• Содержание номера
  • Рейтинг:  1 
 

Мировые тенденции развития гидроэнергетики

 

Автор

Шульга Ингард, Главный эксперт, РАО "ЕЭС России"

 

    В последние десятилетия наблюдаются качественные изменения в мировой гидроэнергетике, обусловленные экономическими, политическими и технологическими причинами.
    Среди важнейших факторов, которые определяют развитие гидроэнергетики, - степень освоенности гидроэнергетического потенциала территорий. В развитых странах мира, как правило, освоена большая часть экономически целесообразного гидропотенциала, в частности в Европе - 75%, в Северной Америке - около 70%, и практически исчерпаны возможности для строительства крупных ГЭС.
    В развивающихся странах, напротив, большая часть гидропотенциала (включая крупный) остается неосвоенной: от более чем 93% в Африке до 67% в Южной Америке.
    Помимо экономической целесообразности, развитие гидроэнергетики определяют экологические приоритеты. Поскольку строительство крупных ГЭС, как правило, сопряжено с существенными экологическими проблемами, в странах с высокими природоохранными стандартами это стало дополнительным барьером для развития крупной гидрогенерации.
    В результате совокупного действия этих факторов происходит отчетливая <миграция> гидроэнергетики в развивающиеся страны, где велик неосвоенный гидропотенциал и экологические соображения играют меньшую роль (как в силу менее жестких экологических стандартов, так и по причине неразвитых демократических традиций и невысокой политизированности вопросов экологии). В результате, по оценкам Международного энергетического агентства, в предстоящие полтора-два десятилетия до 80% прироста мощностей гидрогенерации придется на развивающиеся государства.
    Несмотря на масштабные гидропроекты в некоторых развивающихся странах (Китай, Индия, Бразилия, Турция и др.), общемировые темпы прироста мощностей гидроэнергетики в долгосрочном плане заметно снижаются. Если во второй половине ХХ века суммарная установленная мощность гидроэлектростанций увеличивалась средними темпами, 70-80% за десятилетие, то в первое десятилетие нынешнего века ожидается их прирост не более чем на 25%. Генерирующие мощности, использующие другие базовые источники энергии, увеличатся в большей мере, так что в обозримом будущем сохранится тенденция к снижению доли гидрогенерации в объеме выработки электроэнергии, которая наблюдалась давно: если в 1973 г. доля гидроэлектростанций в структуре мирового производства электроэнергии составляла 21%, то ныне - порядка 19%. Падение удельного веса гидрогенерации происходит главным образом за счет индустриально наиболее развитых стран (к примеру, в США в 1960-е гг. ГЭС производили 40% электроэнергии, а сейчас - только 8-9%).
    Перемены в структуре производства электроэнергии приводят к изменению роли и структуры самой гидроэнергетики. Повышение удельного веса атомной и огневых технологий выработки электроэнергии ведет к снижению общей маневренности генерации (способности оперативно изменять нагрузку), поскольку именно эти технологии характеризуются невысокой маневренностью. Для компенсации данного эффекта ГЭС все больше переключаются на выполнение системных функций (поддержание частоты и снятие пиковых нагрузок) и все меньшую роль играют в покрытии базовой части графика нагрузки. Это изменение характерно прежде всего для крупнейших развитых стран1.
    Учитывая, что потенциал строительства крупных ГЭС в развитых странах давно исчерпан или близок к исчерпанию, во многих регионах активизировалось строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), способных выполнять те же системные функции, что и ГЭС, но часто не требующих возведения столь же масштабных гидросооружений. В итоге в целом ряде развитых стран общая установленная мощность ГАЭС выросла до огромных значений. Например, в США мощность ГАЭС превысила величину, эквивалентную 1/5 установленной мощности национальной электроэнергетики, в Швейцарии - 1/3.
    Заметное влияние на развитие гидроэнергетики оказывают факторы технологического характера. Если прежде чрезвычайно высокая капиталоемкость крупных гидропроектов и длительные сроки окупаемости (в среднем большие, чем для наиболее распространенной огневой генерации) компенсировались за счет самых низких текущих издержек производства гидроэлектроэнергии и абсолютно уникальных способностей маневрирования, то с распространением газотурбинных электростанций (особенно с комбинированной выработкой электроэнергии и тепла) у ГЭС появились серьезные конкуренты. Прежде всего по цене: при меньших, чем у ГЭС, капитальных затратах и сроках сооружения газовые турбины комбинированного цикла способны конкурировать с ними в базовом режиме при цене гидроэлектроэнергии 3 цента США за 1 кВт.ч и выше и наличии недорогого газа. Подобные условия встречаются в целом ряде регионов мира, например в Канаде или Норвегии.
    Усиливается и конкуренция в покрытии пиковых нагрузок. Во многих регионах эту нишу на рынке у ГЭС отнимают гидроаккумулирующие либо газотурбинные электростанции. Последние хотя и уступают многим ГЭС по скорости маневрирования (время выхода на полную мощность из <холодного> состояния занимает до получаса против нескольких минут у многих ГЭС), но превосходят по этому показателю другие тепловые электростанции и тем более атомные. Кроме того, у современных газотурбинных генераторов, как и у гидроагрегатов, практически отсутствует технический минимум нагрузки.
    Конкуренция среди других технологий генерации особенно проявляется в случае необходимости строительства новых электростанций. Во-первых, наиболее рентабельные гидроэнергоресурсы в развитых регионах уже освоены, оставшиеся створы рек требуют, как правило, больших инвестиций. Во-вторых, преимуществом огневых и атомных технологий генерации является возможность более свободного размещения мощностей. В большинстве случаев ТЭС и АЭС могут располагаться вблизи потребителей энергии, тогда как расположение гидроэлектростанций жестко обусловлено физико-географическими факторами, причем особенно значимы эти ограничения для крупных ГЭС. В результате к цене гидроэнергии нередко добавляется стоимость строительства и использования линий электропередач, что особенно важно в условиях больших стран.
    По этим причинам капитальные затраты на строительство ГЭС, и без того немалые, возрастают. По данным Всемирного банка, в период с 1965 по 1990 г. реальные расходы на сооружение плотин росли средними темпами - на 4% в год. Для некоторых других типов электростанций (газовых, ветряных, солнечных), напротив, наблюдалось снижение реальных капитальных затрат.
    Таким образом, одной из тенденций стало частичное вытеснение ГЭС с некоторых рынков.
    Существенное влияние на развитие гидроэнергетики оказывают перемены в государственном регулировании.
    Во многих развитых странах сформировался дифференцированный подход к регулированию крупных и малых2 гидроэлектростанций. Малые ГЭС относят к альтернативным источникам энергии, которые являются объектом протекционистской поддержки со стороны государства. Крупные ГЭС, напротив, не только не пользуются государственной поддержкой, но и, как правило, контролируются и ограничиваются государством более жестко, чем другие виды электростанций, за исключением атомных. Например, в США гидроэнергетика является одной из немногих сфер, где государство контролирует большинство аспектов проектирования, создания и функционирования частных предприятий.

