События, оказавшие существенное влияние на функционирование и развитие мировых энергосистем в октябре-ноябре 2016 года

154

м

и

р

о

в

о

й

 о

п

ы

т

мировой опыт

В

рамках

совместного

проекта

журнала

 «

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

. 

Передача

и

распределение

» 

и

Системного

оператора

Единой

энергетической

системы

, 

реализуемого

при

поддержке

Ассо

-

циации

 GO15, 

мы

продолжаем

знакомить

читателей

с

си

-

стемными

операторами

круп

-

нейших

энергосистем

мира

. 

Серию

интервью

продолжает

беседа

со

Стивом

Бербери

-

хом

 — 

президентом

и

исполни

-

тельным

директором

 California 

Independent System Operator. 

Компания

 CAISO 

основана

в

 1998 

году

как

независимый

системный

оператор

. 

Ее

по

-

явление

стало

следствием

принятия

в

 1992 

году

в

США

«

Федерального

закона

об

энергетике

», 

который

потре

-

бовал

создания

конкурентных

оптовых

рынков

электроэнер

-

гии

в

США

. 

Сегодня

 CAISO 

является

одним

из

девяти

системных

операторов

на

тер

-

ритории

Северной

Америки

.

Калифорния: 
особенности управления 
энергосистемой 
с большой долей ВИЭ

—  Господин  Берберих,  как  вы 

можете  охарактеризовать  опера-

ционную  зону  вашего  системного 

оператора? В чем заключаются ее 

уникальные особенности?

—  Если  говорить  о  структуре  ге-

нерации,  то  Калифорнийская  энер-

госистема,  как,  впрочем,  и  вся  За-

падная  синхронная  зона  (Western 

Interconnection) энергосистемы США, 

отличается большим разнообразием 

типов  располагаемых  энергоресур-

сов,  в  том  числе  весьма  значитель-

ным  объемом  ветровых,  солнечных 

и гидро- и геотермальных, а также ге-

ографией их размещения. От CAISO 

это требует, во-первых, четкой коор-

динации  планов  по  развитию  элек-

троэнергетического  комплекса.  Во-

вторых — применения эффективных 

Операционная

зона

 CAISO

 охватывает 80% штата Калифорния и не-

большую  часть  штата  Невада,  на  территории  которых  проживает  около 

30  млн  потребителей.  Компания  обеспечивает  поставку  260  млн  МВт·ч 

электроэнергии ежегодно и контролирует перетоки электроэнергии по ма-

гистральным  линиям  электропередачи  общей  протяженностью  порядка 

42 тысяч километров. Установленная мощность 760 электростанций энер-

госистемы — 60 000 МВт.

155

рыночных механизмов, учитываю-

щих  не  только  такие  товары,  как 

электроэнергия  и  мощность,  но 

и ресурсный потенциал энергоси-

стемы.

Главной уникальной особенно-

стью энергосистемы, безусловно, 

является  широкомасштабная  ин-

теграция ВИЭ — преимуществен-

но  солнечных  и  ветровых  элек-

тростанций.  Штат  Калифорния, 

практически полностью входящий 

в  операционную  зону  CAISO,  ли-

дирует  в  США  по  использованию 

возобновляемых источников энер-

гии.  Так,  на  сегодняшний  день 

суммарная  мощность  солнечных 

станций,  обслуживающих  быто-

вых потребителей, уже превысила 

11 000 МВт, ветровых — 6000 МВт. 

И со временем эта тенденция бу-

дет только нарастать. Управление 

интегрированными 

объектами 

ВИЭ-генерации,  количество  ко-

торых  быстро  увеличивается,  ос-

ложняется еще и наличием более 

5000  МВт  солнечных  станций  ка-

тегории  behind-the-meter,  то  есть 

не участвующих в формировании 

планового диспетчерского графи-

ка (солнечные панели на крышах 

частных  домов  и  т.п.).  В  такой 

ситуации,  во-первых,  требуется 

обеспечить достаточную гибкость 

балансирования  энергосистемы, 

чтобы сгладить непостоянную вы-

работку солнечных станций и ней-

трализовать ее резкие скачки вну-

три суток. Во-вторых, необходимо 

справиться  с  излишком  предло-

жения  в  полуденные  часы,  когда 

выработка  солнечной  энергии 

достигает  своего  максимума.  На-

растание  этих  проблем  в  опера-

тивно-диспетчерском  управлении 

прогнозировалось  «кривой  утки» 

на  графике  суточного  потребле-

ния  с  2014  года,  но  реальность 

превзошла прогнозы.

