Малая распределенная энергетика в России представляет собой важное направление развития топливно-энергетического комплекса страны, которое стремительно набирает обороты. На текущий момент доля малой распределенной энергетики в России составляет около 7% от общего объема вырабатываемой электрической энергии, что в два раза ниже мирового показателя. Однако несмотря на это, данная отрасль уже зарекомендовала себя как перспективное направление и продолжает развиваться достаточно активно. По данным Росстата, в 2016 году в России функционировало около 36 тысяч станций мощностью не более 25 МВт, общей суммарной мощностью 13 ГВт, из которых около 8,5 ГВт используются в зоне децентрализованного энергоснабжения. Сравнивая с данными за 2006 год, можно отметить, что увеличение мощностей составило 3 ГВт.

Основная часть объектов малой энергетики в России – это тепловые станции, на которые приходится около 92% всех мощностей. Оставшиеся 8% составляют солнечные, ветряные и другие станции, работающие на альтернативных источниках энергии (рисунок 1) [1].

К 2017 году общую мощность объектов малой энергетики в России можно оценить на уровне 23-24 ГВт, причем доля малой распределенной энергетики в общем объеме выработки электрической энергии в стране достигла примерно 9-9,5%. Проекты в данной области в основном реализуются с использованием когенерации, представляющей собой процесс совмещения выработки электрической и тепловой энергии. Главным преимуществом когенерации является возможность утилизировать тепловую энергию, выделяющееся при производстве электроэнергии, что делает этот процесс экономически эффективным и позволяет повысить коэффициент полезного действия установок до 85-90% [2].

Рисунок 1. Ресурсы и состав технологий распределённой генерации энергии

Рост интереса к малой распределенной энергетике в России обусловлен рядом факторов. Одним из ключевых является быстрый рост стоимости электрической энергии. Другим важным фактором являются высокие издержки при транспортировке энергии, поскольку сетевые энергоснабжающие компании постоянно увеличивают тарифы на передачу энергии по магистральным и распределительным сетям. Кроме того, существуют проблемы с технологическими присоединениями: продолжительные сроки подключения, высокая стоимость, сложности согласования между субъектами электроэнергетики и даже отсутствие технической возможности осуществить подключение в некоторых случаях.

Особое внимание также уделяется развитию новых промышленных объектов и месторождений, расположенных вдали от централизованных систем энергоснабжения, таких как Камчатский край, Якутия и Сахалинская область.

Необходимость замены изношенных мощностей и повышение надежности энергоснабжения являются проблемами в энергетике РФ. Высокий уровень износа основного оборудования, частые аварии и плановые остановы оборудования требуют модернизации и внедрения современных технологий. Потенциал развития распределенной когенерации в России определяется рядом факторов, включая увеличение потребности в тепловой энергии от централизованных источников [3]. Например, прогнозируется, что если весь прирост числа новых потребителей будет обеспечен только объектами малой распределенной энергетики, то их мощность может достичь 18 ГВт к 2035 году. Альтернативным вариантом является замена существующих котельных новыми объектами малой энергетики, что может полностью закрыть потребность в дополнительных генерирующих мощностях и привести к снижению выработки тепловой энергии, а электрическая мощность таких объектов может составить около 30 ГВт к 2035 году (рисунок 2).

Рисунок 2. Факторы развития малой распределенной энергетики России

Энергетическая стратегия России до 2035 года определяет общие характеристики и условия для развития распределенной генерации энергии, включая пути оптимизации и модернизации использования альтернативных источников энергии [4]. В рамках этой стратегии предполагается реализация устойчивой системы инноваций и нововведений в энергетике, модернизация оборудования и технологий, связанных с транспортировкой, передачей и распределением энергии. Особое внимание уделяется балансированию энергетической политики отдельных регионов России, что должно обеспечить устойчивое экономическое развитие энергетической отрасли путем ввода в эксплуатацию объектов, работающих на местных топливно-энергетических ресурсах. Это повысит обеспеченность и энергетическую независимость регионов.

Что касается экологической безопасности и климата, энергетическая стратегия предусматривает принятие мер по уменьшению количества вредных выбросов углекислого газа в атмосферу с учетом постоянного роста энергопотребления. Для достижения поставленных задач необходимо увеличить долю энергопотребления в пользу низкоуглеродных топлив и альтернативных источников энергии с 13% до 16%, сохраняя потребление природного газа на уровне 52-53%. Также планируется уменьшение доли использования нефтяных топливных ресурсов с 19,4% до 17% и снижение доли твердых топливно-энергетических ресурсов с 15,3% до 13% [5].

Согласно прогнозам, в энергетике России произойдут значительные изменения, связанные с внедрением передовых технологий не только в производство, но и в потребление и транспортировку тепловой и электрической энергии [6]. Особое внимание уделяется оптимизации и развитию малой распределенной энергетики при использовании низкоуглеродных или безуглеродных топливно-энергетических ресурсов и автоматизации энергетических систем. Перспективный план развития топливно-энергетического комплекса России предполагает рост производства электрической энергии к 2035 году, что обеспечит увеличение мощностей тепловых электростанций (ТЭС). При этом доля ТЭС в производстве электрической и тепловой энергии снизится незначительно, всего на 2%, но останется на том же уровне. Модернизация ТЭС будет направлена на повышение уровня и качества теплофикации посредством введения автономной распределенной когенерации.

Удельный расход топлива, требуемый для выработки электрической и тепловой энергии, согласно благоприятному сценарию развития энергетики, снизится на 12%. Это приведет к уменьшению доли потребления традиционных ископаемых топлив. На станциях, применяющих альтернативные источники энергии, ожидается масштабное развитие, направленное на усовершенствование технологий, снижение вредных выбросов в атмосферу и ограничение роста потребления традиционного ископаемого топлива. Однако использование альтернативных источников энергии в России сталкивается с экономическими трудностями, особенно в регионах с хорошо развитым централизованным энергоснабжением. Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на станциях с альтернативными источниками энергии, в среднем в 3-5 раз выше, чем на парогазовых теплоэлектроцентралях [8]. Предсказываемое удешевление электро-генерации на ветровых электростанциях и солнечных электростанциях сократит это соотношение до 2-2,5 раз, но для большинства регионов России электроэнергия от альтернативных источников останется дорогой из-за неблагоприятных природно-климатических условий и сравнительно низких цен на топливо.

Затраты на внедрение альтернативных источников энергии в централизованную энергетическую систему остаются высокими, что требует ввода дополнительных дублирующих мощностей, таких как газотурбинные или газопоршневые установки, для обеспечения бесперебойного энергоснабжения. Учитывая эти факторы, стоимость электрической энергии, получаемой от станций с применением технологий альтернативных источников, будет расти. Инвестиции в систему централизованного теплоснабжения останутся на уровне прошедших пяти лет, тогда как затраты на распределенную автономную энергетику возрастут на 20%, а на системы, использующие альтернативные источники энергии, — на 30%. Тем не менее в общем топливно-энергетическом балансе страны данные затраты составят около 12-13% от общих инвестиций в энергоснабжение.

В будущем энергетическая система России будет характеризоваться применением традиционных ископаемых видов топлива, хотя цены на газ будут расти, а безуглеродные ресурсы станут более актуальными при снижении доли использования жидких топлив. Малая распределенная энергетика остается актуальной отраслью энергетического баланса России благодаря своим преимуществам, таким как меньшая стоимость проектно-изыскательных работ и более короткий срок окупаемости, что делает мини-ТЭС более привлекательными по сравнению с крупными станциями.