Энергетика-21: философия, фиксация, форсайт

электроэнергетика21:
•философия
•фиксация
•форсайт
Институт энергетической стратегии
www.energystrategy.ru
д.т.н. проф. Бушуев В.В.
Ген. директор ИЭС
29.03.2011 г.
Москва, 9-я конференция ТРАВЕК
Динамика промышленного
развития
Неоиндустриальное
развитие
Индустриализация
Тренд
1-я
Постиндустриальная
стадия
Нефть
Атом
ГАЗ+ВИЭ
Электроэнергия
Уголь
1890
1930
2-я
Постиндустриальная
стадия
1970
2010
?
2050
Смена доминирующих источников энергии
Нефть: 19301970
Уголь: до 1930
Атом: после 1970
Газ: после
1970
Повышение
структурности
(снижение энтропии)
ВИЭ после
2010
ВИЭ после
2010
Новые источники
энергии
После 2030
Целостный энерго-эколого-экономический
подход
Человек
Энергетика
Экономика
Многокритериальный выбор
Центральная роль
потребителя
Экология
Введение
Ресурсы и конечные виды энергии
Силовая энергия
Встроеная энергия
Умная энергия
Трансформация
“потенциал (ресурс)
результат”
П1 = Пр - природно-ресурсный капитал
П2 = СПК - социально-производственный капитал
П3 = ЧК - человеческий капитал
Капитал – стоимостное выражение потенциала (ресурса)
Количество
• Объем производства (население,
ВВП, промышленное производство,
энергетическое производство)
• Надежность и адаптация
Качество
• Системная организация
Конструктивность
Качество и ценность энергии
атомный взрыв:
лазер:
большая мощность (N↑)
малая организованность (S↓)
малая мощность (N↓)
высокая организованность (S↑)
Э = N·f(s)·T
Ценность = Стоимость
Место ЭС-2030
Концепция долгосрочного
социально-экономического
развития Российской
Федерации до 2020 года
Генеральная схема
развития газовой
отрасли на период до
2030 года
Долгосрочный прогноз
развития экономики России на
2009-2030 гг.
ЭС-2030
Генеральная схема
размещения объектов
электроэнергетики до
2020 года
Генеральная схема
развития нефтяной
отрасли на период до
2030 года
Государственная
программа
энергосбережения
Региональные энергетические
программы
Инвестиционные программы топливно-энергетических компаний
III. ЭС-2030
Стратегические приоритеты ЭС-2030
Энергетическая безопасность
Энергетическая эффективность экономики
Бюджетная эффективность энергетики
Экологическая безопасность энергетики
III. ЭС-2030
Ресурсная
Достаточность
Экономическая
Доступность
Технологическа
я Допустимость
III. ЭС-2030
Что такое энергоэффективность?
Эф=
результат
затраты
- в общем случае
IV. Энергоэффективность
Что такое энергоэффективность?
Эф=
Эф=
Капитализация
- для компаний
ΔТЭР(стоимость)
Стоимость продукции
- для технологий
Затраты
Эф= Коэффициент полезного - для установок
действия
Что такое энергоэффективность?
Эф=
Эф=
Эф=
ВВП
- для ТЭК
ΔТЭРпотр + ТЭРэкспорт
ΔНБ(прирост)
- экономики
ΔНБ (затраты)
Δ Качество жизни
ΔТЭР
- для регионов
По энергоэффективности производства
национального богатства развитые страны не
являются лидерами
Алжир, Италия, Эквадор, Сингапур,
Нидерланды, Великобритания,
Мексика, Индонезия…
Украина, ЮАР, Канада, Болгария,
Китай, Казахстан, Россия, Швеция,
Новая Зеландия…
Электроэффективность производства ВВП
долл./кВт час
Важная причина различий в
энергоэффективности – разная структура
потребления энергии
Структура потребления электроэнергии в мире на 2008 г., %
Динамика мировой
энергоэффективности, тыс.дол. ВВП /т н. э.
