Несколько сценариев
Иркутские ученые разработали Энергетическую стратегию Иркутской области
По прогнозам ИСЭМ СО РАН, при текущем положении дел уже к 2032 году энергодефицит только на юге региона увеличится до 2 гигаватт электрической мощности, а это порядка трех мощностей Иркутской ГЭС.
Участие в крупных междисциплинарных проектах; создание инновационных цифровых инструментов для энергетической отрасли; исследования по развитию энергосистем в нашей стране и за рубежом. В ряду этих результатов деятельности Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН особое значение имеет разработка Энергетической стратегии Иркутской области до 2036 года с перспективой до 2050 года. Этот труд представляет несколько сценариев того, как уже в ближайшем будущем должна развиваться энергетика региона, а вместе с ней вся экономика и социальная сфера. Ученые института поделились с нами подробностями своих важнейших работ.
У института – юбилей
В этом году ИСЭМ СО РАН отметил 65-летие. Он создавался в тот период, когда на востоке страны активно развивались производительные силы, сформировался ее топливно-энергетический комплекс, а научные и производственные задачи, среди прочего в области энергетики, постоянно усложнялись.
Институт всегда тесно взаимодействовал с реальным сектором экономики и с другими НИИ. Например, недавно сотрудники ИСЭМ участвовали в двух крупных междисциплинарных проектах – по созданию атласа «Байкальский регион: общество и природа» и изучению влияния уровней воды в озере Байкал на экосистему, экономику и инфраструктуру Республики Бурятия и Иркутской области.
Что касается первого проекта, то в авторском коллективе, который за создание атласа удостоился премии правительства РФ за 2024 год, была и ведущий научный сотрудник отдела комплексных и региональных проблем энергетики ИСЭМ Ирина Иванова.
– Для атласа в институте подготовлено 12 карт с пространственным размещением, техническими характеристиками, расходом энергоносителей и другими данными объектов энергетики прибайкальских регионов с учетом ее потенциала. А по второму проекту работа нашего коллектива под руководством доктора технических наук Вячеслава Никитина была связана с оценкой, прогнозированием гидротехнического потенциала и предельных уровней воды в водохранилищах ГЭС в условиях глобального изменения климата и возможным их влиянием на экосистему Байкала. В числе прочего были предложены методология и инструментальный комплекс этого прогнозирования, а также диспетчерский график управления режимами и порядок регулирования уровней воды в Байкале. Напомню, что результатом этой работы 12 научных институтов страны стало новое постановление правительства РФ о максимальных и минимальных значениях уровня воды в озере Байкал, что позволит избежать ЧС при изменениях уровня и не нанесет ущерб экосистеме Байкала, экономике и социальной сфере прилегающих регионов. Это было выполнено впервые, – отметил директор ИСЭМ СО РАН, академик РАН Валерий Стенников.
Живем на газе, топим углем
По заданию правительства РФ в рамках важнейшего инновационного проекта государственного значения (ВИП ГЗ) ученые ИСЭМ сделали оценку пространственной структуры антропогенного воздействия на климат и природную среду энергетики России и ее азиатских регионов. Эту работу выполнил отдел комплексных и региональных проблем энергетики под руководством доктора технических наук Бориса Санеева.
Ученые проанализировали и показали, что основной источник выбросов на востоке страны – тепловые электростанции и котельные на угле. Твердое топливо у нас в структуре топливопотребления занимает порядка 82%, в отличие от европейской части России, где его доля составляет не более 12%. Между тем стоит задача ограничить экологически вредные выбросы углекислого газа от сжигания топлива на ТЭС до 54% от уровня 1990 года. Но даже при повышенных масштабах развития экологически чистой энергетики к 2050 году для достижения этого показателя в азиатской части РФ потребуется внедрение инновационных технологий и переход на сжигание газа вместо угля на ТЭС. Для центральной экологической зоны Байкальской природной территории проблема особенно актуальна.
– Мы проводили работу, связанную с экологически чистым энергоснабжением ЦЭЗ БПТ. Там действуют более 100 котельных, которые, как правило, используют низкокалорийные угли с высоким содержанием золы – до 38%. От котельных остаются золошлаковые отходы, они загрязняют воздух и воду. А чистая питьевая вода Байкала, по моему мнению, уже в ближайшие годы будет стоить дороже золота. Достаточно серьезные показатели по выбросам бензопирена от автомобильного транспорта и домовых печей на угле приводят к онкологическим заболеваниям и нехорошей наследственности. При этом не стоит забывать о поручениях главы государства о мерах по укреплению здоровья населения, улучшению демографии, – напомнил Валерий Стенников.