    Малыми в мире считаются ГЭС мощностью не более 10 МВт. Такой критерий установлен, в частности, в Европейском союзе. Однако в некоторых странах (особенно богатых гидроэнергоресурсами) принят более высокий порог, например в Канаде и Бразилии малыми считаются ГЭС до 30 МВт.

    Еще в прошлом десятилетии малые ГЭС часто оказывались неконкурентоспособными из-за существенно более высоких удельных затрат, на порядок превосходящих издержки крупных гидропроектов. С недавних пор их относительная конкурентоспособность заметно возросла благодаря протекционистской поддержке альтернативной энергетики многими государствами, росту цен на топливо, развитию технологий. Все это повысило инвестиционную привлекательность небольших гидропроектов и привело к интенсивному расширению сектора малой гидрогенерации, прежде всего за счет негосударственных инвестиций.

    К началу нынешнего десятилетия в мире насчитывалось не более десятка стран с суммарной мощностью малых ГЭС свыше 1 ГВт в каждой. К ним относились Япония, США, Франция, Италия, Бразилия, Испания. В последние годы к этой группе присоединяется ряд других государств: Турция, Индия, Норвегия, Канада и др. Европейский союз планирует к 2010 г. удвоить удельный вес возобновляемых источников электроэнергии, включающих малые ГЭС. Малые, мини- и микро-ГЭС достаточно интенсивно строятся и в ряде бедных стран (Индия, Вьетнам и др.).