— Как изменились тенденции 

в  развитии  энергосистемы  за 

последние 10 лет?  Какие задачи 

стоят перед CAISO сегодня? 

—  При  разработке  планов  по

развитию  энергосистемы  мы 

должны  учитывать  цели  и  про-

граммы  экологической  политики, 

принятые  как  на  федеральном 

уровне, так и властями штата. Зна-

ковым документом в этом отноше-

нии  является  Renewable  Portfolio 

Standard  (RPS)  —  «Стандарт  по 

развитию  ВИЭ»,  законодательно 

утвержденный  в  штате  Калифор-

ния  в  2015  году  и  устанавливаю-

щий  обязательный  минимальный 

объем производства электроэнер-

гии  на  основе  конкретного  типа 

ВИЭ  на  определенный  период. 

В соответствии с RPS перед шта-

том  поставлена  амбициозная  за-

дача довести долю ВИЭ в общем 

балансе  энергоресурсов  до  60% 

к 2030 году, а долю нагрузки роз-

ничных потребителей, использую-

щих электроэнергию, произведен-

ную с нулевым уровнем выбросов 

СО

2

, до 100% к 2045 году. Кроме 

того,  стандарт  выдвигает  доста-

точно  высокие  требования  к  со-

кращению уровня выбросов и за-

крытию  объектов  традиционной 

генерации,  использующих  прямо-

точные теплообменники. 

В  течение  последних  десяти 

лет CAISO занимался планирова-

нием  развития  электроэнергети-

ческой системы и строительством 

новых объектов с таким расчетом, 

чтобы  обеспечить  интеграцию 

ВИЭ-ресурсов без ущерба для на-

дежности.  В  результате  инвести-

ции  в  передающую  сеть  за  счет 

местных налогоплательщиков со-

ставили  около  7  млрд  долларов. 

Выполнение  к  2045  году  задач 

RPS  может  потребовать  допол-

нительных 

капиталовложений, 

и сейчас в тесном взаимодействии 

с отраслевым регулятором — Ко-

миссией штата по коммунальному 

обслуживанию  (California  Public 

Utility  Commission,  CPUC)  —  мы 

работаем  над  тем,  чтобы  опре-

делить 

оптимальный 

состав 

энергоресурсов  и  сетевых  объ-

ектов.  Поддержание  надежности 

в  условиях  широкомасштабного 

внедрения  ВИЭ  подразумевает 

тщательно  продуманный  и  мак-

симально инновационный подход 

к  планированию  развития  Кали-

форнийской  энергосистемы.  Кар-

динальное  изменение  структуры 

генерации  ставит  перед  CAISO 

новые  технические  задачи,  но 

вместе  с  тем  и  обеспечивает  но-

вые  возможности  для  совершен-

ствования 

оперативно-диспет-

черского управления. И здесь мы 

должны  учитывать  потенциаль-

ную роль механизмов управления 

ценозависимым  потреблением, 

технологий  накопления  энергии 

и ресурсов с непостоянной выра-

боткой.

«

Кривая

утки

» (Duck Curve)

 — это фигура, образующаяся на 

суточном  графике  потребления  электроэнергии  в  энергосистеме 

и  обозначающая  дисбаланс  времени  между  максимальным  спро-

сом и производством возобновляемой энергии.

«

Кривая

утки

» 

на

графике

суточного

потребления

№

 1 (52) 2019

156

—  Какую  роль  в  процессе 

перспективного  планирования 

развития энергосистемы играет 

системный оператор? 

—  Планы  по  развитию  энер-

госистемы 

регламентируются 

властями  штата  —  как  правило, 

Комиссией штата по коммуналь-

ному  обслуживанию.  Так,  напри-

мер, любая новая магистральная 

линия  электропередачи  строит-

ся только с разрешения данного 

органа.  Развитие  генерирующих 

мощностей  также  во  многом  за-

висит от указаний CPUC в части 

регулирования  закупок  мощ-

ности.  CAISO,  поддерживая  от-

раслевую  политику  штата,  игра-

ет  ведущую  роль  в  процессе 

перспективного 

планирования 

развития  энергосистемы  как  на 

муниципальном,  так  и  на  регио-

нальном уровне. В частности, мы 

ежегодно  готовим  десятилетний 

план по развитию магистральных 

сетей,  утверждаемый  Советом 

управляющих  CAISO.  Разрабо-

танный  нами  четко  структуриро-

ванный  процесс  планирования 

развития энергосистемы опреде-

ляет  необходимые  условия  обе-

спечения  надежности,  а  также 

экономические  и  политические 

задачи и служит основой для ре-

гулирования инвестиционных по-

токов в отрасли. 