Несмотря на то что на западе страны потребление топлива в три раза выше, чем на востоке, выброс загрязняющих веществ там в 1,8 раза ниже. В азиатской части России удельные экологические показатели по образованию золошлаковых отходов выше в 10 раз. Если на крупных теплоэлектростанциях заменяют оборудование на более экологичное, то небольшие и малые котельные эта модернизация обычно обходит стороной.
Меж тем при сжигании природного газа выделяется примерно на 50% меньше СО2 на единицу энергии, чем при сжигании угля. Да и энергоемкость голубого топлива выше. В большинстве западных регионов РФ уровень газификации превышает 85%. Нам до этого еще очень далеко, при том, что только в Иркутской области, помимо всем известной Ковыкты, разведано еще более 30 газовых и нефтегазовых месторождений, чей общий запас газа сравним с ковыктинским.
Следует отметить, что выполнение федеральной программы «Чистый воздух», которая была сформирована на основании поручения президента РФ, без газификации нашего региона выполнить невозможно. А ведь в эту программу вошли восемь городов Иркутской области.
В регионе необходима программа развития электросетей
Ученые уверены: газификация региона позволит не только улучшить экологическую обстановку, но и развивать газохимию, а также помочь в решении проблемы дефицита электрической мощности в южных районах нашей области. Это может быть достигнуто путем использования газового отопления в индивидуальных жилых домах вместо электроотопления. Высвободившуюся электроэнергию можно было бы использовать только для электрических нужд. Дефицит электрической мощности на юге области связан также с майнингом криптовалюты – одним из новых вызовов, представшим перед отраслью. Также злободневна проблема надежности в электроэнергетике, ведь задача энергосистемы – обеспечение бесперебойного и качественного энергоснабжения всех групп потребителей.
– Нам нужна региональная программа инновационного развития электрических сетей, прежде всего низких классов напряжения, к которым подключено большинство потребителей. За последние 40 лет значительно изменилась структура нагрузок в нашем регионе: если в советское время на промышленность приходилось 76%, а доля населения составляла 4%, то сегодня это соответственно 56% и 20%. До последнего времени в большей мере развивался крупный системообразующий комплекс, а распределительной частью энергосистем, которая непосредственно обеспечивает самое главное богатство страны и движущую силу экономики – население, практически не занимались. Сейчас огромная нагрузка упала на этот сектор, включая малый бизнес, а развития его нет, – подключился к разговору главный специалист ИСЭМ СО РАН, кандидат технических наук, заслуженный энергетик Иркутской области Владимир Головщиков.
Владимир Олегович – в числе авторов Энергетической стратегии Иркутской области. В период, когда еще шла работа над ней, выяснилось, что подобных документов в стране нет. Вернее, есть – он касается Москвы, но в столице не добывают уголь или газ. А в стратегии Приангарья как комплексной работе, построенной на системном анализе и оценке, учитываются возможности энергетики региона, наших топливных месторождений (угля, нефти, газа и гидроэнергии), а также множество других факторов, включая территориальную специфику.
Например, если в целом в регионе свой эффект должна дать газификация, то на территории вокруг Байкала разработчики считают приоритетным электроотопление – на это, по расчетам, потребуется один – в перспективе два млрд киловатт-часов, при том, что Иркутская область производит порядка 74 млрд кВт-ч, это, по мнению ученых, вполне выполнимая задача.
Также они говорят, что примерно в 10 населенных пунктах ЦЭЗ БПТ, где невозможно организовать централизованное электроснабжение, можно было бы использовать нетрадиционные возобновляемые источники энергии – солнечные и ветровые электростанции. На севере региона предложено развивать локальную энергетику с использованием возможностей местных месторождений природного газа.
У стратегии несколько сценариев
Для разрядки ситуации ученые ранее даже предлагали построить на Иркуте и Китое небольшие бесплотинные русловые ГЭС. А по поводу перспектив Сибирской АЭС, которая присутствует в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2042 года, и в Энергетической стратегии РФ до 2050 года, заметили, что тут требуются дополнительные обоснования, учитывающие сейсмичность территории, режимы работы в энергосистеме, тарифные последствия и др. Ведь АЭС предназначены для работы в базовом режиме, когда энергоблоки постоянно поддерживают заданный уровень мощности. Это будет приводить к вытеснению производства дешевой энергии ГЭС, что скажется на росте тарифов. К тому же атомную электростанцию в Приангарье намереваются построить к 2041–2042 годам, а проблему энергодефицита следует решать уже сейчас.