    Иная ситуация складывается в секторе крупной гидрогенерации, для которой по-прежнему характерна более высокая степень монополизации, нежели для других секторов энергетики (кроме атомной). Причем большая часть мощностей мировой гидроэнергетики находится в общественной собственности либо под общественным контролем. Такова ситуация в странах с наиболее развитой гидроэнергетикой: Канада, США, Китай, Норвегия, Бразилия. Как правило, крупные гидроэлектростанции контролируются федеральной (в унитарных государствах - центральной) властью, которая нередко делит контроль с региональными (Канада, Швейцария) или муниципальными (Норвегия) властями. Примечательно, что государство не выпускает из своих рук контроль над крупной гидроэнергетикой даже в тех странах, где она превалирует в структуре генерации (Норвегия, Новая Зеландия, Канада) и, таким образом, нет проблем с выполнением системных функций и оперативным регулированием пиковых нагрузок, что в иных случаях требует концентрации контроля над гидроэлектростанциями.
    Даже в странах, где сформировалась конкурентная модель электроэнергетики, гидроэнергетика остается сферой, наиболее жестко регулируемой государством. Например, в США гидроэнергетика является одним из немногих секторов экономики, где государство контролирует большинство аспектов проектирования, создания и функционирования частных предприятий, причем лицензирование гидрогенерации в последнее время ужесточается.
    Либерализация электроэнергетики затрагивает крупную гидроэнергетику, как правило, в меньшей степени, чем тепловую. Во многих странах государство передает в частные руки преимущественно тепловые электростанции, а в регионах с преобладанием гидроэнергетики реформы подчас задерживаются или носят более ограниченный характер. Так, в Канаде либерализация и приватизация в электроэнергетике началась с провинции Альберта (где свыше 90% генерации приходится на тепловые электростанции), тогда как в провинциях с преобладанием гидроэнергетики (Квебек, Британская Колумбия, Онтарио, Манитоба) сохранялась вертикально интегрированная структура отрасли под государственным контролем.

    Типичный <сугубо частный> инвестиционный проект в гидроэнергетике - низконапорная ГЭС, не превышающая по мощности 400 МВт, расположенная на притоке крупной реки и умеренно влияющая на местную экосистему.

    Удельный вес частной (малой и средней) гидрогенерации увеличивается в тех развитых странах, где расширение крупной гидроэнергетики практически приостановилось в силу как объективных причин (исчерпания экономического гидропотенциала для строительства крупных ГЭС), так и субъективных (приоритетов государственной политики). К таким странам относятся Италия, Франция, Германия, Испания, Швеция, США, Новая Зеландия и др. Однако прирост доли частного сектора за счет малых ГЭС происходит достаточно медленно, и для гидроэнергетики по-прежнему характерна крайне высокая степень концентрации производства: на малые ГЭС приходится менее 5% выработки гидроэлектростанций мира.
    Осторожное отношение инвесторов к крупным гидропроектам связано с изменением рынков электроэнергии. Прежде, при отсутствии конкуренции на рынках, большинство гидроэлектростанций строилось с расчетом на долгосрочные поставки электроэнергии по регулируемым ценам. С либерализацией рынков электроэнергии во многих странах существенно снизилась предсказуемость условий продажи в долгосрочном плане. Это повышает риски инвестирования в крупные гидропроекты, учитывая длительные сроки их окупаемости. Изменение условий привело к трансформации инвестиционных приоритетов:

  • характерным стало распределение рисков и источников финансирования. Если прежде крупные гидропроекты финансировались исключительно из национальных бюджетов, то в последние десятилетия получили распространение различные схемы привлечения негосударственных инвестиций, расширились зарубежные источники финансирования, прежде всего за счет средств международных финансовых организаций и банков развития. Таким образом, государство реже берет на себя полностью реализацию крупных гидропроектов. То же относится и к частным инвесторам - не случайно удельный вес гидроэлектростанций в суммарных мощностях, вводимых исключительно частным сектором, в мире незначителен: по оценкам Всемирного банка, эта доля в последние годы составляет несколько процентов;
  • все большее распространение получают инвестиции в действующие гидросооружения: в их реконструкцию, расширение, модернизацию оборудования. Развитие этой сферы связано с тем, что перестройка гидросооружений весьма эффективна по сравнению со строительством новых гидроэлектростанций: во многих случаях она обеспечивает существенно меньшие капитальные и временные затраты на единицу вводимой мощности. Потенциал для приложения инвестиций в перестройку гидросооружений огромен: во-первых, только 1/5 часть плотин в мире используется для генерации электроэнергии (а среди малых плотин эта доля еще меньше), во-вторых, износ действующих плотин в целом по миру нарастает, что требует увеличения инвестиционной активности в данной сфере.
        Дальнейшее развитие гидрогенерации в долгосрочной перспективе будет во многом зависеть от того, насколько приоритеты экологии и устойчивого развития, декларативно принятые на международном уровне, в частности ООН, возобладают на уровне национального регулирования.
        Говоря о воздействии гидроэнергетики на экологию, необходимо учитывать следующее:
  • крупные электростанции являются одним из наиболее существенных факторов сдерживания климатических изменений. Так, по данным Международного энергетического агентства, без существующих гидроэлектростанций выбросы парниковых газов были бы на 11% выше, что сравнимо с выбросами всего автомобильного транспорта планеты;
  • ущерб для местных экосистем может быть минимизирован за счет учета экологического фактора при проектировании и сооружении ГЭС: крупные гидропроекты не обязательно связаны с большим экологическим ущербом;
  • малые гидростанции считаются экологически безвредными, однако согласно некоторым исследованиям совокупный ущерб от множества мелких ГЭС может превосходить ущерб от сопоставимой по мощности крупной станции.

