ZHurnal professionalov LPK. 2020. № 3.
  23. Talibi A., Zabelin A. Toplivnye brikety. Rynok raschet // Lesprom. ZHurnal professionalov LPK. 2019. № 7.
  24. Nikol’skaya V. Innovacionnaya polyanica. Drova – ustarevshij tovar  ili sovremennoe toplivo?// Lesprom. ZHurnal professionalov LPK. 2019. № 5
  25. Karaevich V.A.. Perspektivy ispol’zovaniya VIE dlya nuzhd teplosnabzheniya v regionah RF // SOK (Santekhnika, otoplenie, kondicionirovanie) 2021. № 5. S. 56-58
  26. Ryabov V.A. Pitun D.S. Vodogrejnye kotly dlya szhiganiya drevesnyh othodov // Novosti teplosnabzheniya. 2020. № 2. S. 21-24