В целом за время двухлетней работы над стратегией ученым приходилось учитывать множество факторов – технологических, экономических, организационных, при этом от чего-то отказываться, с чем-то соглашаться, но и твердо отстаивать свою позицию по некоторым важным позициям.
– Стратегия разрабатывалась по поручению губернатора Иркутской области, который сделал акцент на том, что итоговый документ должен быть не декларативным, а рабочим. Мы знаем, что у нас в регионе работает много компаний, которые ориентированы на свои цели, задачи, имеют свои интересы, и нужно было сделать документ, который бы отражал консолидированную точку зрения. В условиях недостатка информации мы с помощью минэкономразвития и министерства жилищной политики и энергетики Иркутской области, тем не менее, получили данные о более 600 проектах, которые реализуются или готовятся к реализации в Иркутской области. Было учтено множество планов – от развития производств до возведения жилья в муниципалитетах. И на основе полученных данных выстроили будущую энергетику, – прокомментировал Владимир Головщиков.
Ученые ИСЭМ не просто анализировали энергетические планы, но и вносили свои предложения по развитию энергетики, на разных площадках проводились дискуссии по наиболее острым проблемам. Так, они считают, что планируемое к 2032 году строительство линии постоянного тока из Красноярского края через Иркутскую область далее на восток направлено в первую очередь на обеспечение более сильной связи энергосистемы Сибири с дальневосточными регионами и требует серьезного обоснования как по технико-технологической реализации, так и по параметрам. Возможность ее использования для передачи электроэнергии в Приангарье представляется пока неоднозначной.
– Мы пришли к выводу, что опять же перспективы развития экономики и энергетики области упираются в газ. Допустим, он приходит в 2033 году и тогда до 2050 года постепенно заменяет уголь. Экономика переходит на другой вид топлива. Соответственно, экономические, производственные показатели, налоговые поступления – все они меняются. Но это лишь один сценарий. Мы же предусмотрели в стратегии три сценария развития событий – в первую очередь целевой, инновационный и инерционный, что позволяет учесть очень высокую неопределенность нашего будущего. Разработали дорожные карты. У нас получился труд из шести томов, в нем более 1500 тыс. страниц. В стратегии мы также учли последние изменения в российском законодательстве и планы федерации по развитию энергетики, – уточнил Владимир Головщиков.
Сейчас документ проходит последние согласования в правительстве региона. В нем предусмотрено сооружение энергоисточников, развитие электрических и тепловых сетей, газопроводов и другой инфраструктуры. В будущем предстоит включить предложения стратегии в федеральные программы и получать финансирование энергетической отрасли.
В Африке тоже нужно электричество
Это перспективы, а что касается сегодняшнего дня, то здесь можно упомянуть прикладные работы института, например, в теплоэнергетике. В ИСЭМ СО РАН разработали методы анализа и развития трубопроводных систем с активным спросом на энергию и управления ими. На их основе ученые впервые сформулировали базовые задачи управления надежностью и эффективностью интегрированных теплоснабжающих систем, включая оптимальное распределение нагрузки между централизованными и распределенными источниками тепловой энергии. Это единая цифровая платформа с удаленным доступом к ней, где учтены разные объекты и факторы, включая анализ балансов и прогноз энергопотребления.
Ранее в ИСЭМ СО РАН также были разработаны такие программно-вычислительные комплексы, как ОРИРЭС, «Надежность», АНАРЭС, ДИСИГР. Эти инструменты помогли иркутским ученым и в работе за рубежом. Недавно они, к примеру, выполнили проект «Развитие энергосистемы и определение перспективных площадок и их оптимального месторасположения для целей сооружения объектов возобновляемых источников энергии в Республике Мали» под руководством кандидата технических наук Дмитрия Крупенева.
– Это тоже специфическая система, которая требует определенных знаний с учетом увязки многих объектов генерации – ВИЭ, традиционных электростанций на ископаемом топливе, атомной энергетики и электросетевого комплекса. Все это необходимо было системно увязать, чтобы население и экономика Мали в будущем получили требуемое количество электроэнергии. Ее территория сегодня недостаточно обеспечена электроэнергией, поэтому предстоит перейти на новый уровень энергообеспечения, чтобы обеспечить население комфортными условиями проживания. Ведь это один из сложных вопросов, который позволит в перспективе решить и проблему беженцев, – подчеркнул Валерий Стенников.
Помимо Африки иркутские ученые-энергетики работают и в Монголии. Вместе с коллегами они готовят материалы для межправительственной комиссии по обоснованию и возможности реализации проектов монгольских ГЭС, осуществляют поиск совместного решения энергетических проблем степной страны, которое бы устроило все стороны.
