А. Новак. От плана ГОЭЛРО к электроэнергетике будущего

История ГОЭЛРО

К 1913 году в Российской империи вырабатывалось более чем в 18 раз меньше энергии на душу населения, чем в признанных на тот момент лидеров по этому показателю - США. Дело в том, что все строящиеся станции были рассчитаны буквально на единицы потребителей - от одного до нескольких десятков и не были связаны между собой в единую сеть. В то же время российская электротехническая школа считалась одной из лучших в мире, а уровень оснащенности станций вполне соответствовал зарубежным аналогам. Поэтому специалисты все чаще призывали власти систематизировать процесс энергоснабжения страны, чтобы развитию промышленности способствовало расширение энергетической базы. Также стояла задача электрификации транспорта, жилищно-­коммунального хозяйства и объединения всей инфраструктуры разветвленной сетью электропередач.

К 1914 году отечественные учёные и инженеры разработали основы стратегии электрификации России и организовали строительство отдельных крупных электростанций, но начало Первой мировой вой­ны не позволило тогда сформировать общегосударственную программу. Сразу после Октябрьской революции новым руководством страны была поставлена задача создания единой программы возрождения и развития страны, в основе которой была ускоренная электрификация для развития промышленности, строительства, транспорта и сельского хозяйства. В результате к концу 1920 года Государственная комиссия по электрификации России подготовила "План электрификации РСФСР" или План ГОЭЛРО.
Планом ГОЭЛРО, с бюджетом в 17 млрд руб­лей и горизонтом действия 10-15 лет, детально определялись тенденции, структура и пропорции развития не только каждой отрасли, но и каждого региона. Авторы Плана ГОЭЛРО впервые в России предложили экономическое районирование исходя из соображений близости источников сырья (в том числе энергетического), сложившегося территориального разделения и специализации труда, а также удобного и хорошо организованного транспорта. В результате было выделено семь основных экономических районов.
План ГОЭЛРО предусматривал строительство 30 районных электрических станций (20 ТЭС и 10 ГЭС) общей мощностью 1,75 млн кВт и сооружение сети высоковольтных линий электропередач. В 1922 году была введена первая в стране линия электропередачи напряжением 110 кВ - Каширская ГРЭС - в Москве, а в 1933 году принята в эксплуатацию более мощная линия - 220 кВ - Нижнесвирская ГЭС - Ленинград. Началось объединение по сетям электростанций Горького и Иваново, создание энергетической системы Урала.

Программа Плана ГОЭЛРО, предусматривавшая восстановление разрушенного энергетического хозяйства страны, оказалась выполненной уже в 1926 году. А к 1931 году - десятилетнему сроку программы - были перевыполнены все плановые показатели по энергостроительству. К концу 1935 года, то есть к 15‑летию плана ГОЭЛРО, вместо 30 запроектированных было построено 40 районных электростанций общей мощностью 4,5 млн кВт. К 1935 году советская энергетика вышла на уровень мировых стандартов и заняла третье - после США и Германии - место в мире. Надо сказать, что многие электростанции, возведенные по плану ГОЭЛРО, после неоднократных модернизаций, успешно работают до сих пор.
Особой заслугой можно назвать полное импортозамещение энергетического оборудования. Если в 1923 году завод "Электросила" изготовил всего четыре первых гидрогенератора мощностью по 7,5 МВт для Волховской ГЭС, то с 1934 года в импорте для энергомашиностроения СССР уже не нуждался. Значительно повысился технологический уровень предприятий. Уже к 1937 году в промышленности машины были переведены в основном на электропривод.

Выработка достаточного количества энергии позволила успешно развивать энергоемкие производства, в частности, металлургию, а также автоматизировать сельскохозяйственные работы, для рядовых граждан исчезла необходимость экономии электроэнергии.

В текущем году 75‑летний юбилей также отмечает атомная промышленность России. Что касается использования мирного атома, в 1954 году в Обнинске была запущена первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт. Уже в октябре 1954 года Совет министров СССР утвердил масштабную программу строительства АЭС, рассчитанную на 1956-1960 годы. В те же годы стартовало возведение АЭС в странах Восточной Европы, Азии и Африки, где в период с 1957 по 1967 год было построено 25 атомных установок.