Составляющие энергоэффективности
Показатели
Д 
ТЭР
Пр
Эл
П 
ТЭР
 ЭЛ
 ЭН
ВВП

Эл
ВВП

ТЭР
 ВВП  П ( Д  П  ЭЛ )
Страны
Россия ОПЕК ЕС США
Мир
0,3
0,2
0,7
0,6
0,4
0,4
0,1
1,1
0,9
0,63
3,2
2,4
4,9
4,11
3,4
1,3
0,25
5,4
3,7
2,15
0,4
0,05
3,8
2,2
0,86
Сдвиг энергетики в развивающиеся страны
Ключевые тренды в нефтяной
отрасли
Потребление нефти, млн т
6000
Возможны революционные
изменения автопарка
5000
4000
 Конец нефтяной эпохи и
нефтяного бизнеса в
инновационном сценарии
3000
2000
1000
0
2010
2050,
инерционный
сценарий
Автомобильный транспорт
Котельно-печное топливо
Прочие сектора
2050,
2050,
стагнационный инновационный
сценарий
сценарий
Вызов для России: спад
экспорта нефти в физическом
и особенно денежном
выражении
Другие виды транспорта
Нефтехимия
V. Мировая энергетика 2050
Ключевые тренды в газовой отрасли
Потребление природного
газа, млрд куб. м
Сдвиг потребления в
развивающиеся страны
Безальтернативный тренд
- рост с 10% до 15-18%
доли нетрадиционного
газа
Безальтернативный тренд
- рост доли СПГ в
поставках
Вызов для России:
ужесточение конкуренции в
Европе и в Азии
V. Мировая энергетика 2050
Региональные тренды в электроэнергетике
60
50
Потребление электроэнергии,
трлн кВт-ч
Опережающий рост
Сдвиг в развивающиеся
страны
40
Крупный потенциальный
рынок – электромобили
30
20
Инновационный сценарий –
«электрический мир»
10
0
2010
ЕС
2050,
2050,
2050,
инерционный стагнационный инновационный
сценарий
сценарий
сценарий
США
ОЭСР-другие
Россия
Китай
Индия
Вызов для России:
развитие «умных сетей» и
создание ЕЭС нового
поколения
Другие РС
V. Мировая энергетика 2050
Структурные тренды в электроэнергетике
60
Потребление электроэнергии,
трлн кВт-ч
 Опережающий рост ВИЭ
50
 Высокая
неопределенность в
атомной энергетике
40
30
 Значительный
потенциал роста газовой
электроэнергетики
20
10
0
2010
2050,
2050,
2050,
инерционный стагнационный инновационный
сценарий
сценарий
сценарий
Нефть
Газ
Уголь
Атом
Большие гидро
Новые ВИЭ
Возможность
сворачивания угольной
электроэнергетики
V. Мировая энергетика 2050
Ключевые тренды в возобновляемой
Вызов для России: крайняя слабость позиций и конкуренция с
энергетике
углеводородами
30
трлн кВт-ч
%
60
Производство электроэнергии ВИЭ
25
50
1000
Прирост мощностей ВИЭ
в 2000-2050 гг., ГВт
900
800
20
40
700
600
15
30
10
20
500
400
300
5
10
200
100
0
0
2010
ЕС
Россия
Другие РС
2050, инерционный
сценарий
2050,
стагнационный
сценарий
США
Китай
Доля ВИЭ, %
2050,
инновационный
сценарий
ОЭСР-другие
Индия
0
2005
2010
2015
2020
2025
Факт
Инерционный сценарий
Стагнационный сценарий
Инновационный сценарий
2030
Мировая электроэнергетика:
технологические тренды в генерации
электроэнергии
Зрелые технологии
Инерционное развитие
Формирующиеся технологии
Внедрение новых
решений
Газовая топливная
генерация
Прямое получение
эл.энергии из окружающей
среды
Ветровая электроэнергетика Солнечная фотовольтаика
Большая гидроэнергетика
Биоэнергетика
Реакторы на тепловых
нейтронах
Реакторы на быстрых
нейтронах
Технологические тренды развития
электроэнергетических систем
Переход к энергетическим системам нового
поколения по четырем направлениям:
1. Создание систем
управления
энергосистемой («умная
энергосистема»)
3. Развитие технологий
накопления
электроэнергии в
энергосистеме
2. Развитие технологий
дальнего транспорта
электроэнергии
4. Преобразователи
частоты
ЕЭС 1.0
К Единой
энергосистеме
нового поколения
(ЕЭС 2.0)
ЕЭС 2.0
Развитие умной энергетики
Тренд . Умная энергосистема –
обобщение
технологий
«умных сетей»
1. Управление
спросом
в 2. Адаптивные
системы
режиме реального
времени
3. Повышение живучести
энергосистемы
ПАУ
4. Управление
структурой
От силовой
энергетики к умной
Силовая энергетика
Умная энергетика
Тренды развития транспорта
электроэнергии
1. Гибкие системы
передачи на переменном
токе (FACTS)
3. ЛЭП постоянного тока
(HVDC), сверхпроводящие
материалы
2. Унифицированная
система управления
энергопотоками (UPFC)
4. Снижение потерь и рост
эффективной дальности
передачи электроэнергии
От региональных энергетических
систем систем к континентальным
Региональные ОЭС
ЕЭС Евразии?