Так,  системным  оператором 

CAISO  согласована  масштабная 

модернизация 

магистральных 

сетей  для  ликвидации  инфра-

структурных  ограничений  и  уре-

гулирования  стоимости  передачи 

электроэнергии.  На  рынке  элек-

троэнергии,  функционирование 

которого  обеспечивает  CAISO, 

действует  узловое  ценообразо-

вание, что обеспечивает прозрач-

ность  при  определении  затрат 

на перегрузки в сети и источника 

ограничений.  Используя  данные 

за  прошлые  периоды  и  перспек-

тивную модель энергосистемы, мы 

определяем наиболее экономиче-

ски эффективные способы устра-

нения  существующих  сетевых 

ограничений.  Процедура  плани-

рования позволяет поддерживать 

коммерческую  модель  сетевого 

строительства, когда собственник 

строит сети в обмен на получение 

дохода  от  использования  про-

пускной способности. Однако этот 

вариант  используется  довольно 

редко. На практике модернизация 

сетевой  инфраструктуры  почти 

полностью финансируется за счет 

дохода  от  регулируемого  тарифа 

на  электроэнергию,  устанавли-

ваемого  в  Калифорнии  для  по-

требления и экспорта в соседние 

энергосистемы.

— Как рыночные механизмы 

встроены  в  процесс  управле-

ния энергосистемой? 

— На сегодняшний день CAISO 

удалось  полностью  объединить 

модель 

равновесного 

рынка 

с  системой  оперативно-диспет-

черского  управления.  Рыночные 

механизмы  стали  эффективным 

инструментом, 

позволяющим 

управлять  энергосистемой  по-

средством  специальных  продук-

тов  и  сигналов.  Как  и  другие  не-

зависимые системные операторы 

США, CAISO обеспечивает работу 

рынков  с  маржинальным  цено-

образованием — на сутки вперед 

и  балансирующего.  Стоимость 

электроэнергии  на  балансирую-

щем рынке определяется за счет 

проводимой  каждые  пять  минут 

корректировки графиков нагрузки 

и  проводимой  каждые  15  минут 

актуализации состава включенно-

го  генерирующего  оборудования. 

Кроме  того,  на  балансирующем 

рынке  представлены  услуги  по 

обеспечению системной надежно-

сти,  такие  как  регулирование  ча-

стоты, поддержание оперативных 

резервов,  услуги  по  управлению 

нагрузкой и ограничениями пере-

дающей сети.

—  Насколько  активно  в  Ка-

лифорнийской 

энергосисте-

ме  используются  технологии 

управления  спросом  Demand 

Response? Каким вы видите их 

потенциал? 

–  План  CAISO  по  продвиже-

нию  Demand  Response  и  энерго-

эффективных  технологий  опира-

ется  на  прогрессивную  политику 

штата,  направленную  на  продви-

жение  экологически  чистых  ис-

точников  энергии,  таких  как  изо-

лированные  мини-энергосистемы 

MicroGrid, фотоэлектрические па-

нели  на  крышах  домов,  электро-

мобили и накопители энергии. Мы 

считаем, что данные типы ресур-

сов могут быть использованы для 

обеспечения  необходимой  гибко-

сти  при  управлении  энергосисте-

мой в реальном времени, обеспе-

чивая одновременно выполнение 

Системные

операторы

на

территории

Северной

Америки

МИРОВОЙ

ОПЫТ

157

требований  по  надежности,  ба-

лансированию  и  снижению  вы-

бросов  в  атмосферу,  и  послужат 

фундаментом  для  активно  про-

должающейся  интеграции  ВИЭ. 

В настоящее время CAISO позво-

ляет  потребителям,  использую-

щим Demand Response, подавать 

заявки на рынке, тем самым при-

влекая  потребителей  к  участию 

в  поддержании  баланса  спроса 

и  предложения  в  энергосистеме. 

К  примеру,  при  прохождении  не-

давнего  летнего  максимума  сни-

жение  нагрузки  за  счет  Demand 

Response 

составило 

около 

300  МВт.  На  рынке  CAISO  также 

предусмотрен  специальный  ме-

ханизм  привлечения  ресурсов 

Demand Response к обеспечению 

надежности  —  снижение  потре-

бления  по  команде  при  возник-

новении  чрезвычайной  ситуации 

в энергосистеме.

—  Какое  влияние  на  рынок 

оказывает  широкомасштабное 

внедрение ВИЭ-генерации?