        Справка
        Около 2 млрд людей в мире лишены электричества, водопровода и канализации. В отличие от других видов генерации, крупная гидроэнергетика позволяет решать одновременно несколько задач повышения жизненного уровня, поставленных ООН, в частности задачи электрификации и водоснабжения. Многие развивающиеся страны существенно отстают от развитых не только в области производства электроэнергии, но и по уровню инфраструктуры аккумулирования воды (водохранилищ), что влияет на качество и надежность водоснабжения. Так, в расчете на душу населения Китай располагает лишь 40% возможностей гидроаккумуляции США, Лаос и Таиланд -20%, Южная Африка - 13%, Эфиопия -только 1%.

        До настоящего времени на уровне национального регулирования большинства стран природоохранные ограничения локального характера (касающиеся экосистем местного или регионального масштабов) превалируют над глобальными приоритетами (проблемы изменения климата). В этих условиях многие новые крупные гидропроекты не реализуются (особенно в развитых странах), потому что они связаны с рисками для местных экосистем. Изменение статуса глобальных экологических требований (в частности, дальнейшей ратификации странами Киотского протокола) облегчит реализацию крупных гидропроектов.

        К привлекательным инвестициям в существующие объекты относится и приватизация действующих либо частично построенных ГЭС, включая крупные. Условия такой покупки особенно выгодны в странах, где подобные объекты существенно недооценены, например в Латинской Америке или России.

        Другим международным приоритетом, который в случае принятия на национальных уровнях станет стимулом для развития гидроэнергетики, являются провозглашенные ООН задачи сокращения к 2015 г. вдвое числа жителей планеты, находящихся за чертой бедности, обеспечения для сотен миллионов людей современных санитарных условий, доступа к инфраструктуре электро- и водоснабжения. Решение перечисленных задач требует возведения либо реконструкции гидросооружений, в том числе крупных. Причем названные проблемы актуальны именно для развивающегося мира, где и без того сложились наиболее благоприятные условия для строительства крупных ГЭС.

        Примечание
        1 Разумеется, речь идет об усредненной тенденции по всей мировой электроэнергетике. В странах, где гидрогенерация по-прежнему преобладает в структуре выработки электроэнергии (Норвегия, Канада, Новая Зеландия, Бразилия и др.), ГЭС продолжают покрывать существенную часть базовой нагрузки.
        2 В понятие <малые ГЭС> в данном случае включаются также мини-ГЭС (мощностью до 2 МВт) и микро-ГЭС, чьи генераторы работают от речного течения.

  •  
    Добавить комментарий
    Комментарии (1):
    Виктор
    30.11.-0001 00:00:00
    Гидроэнергетика-это основной источник экологически самой чистой энергии за всю историю человечества Мне около 79 лет и вот в настоящее время нахожусь в состоянии сложного инфаркта и поэтому чисто человеческая совесть не позволяет унести свои знания в небытие ,,,,,,,Суть-на базе длительного производственного опыта по наладке и вводу в эксплуатацию от простых до самых сложных призводственных комплексов -всегда отличался своей способностью находить методы подгонки производственных технологий к возможностям оборудования а это теристорные преобразователи.......Предлагаю организовать совместное производство Устройства в виде гидроагрегата - это вертекальная транспортировочная лента на которой размещены пустотелые емкости которые при заполнении водой создают крутящий момент на генераторе и так до полного износа составных частей этого устройства......Пример: на ленте 10 емкостей по 1000 кг что составляет момент в 10000 кг и так непрерывно в независимости от нагрузки и уровня воды......Как доказательство в домашних условиях-на кухне -выполнена действующая миниустановка.......Можно выполнить установку практически на любую мошность и при этом не надо изменять плотину и места она будет занимать совсем мало и экологически самая чистая неограниченно большая ЭНЕРГИЯ !!!!!!!