Электроэнергетика сегодня

В 2000‑е годы была проведена реформа электроэнергетики, которая позволила решить целый ряд актуальных вопросов 1990‑х годов. Это и дефицит инвестиций в сектор, и проблемы надежности электроснабжения, и наличие дисбаланса в регулировании рынка. В результате либерализации рынок электроэнергии стал более гибким и начал развиваться гораздо более быстрыми темпами. С 2000 по 2020 год установленная мощность в российской электроэнергетике и электропотребление выросли примерно на четверть.
На сегодняшний день электроэнергетический комплекс Российской Федерации продолжает оставаться одним из самых развитых в мире. В нашей стране действует более одной тысячи электрических станций, включая 11 атомных станций, 170 гидростанций, 935 тепловых электростанций и более 90 станций, работающих на ВИЭ. Всего в России проложено более 2,6 млн км линий электропередач и вырабатывается 885 тысяч мегавольт-­ампер трансформаторных мощностей. За последние 7 лет потребление и выработка электроэнергии выросли почти на 5 %. По итогам этого года выработка электроэнергии ожидается на уровне1 075 млрд кВт·ч, по этому показателю Россия занимает 4 место в мире.

Серьезный вклад в обновление фондов электрогенерации внесла программа строительства электростанций по договорам присоединения мощности (ДПМ), которая стала одним из самых масштабных и успешно состоявшихся инструментов привлечения инвестиций в российской экономике. Мощнейшее развитие благодаря ДПМ получили отечественное энергетическое машиностроение, проектные и строительные отрасли. В результате установленная мощность электрических станций за 7 лет увеличилась на 30 ГВт, из которых 29 ГВт - за счет ДПМ. Всего было реализовано более 130 проектов.

На смену программы ДПМ в 2019 году пришел новый механизм привлечения инвестиций в модернизацию устаревшего основного оборудования тепловых электростанций на базе долгосрочного рынка мощности. Программа позволит модернизировать 41 ГВт генерирующих мощностей тепловых электрических станций до 2035 года. В результате мы получим обновление основных фондов на 16 % и новые инвестиции в размере до 1,86 трлн руб­лей. Принципиальным условием механизма является обязательная максимальная локализация основного генерирующего оборудования, то есть значительный акцент делается на импортозамещении. В настоящее время уже проведен отбор до 2025 года на 17,2 ГВт. За исключением текущего года, что связано с пандемией коронавируса, мы наблюдаем поступательный рост электропотребления, однако отрасль стабильно справляется с обеспечением потребностей экономики и социальной сферы в электрической и тепловой энергии.

Особое внимание уделяется качеству и надежности энергоснабжения потребителей страны. Потери в электрических сетях за 7 лет снижены почти на 9 %. За последние 7 лет в три раза сократилось количество регионов с высокими рисками нарушения энергоснабжения - с 9 до 3. Среднее время восстановления энергоснабжения бытовых потребителей вследствие возникновения технологических нарушений снизилось на 45 %, с 4 ч 24 мин до 2 ч 25 мин. В крупных городах потребители в большинстве случаев не ощущают технологических нарушений - в течение нескольких минут напряжение подается из резервных источников.

В области теплоснабжения созданы стабильные, долгосрочные и прозрачные условия для привлечения инвестиций в отрасль. К 1 декабря 2020 года уже 13 муниципальных образований перешли на новую модель рынка теплоснабжения с ожидаемым объемом частных инвестиций в теплоснабжающий комплекс этих городов в размере около 92 млрд руб­лей. Данный вопрос активно прорабатывается еще как минимум в 18 муниципалитетах с ожидаемым совокупным объемом инвестиций, по нашим оценкам, порядка 152 млрд руб­лей.

В течение последних лет решались общенациональные задачи обеспечения независимого и надежного энергоснабжения ряда стратегических регионов России - Республики Крым и Севастополя, Калининградской области, Дальневосточного, Северо-­Кавказского и Сибирского Федеральных округов.