— Растущий объем генерации 

на основе ВИЭ требует от CAISO 

определенной  креативности  при 

решении  задач  технологическо-

го  управления  через  рыночные 

механизмы.  По  мере  того,  как 

преобразуется  структура  энерго-

ресурсов,  рыночные  механизмы 

и система оперативно-диспетчер-

ского  управления  также  должны 

изменяться  и  адаптироваться 

к  новым  условиям.  Отмечу,  что 

технические  возможности  энер-

гообъектов  и  в  целом  энергоси-

стемы  становятся  сегодня  все 

более гибкими и разнообразными, 

что  предоставляет  нам  бóльший, 

чем раньше, набор ресурсов для 

управления  электроэнергетиче-

ским  режимом.  Речь  идет  в  том 

числе  и  о  привлечении  объектов 

распределенной генерации к ока-

занию услуг по надежности.

В  сфере  инноваций  для  при-

влечения  на  оптовый  рынок  рас-

пределенных  ресурсов,  в  част-

ности,  накопителей  категории 

behind-the-meter, CAISO занимает 

лидирующие позиции в мире. Мы 

разработали  и  отладили  рыноч-

ные  механизмы  таким  образом, 

чтобы  стимулировать  участие 

распределенных  ресурсов  не 

только  в  Demand  Response,  но 

и в рынках в целом. Не так давно 

CAISO  внедрил  новый  рыночный 

механизм, который позволяет по-

ставщикам  распределенных  ре-

сурсов объединяться в группы из 

объектов разных типов и с разным 

местоположением  и  участвовать 

в  рынке  как  единый  ресурс.  Мы 

также  расширили  возможности 

мониторинга  участия  потребите-

лей  behind-the-meter  в  Demand 

Response:  измерения  могут  сни-

маться  теперь  напрямую  с  нако-

пителя,  установленного  у  потре-

бителя.

Что  касается  новых  типов  ре-

сурсов  и  методов  управления 

ими  в  составе  энергосистемы,  то 

в  дополнение  к  ветровой  и  сол-

нечной  генерации,  доля  которой 

в  составе  Калифорнийской  энер-

госистемы  за  последние  десять 

лет значительно выросла, CAISO 

привлекает  и  другие  типы  ВИЭ-

генерации  —  геотермальные,  на 

биомассе,  малые  ГЭС  и  аккуму-

ляторные батареи. Для их эффек-

тивной  интеграции  в  энергоси-

стему  разработаны  специальные 

меры  —  рыночные  и  компенса-

ционные  механизмы.  Например, 

экономическая  поддержка  уча-

стия  ВИЭ-ресурсов  в  рынке  или 

новые экономические механизмы, 

такие как гибкий график нагрузки, 

позволяющий  возместить  затра-

ты  на  участие  в  оказании  услуг 

системному оператору, новейшая 

модель для оценки рыночных ре-

сурсов, дающая возможность оце-

нить  физические  характеристики 

и фактические ограничения в ра-

боте аккумуляторных батарей. 

— Какие инновационные ре-

шения рассматриваются CAISO 

в  связи  с  переходом  к  «энер-

госистеме  будущего»?  Какие

реальные  шаги  предпринима-

ются  в  этом  направлении  уже 

сегодня?

— Наша концепция предусма-

тривает  расширенный  набор  ре-

сурсов  и  инновационных  реше-

ний, которые в самом ближайшем 

времени должны быть использо-

ваны  для  управления  «энерго-

системой  будущего».  К  ним  от-

носятся новые ВИЭ, накопители, 

распределенные ресурсы, а так-

же прорывные технологии, такие 

как  интернет  вещей,  блокчейн, 

системы силовой электроники. 

Чтобы  обеспечить  присоеди-

нение  к  энергосистеме  большого 

количества  ВИЭ-ресурсов,  CAISO 

активно  сотрудничает  с  участни-

ками рынка и исследовательскими 

организациями.  Наша  основная 

задача — расширить возможности 

ВИЭ  в  оказании  услуг  по  обеспе-

чению системной надежности (на-

пример,  в  увеличении/снижении 

мощности по команде), тем самым 

минимизировав  негативные  по-

следствия их интеграции в энерго-

систему.  Так,  недавно  нами  были 

проведены  успешные  испытания 

по  участию  фотоэлектрических 

солнечных  станций  в  регулирова-

нии частоты и напряжения. 