Тренд 3. Развитие технологий
накопления электроэнергии в
энергосистеме
1.Создание резервов мощности у потребителя
2. Накопители для
3. На уровне
выравнивания графика
энергосистемы - ГАЭС,
АЭС
маховые накопители,
химические технологии
4. Проблема в
5. Не валовое накопление
аккумуляторах большой
энергии, а стабилизация
мощности
режима
Балансирование
нагрузки
Резерв мощности
Тренды развития распределенной генерации
1. Интеграция
электроэнергетики в
техносферу
3. Развитие ВИЭ в рамках
технологий «активного
здания»
2. Производство энергии
потребителями
4. Формирование
«Виртуальных
электростанций»
Централизованная
генерация
Виртуальные
электростанции
Мировая электроэнергетика:
технологические тренды в потреблении
электроэнергии
Зрелые технологии
Формирующиеся технологии
Инерционное развитие,
Быстрый прогресс
улучшение экономических технико-экономических
показателей
показателей, внедрение
новых решений
Электрификация железных Электромобили
дорог
Обработка металлов
Импульсная обработка
резанием
Лазерные технологии
Электробытовые приборы
Миниаккумуляторы
Сценарии спроса на электроэнергию России
3000
2400
1800
Электроемкость
ВВП, 2010 г. = 100%
100
80
Спрос на
электроэнергию,
млрд кВт-ч
60
1200
40
600
20
0
2010
0
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
 Максимальные темпы спроса в инновационном сценарии,
несмотря на рост
энергоэффективности,
 Инновационный сценарий:
рост доли электроэнергии в
конечном потреблении энергии
 Неоиндустриализация России
как предпосылка роста спроса
Спрос на электроэнергию, инновационный сценарий
Спрос на электроэнергию, инерционный сценарий
Спрос на электроэнергию, стагнационный сценарий
Электроемкость ВВП, инновационный сценарий
Электроемкость ВВП, инерционный сценарий
Электроемкость ВВП, стагнационный сценарий
V. Мировая энергетика 2050
Электроэнергетика России в инновационном
сценарии
Производство
электроэнергии, млрд кВт-ч
600
3000 Спрос на
электроэнергию,
ИЭ
млрдВкВт-ч
ГЭ С
2500
АЭ С
ТЭС
500
Мощность
электростанций, ГВт
В ИЭ
ГЭ С
АЭ С
ТЭС
400
2000
 Рост в 2,5 раза к 2050 г.
и в 1,7 раза к 2030 г.
 Опережающий рост
мощностей ВИЭ и АЭС,
замедленный рост мощностей
ТЭС, стабильный рост
мощностей ГЭС
300
1500
 Доля ВИЭ в мощности выше,
чем в генерации, из-за низкого
КИУМ
200
1000
500
100
0
0
2010
2020 2030 2040
2050
2010 2020 2030 2040 2050
Электроэнергетика России в инновационном
Мощность
сценарии
 Опережающий рост потребления и мощностей на
электростанций, ГВт
Дальнем Востоке и в Сибири
600
500
Замедленный рост на Урале и в Европейской России
Дал ь ний
В ос ток
С ибирь
 Существенные различия в структуре генерации
Балансирующие межсистемные связи
Урал
400
Е в ропейс кая
ч ас ть Р ос с ии
300
200
Европейская
Россия
100
Сибирь
Урал
Дальний
Восток
0
2010
2020
2030
2040
2050
2010 2050
150
Электроэнергетика России в инновационном
Ввод мощности, ГВт
сценарии
 Ввод мощностей необходимо довести в
2011-2020 гг. до 7 ГВт в год, в 2021-2030
– до 14 ГВт в год
120
90
 В 1992-2010 гг. ввод - менее 2 ГВт
(2010 г. – 2,8 ГВт)
60
 Размеры необходимых вводов
мощностей для надежного
энергоснабжения страны очень велики
 Важную роль играет массированное
выбытие изношенных мощностей в
2021-2030 гг.
30
0
2010-2020 2020-2030 2030-2040 2040-2050
-30
Необходима государственная
программа развития генерирующих
мощностей
-60
АЭ С - в ы в од
АЭ С - в в од
Г Э С - в ы в од
Г Э С - в в од
В ИЭ - в в од
Т Э С - в ы в од
Т Э С - в в од
V. Мировая энергетика 2050
Ключевые тренды и требования к России
Тренд
Риск
Замедление спроса на Замедление
российские
экономического
энергоресурсы
роста
Требования к России
Модернизация
экономики
Сдвиг спроса на
углеводороды в Азию
Сильная конкуренция Диверсификация
на европейском
направлений экспорта
рынке
Окончание нефтяной
эпохи
Бюджетный,
финансовый и
экономический
кризис
Снижение зависимости
от экспорта нефти
Усиление
климатической
политики, рынков СО2
Отставание России,
проблемы при
экспорте
Модель работы России
на новых рынках
Опережающий рост
ВИЭ
Отставание России,
неэффективность
Ускоренное развитие
ВИЭ в России
Регионализация
мировой энергетики
Невостребованность
экспорта и
инвестиций
Оптимизация
трубопроводных
проектов
Спасибо за
внимание
Институт энергетической стратегии
www.energystrategy.ru
Москва
д.т.н. проф. Бушуев В.В.
Ген. директор ИЭС
29.03.2011 г.