С прошлого года на законодательном уровне действует базовая платформа для перехода к долгосрочному тарифному регулированию в электроэнергетике, которая ввела возможность заключения регуляторных соглашений в электросетевом комплексе и установления долгосрочных тарифов на услуги по передаче электроэнергии. Изменения позволят местным властям более комплексно влиять на ситуацию с тарифами в регионах, а также придадут отрасли более прогнозируемые параметры, что станет стимулом для притока инвестиций.

За последние несколько лет проделана большая работа в области подключения потребителей к электрическим сетям, в результате упрощена процедура подключения, и Российская Федерация поднялась с 188‑го на 7‑е место в рейтинге Группы Всемирного банка Doing Business по показателю "Подключение к системе электроснабжения", что стало лучшим результатом среди всех показателей нашей страны Doing Business. По показателям "Индекс надежности электроснабжения" и "Прозрачность тарифов" (на электроэнергию) страна уже 5‑й год подряд показывает максимально возможные баллы - 8 из 8.
Несмотря на положительные результаты в развитии энергетической отрасли, перед нами стоят задачи по совершенствованию основных составляющих работы электросетевого комплекса страны - необходимо донастраивать традиционные для энергетики направления, от которых зависит надежная работа сегодня и завтра. При этом параллельно предстоит развивать новые технологии производства, хранения и передачи электроэнергии, которые могут стать залогом успешной конкуренции на мировом рынке уже послезавтра.

Электроэнергетика будущего

Ведущая роль в мировом энергобалансе ближайших десятилетий останется за углеводородами. В то же время последние мировые тенденции с уверенностью говорят о том, что именно электрическая энергия в XXI веке станет финальным звеном в доставке энергии конечному потребителю.
При этом, учитывая глобальный тренд на декарбонизацию мировой экономики и стремление к низкоуглеродному будущему, значительную роль будут играть первичные источники энергии, то есть исходное сырье для выработки электричества. Подчеркну, что по производству электроэнергии энергобаланс России уже вполне соответствует логике низкоуглеродного мира и является одним из самых "чистых".
Полностью безуглеродные источники электрогенерации составляют в выработке более трети (35.9 %): ГЭС - 17,4 %, АЭС - 18,5 %. Плюс формирующаяся отрасль ВИЭ - ещё 0,2 %. Из углеродных источников ещё 49,7 % выработки приходится на газ - наиболее экологически чистый вид топлива. То есть более четырёх пятых (85,6 %) произведенной электроэнергии уже сегодня приходится на безуглеродные или низкоуглеродные источники, а к 2035 году - этот показатель будет уже почти 90 % (88,6 %). До 2035 года предусматривается ввод новых 78,6 ГВт генерирующих мощностей, из них 16,8 ГВт на АЭС, 2,2 ГВт на ГЭС, 50,1 ГВт на ТЭС, в том числе 41 ГВт на газе и 8,9 ГВт на угле, 9,5 ГВт ВИЭ. Только в 2019 году по сравнению с 2014 годом ТЭС России снизили выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на 19,6 % (среднее снижение - 3,3 % в год), парниковых газов - на 6,48 % (среднее снижение - 1,1 % в год).

На государственном уровне уделяется значительное внимание развитию возобновляемых источников энергии. Для России, которая имеет огромные запасы углеводородных ресурсов, это важно по двум основным причинам. Первая - электроснабжение удаленных и труднодоступных регионов страны. Вторая - сохранение лидирующих позиций на мировых энергорынках, что в будущем может стать невозможным без достаточно высокого уровня компетенций в возобновляемых источниках энергии.
В 2019 г. ввод новых объектов ВИЭ в России составил 594 МВт. По итогам 2020 года объем вводов прогнозируется на уровне 1150 МВт, что выше прошлого года на 93 %, в результате установленная мощность объектов ВИЭ в ЕЭС России достигнет порядка 2,85 ГВт.
В течение последних пяти лет мы наблюдаем рост конкуренции на рынке ВИЭ. Следствием этого становится постепенное снижение затрат на производство возобновляемой энергии как по миру в целом, так и в нашей стране. В 2016-2019 годах средняя величина плановых капитальных затрат по проектам на 1 кВт установленной мощности значительно снизилась: в солнечной энергетике этот показатель по итогам 2019 г. упал на 59,5 % по сравнению с 2015 г., в сфере ветрогенерации за аналогичный период - на 58,2 %.