Расширение  географической 

диверсификации за пределы шта-

та — еще одно фундаментальное 

решение в арсенале CAISO. Речь 

идет  о  расширении  круга  участ-

ников балансирующего рынка за-

падных штатов США EIM (Energy 

Imbalance  Market).  С  ноября 

2014  года  в  EIM  задействованы 

соседние с CAISO операционные 

зоны.  Данная  мера  позволяет 

участникам  из  всех  штатов  поль-

В 

Единой

энергосистеме

России

 участие ВИЭ в регулирова-

нии также входит в число перспективных направлений развития тех-

нологий управления электроэнергетическим режимом, причем они 

разрабатываются  сразу  с  применением  новейшей  цифровой  тех-

нологии дистанционного управления. Так, в 2018 году осуществлен 

проект  организации  дистанционного  управления  мощностью  сол-

нечной  электростанции  из  диспетчерского  центра  АО  «СО  ЕЭС». 

Проект реализован на базе Бурибаевской СЭС — первой солнеч-

ной электростанции, введенной в работу на территории Республики 

Башкортостан. Проведенные в октябре испытания новой системы 

доказали ее эффективность и позволяют распространить техноло-

гию на другие солнечные электростанции.

№

 1 (52) 2019

158

зоваться преимуществами дивер-

сификации  и  оптимизации  соста-

ва  задействованных  ресурсов  на 

большой территории.

Поскольку  постоянный  рост 

доли  ВИЭ  и  распределенной  ге-

нерации в Калифорнийской энер-

госистеме  продолжается,  суще-

ствует  риск,  что  нормативная 

база не будет успевать за изме-

нениями в инфраструктуре и тех-

нологиях.  Поэтому  еще  одной 

важной  частью  нашей  работы 

является  выстраивание  взаимо-

отношений  с  отраслевыми  регу-

ляторами как штата, так и феде-

рального  уровня.  Это  позволит 

CAISO  инициировать  необходи-

мые  изменения  в  нормативной 

базе,  а  также  в  целом  консуль-

тировать  власти  о  возможных 

последствиях  влияния  тех  или 

иных  регуляторных  решений  на 

стабильность функционирования 

энергосистемы.

—  Какие  бизнес-модели и нор-

мативные  изменения  необхо-

димы  для  обеспечения  эконо-

мической 

жизнеспособности 

«энергосистемы будущего»?

—  Чтобы  устранить  препят-

ствия  для  совместной  работы 

с  соседними  штатами,  а  также 

повысить  эффективность  и  на-

дежность  работы  энергосистемы, 

требуется  реализовать  следую-

щие шаги. Во-первых, обеспечить 

возможность  формирования  цен 

не только на основе данных о вы-

работке  электроэнергии  во  всей 

энергосистеме  в  целом,  а  также 

установленной мощности ее гене-

рации, но и с учетом технических 

возможностей  и  местоположе-

ния  конкретной  генерации.  Когда 

цена  на  электроэнергию  снижа-

ется,  отражая  проблему  нулевых 

предельных  издержек  ВИЭ-гене-

рации,  не  имеющей  топливных 

затрат, должны соблюдаться при-

нятые  стандарты  надежности, 

а услуги компаний, обеспечиваю-

щих соблюдение этих стандартов, 

соответственно оплачиваться.

Во-вторых,  требуется  согласо-

вание розничных цен и структуры 

оптового рынка, что позволит сти-

мулировать  конечных  пользова-

телей  и  собственников  распреде-

ленных  энергоресурсов  активно 

участвовать  в  создании  «энерго-

системы  будущего».  Реализация 

этого шага, в свою очередь, потре-

бует  слаженного  взаимодействия 

между системными, сетевыми опе-

раторами  и  операторами  распре-

делительных сетей. 

В-третьих,  необходима  четко 

установленная ответственность за 

предоставление  мощности  и  тех-

ническую  возможность  участво-

вать  в  поддержании  надежности, 

поскольку  количество  опций,  ко-

торыми располагает потребитель, 

с  каждым  годом  растет,  захваты-

вая сферы передачи, распределе-

ния и учета электроэнергии. Здесь 

могут  быть  использованы  раз-

личные  модели.  Однако  в  любом 

случае для решения этой задачи, 

требующей также учитывать цели 

экологической политики, нам нуж-

ны долгосрочные инвестиции в от-

расль.  Кроме  того,  обеспечение 

эффективного  функционирования 

энергосистемы подразумевает на-

личие разумных цен для потреби-

телей при соблюдении стандартов 

надежности.  

Материал

подготовлен

пресс

-

службой

АО

 «

СО

ЕЭС

»

Диспетчерский

центр

 CAISO

МИРОВОЙ

ОПЫТ