Наращивается не только выработка электрической энергии на базе ВИЭ, но и производственная база этой новой для отечественного энергомашиностроения отрасли. Например, в прошлом году, после завершения второго этапа модернизации завода "Хевел" в Новочебоксарске, годовой объем выпуска гетероструктурных солнечных модулей увеличен со 160‑ти до 260 МВт, что позволило на 50 % обеспечить текущие потребности российского рынка солнечной энергетики. В секторе ветроэнергетики в 2019 году началась отгрузка первых лопастей для ветрогенераторов, изготовленных на ульяновском заводе, для строительства ветропарка в Ростовской области, также завершилась сборка первых гондол ветровых турбин в России.

При этом для нас важно сделать технологии производства ВИЭ экспортно-­ориентированными. В этом году правительство России уже предусмотрело возможность применения механизмов поддержки экспорта генерирующего оборудования, применяемого при производстве электроэнергии с использованием ВИЭ. Планируем распространить эту практику и на программу поддержки ВИЭ на оптовом рынке после 2024 года, введя условие соблюдения целевых показателей по экспорту оборудования ВИЭ и услуг, связанных с его проектированием и установкой, в систему требований, которые предъявляются к участникам конкурсных отборов проектов ВИЭ на оптовом рынке. Соответствующие проекты нормативных документов рассматриваются правительством Российской Федерации.
Сегодня в нашей стране создаются условия для развития возобновляемых источников энергии на только на оптовом, но и на розничных рынках электрической энергии, в том числе для самого малого их сегмента, а именно - микрогенерации (до 15 кВт) на основе ВИЭ. Приняты законы, которые упрощают процедуру размещения объектов микрогенерации, предоставляют их владельцам возможность продавать излишки вырабатываемой электроэнергии на розничных рынках и создают налоговые стимулы для развития этого сектора. Необходимые подзаконные акты будут приняты правительством Российской Федерации в ближайшее время. Важно отметить, что они предусматривают, в том числе, льготные условия присоединения объектов микрогенерации к электрической сети, что сделает такие проекты доступным для широкого круга граждан.
Кроме того, летом этого года приняты изменения в нормативную базу, что существенно оптимизирует процедуру конкурсных отборов проектов ВИЭ на розничных рынках (установленной мощностью до 25 МВт). В результате инвестор получит гарантированную цену на электрическую энергию на весь период окупаемости инвестиционного проекта и, соответственно, возможность конкурировать по критерию минимальной цены на электрическую энергию, что дает стимул для внедрения наиболее эффективных для соответствующего региона проектов строительства ВИЭ-генерации. За счет этих мер обеспечивается как сокращение ценовой нагрузки на конечных потребителей, так и выбор наиболее современных и эффективных технологий производства энергии.

Решающее значения в большинстве секторов промышленности, в том числе в электроэнергетике, будет играть интеллектуализация и цифровизация всех технологических процессов. "Умные" электрические сети в сочетании с потребительскими сервисами выведут качество работы энергосистемы на новый уровень, позволяя менять ее режим работы в реальном времени, снижая тем самым количество технологических нарушений и ускоряя восстановление после них.
Показательно, что в ситуации с пандемией, когда мы столкнулись с ограничением мобильности, предприятия электроэнергетики, где опережающее внедрение цифровых технологий ведется не первый год, смогли грамотно внедрить уже существующие наработки и в кратчайшие сроки реализовать новые цифровые форматы. Мы видим, что в современных условиях цифровизация может стать самой настоящей движущей силой технологического прогресса. В настоящее время продолжается работа над "Стратегией цифровой трансформации электроэнергетики". В документе будут отражены основные показатели эффективности цифровой трансформации компаний и целевое видение будущей модели отрасли в целом на среднесрочном (до 2024 г.) и долгосрочном (до 2035 г.) горизонтах планирования.

Еще одним перспективным направлением является атомная энергия. К настоящему времени многие страны мира возвращаются к использованию мирного атома как одному из наиболее высокопроизводительных источников энергии с низким уровнем выброса загрязняющих атмосферу веществ и неограниченными запасами топлива. Уверен, что доля выработки электроэнергии на АЭС будет расти.
В России доля АЭС в выработке электроэнергии по итогам 2019 года увеличилась до 19,04 %, в европейской части страны она превышает 40 %. Это новый рекорд за всю историю отечественной атомной отрасли. Кроме того, Россия - признанный лидер атомной энергетики в мировом масштабе: портфель зарубежных заказов "Росатома" по итогам 2019 года превысил 130 млрд долларов. И мы намерены развивать этот потенциал. Обширным источником энергии в будущем может стать новая технологическая платформа в атомной энергетике, включающая в себя замкнутый ядерный топливный цикл и реакторы на быстрых нейтронах. Эти технологии позволяют минимизировать накапливаемые радиоактивные отходы и колоссальным образом расширяют топливную базу атомной энергетики.
Еще одной прорывной технологией будущего может стать ядерный синтез, преимущество которого - в отсутствии угрозы неуправляемой реакции, что соответственно, исключает возникновение техногенных катастроф. Сегодня ученые всего мира работают над созданием эффективной модели выработки энергии по такой системе, которая может в будущем обеспечить необходимым количеством электроэнергии все население Земли.

Отдельная важнейшая задача, решение которой позволит сделать прорыв в использовании электроэнергии, - создание мощных и мобильных накопителей. Потребность в развитии таких технологий будет расти по мере распространения ВИЭ и электротранспорта. Сегодня наиболее активно в мире этим вопросом занимаются США и Китай, последний относит накопление энергии к одной из 8 ключевых сфер развития энергетики. Россия также приступила к формированию базы для создания систем накопления энергии на технологиях следующего поколения. В нашей стране накопители энергии могут оптимизировать работу микроэнергосистем, как для бытовых, так и для коммерческих потребителей, а также крупной энергетики и сетевого комплекса, в том числе на объектах сетевой инфраструктуры и в сферах, в которых в настоящее время используются включенные в ЕЭС генераторы. Отдельная область применения - водородная энергетика, которая также активно развивается. Помимо обеспечения внутренних потребностей, стоит задача развивать экспортный потенциал в этом направлении.
Совершенствование систем накопления энергии особенно важно для развития электротранспорта. Во всем мире наблюдается тенденция к замене автомобилей с двигателями внутреннего сгорания на электромобили, что связано с усилиями по борьбе с глобальным потеплением климата и выполнением Парижского соглашения, а также со стратегиями государств по поэтапному сокращению использования углеводородов в топливно-­энергетическом комплексе. К 2030 году 10 стран объявили о намерении прекратить регистрацию автомобилей с двигателями внутреннего сгорания: Норвегия, Швеция, Дания, Израиль, Ирландия, Исландия, Нидерланды, Франция (в столице Париж), Китай и Индия.
В России сегмент электротранспорта пока находится на стартовом этапе развития, но с начала года количественные и процентные показатели значительно улучшились. За первые 6 месяцев текущего года количество электромобилей в России, по данным аналитического агентства "Автостат", увеличилось более чем на 25 % и составило 7 295 шт. Это составляет всего лишь 0,014 % от общего парка легковых машин в России. При этом на уровне государства и компаний уже реализуется комплексная программа развития зарядной инфраструктуры для создания условий внедрения и использования электротранспорта, включая личный и общественный.

Особое значение в современных условиях приобретает тренд на повышение энергоэффекетивности. Рациональное использование энергии позволит значительно экономить ресурсы, тем самым также снижая воздействие на окружающую среду и сохраняя резервы для дальнейшего успешного развития отрасли. То есть электроэнергетика будущего - это надежная, безопасная для человека и окружающей среды система, способная обеспечить доступным электричеством каждый уголок планеты и тем самым гарантировать максимальный комфорт людей, развитие мировой промышленности и экономики.