Экономические механизмы в электроэнергетике и интеграция электромобилей в энергосистему. Обзор докладов заседания НИК РНК СИГРЭ

В Москве 16 мая состоялось заседание Национального исследовательского комитета РНК СИГРЭ С5 по тематическому направлению «Рынки электроэнергии и регулирование». В повестку вошло два доклада, посвященных антимонопольному регулированию на рынке электроэнергии и концепции использования электромобилей не только как потребляющих устройств, но и как источника электроэнергии (Vehicle-to-Grid). Заседание проходило в гибридном формате, журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» следил за его ходом в режиме онлайн. Ключевые моменты докладов — в нашем обзоре.

Первый доклад «Антимонопольное регулирование на основе механизма Викри-Кларка-Гровса» собравшимся представил директор по развитию рынка электроэнергии ООО «Эн+девелопмент» Вадим Борохов.

В качестве преамбулы доклада спикер рассказал, что на рынке электроэнергии со свободным ценообразованием каждый из участников стремится иметь график выработки либо потребления, который макисимизирует его прибыль. При этом оператор рынка решает другую задачу — задачу централизованного расчета. То есть, формирует энергетический режим, максимизирующий общественное благосостояние — суммарную прибыль покупателей и продавцов. Соответственно, тот режим, который обеспечивает максимальную прибыль участнику рынка, не будет обеспечивать максимального общественного благосостояния.

Говоря непосредственно об антимонопольном регулировании, Вадим Борохов обозначил два его основных метода (Ex-Ante — превентивное, и Ex-Post — пост-фактум), а далее сфокусировался на первом из них.

Как отметил спикер, превентивное антимонопольное регулирование включает три основных этапа:

  1. Выработка критериев необходимости применения антимонопольного регулирования.
  2. Принятие решения о применении/неприменении регулирования.
  3. При положительном решении — изменение условий участия в торговле.

В качестве основной задачи антимонопольного регулирования спикер обозначил обеспечение такого исхода торгов, «который бы сложился при подаче участником «честной» заявки». Основным препятствием для эффективного антимонопольного регулирования Вадим Борохов назвал неполноту информации об участнике у регулятора рынка. Основной вопрос в данной части, по мнению спикера, звучит так: если полная информация об участнике есть только у этого участника, то какими должны быть условия его участия на рынке, чтобы ему было выгодно подать «честную» заявку?

Далее спикер рассмотрел данный вопрос с точки зрения теории экономических механизмов, а также рассказал о принципах механизма Викри-Кларка-Гровса (ВКГ) и методе Кларка, отметил особенности применения данных механизмов на рынке электроэнергии, проанализировал практические примеры и применяемые алгоритмы. В качестве основы механизма ВКГ Вадим Борохов обозначил так называемую «доплату за правду» — совокупность мер, стимулирующих участника рынка к подаче «честной» заявки.

Завершая доклад, Вадим Борохов отметил, что ранее исследователи рассматривали применимость механизма ВКГ при условии, что множество допустимых режимов не зависит от стратегий участников, к которым применяется данная мера антимонопольного регулирования (то есть, предполагая, что все участники предоставляют «честную» заявку). Им же самим была проанализирована применимость данного метода при возможном отклонении заявляемых технических параметров от истинных значений, заключил спикер.

Вторая часть заседания была посвящена концепции Vehicle-to-Grid — технологии двухстороннего использования электромобилей, подразумевающей подключение машины в общую электрическую сеть для подзарядки автомобиля с возможностью выдачи электроэнергии обратно в сеть.

Руководитель направления Департамента программного обеспечения и информационных технологий АО «АТС», ведущий научный сотрудник центра отраслевой экономики НИФИ Минфина РФ, к.э.н. Татьяна Ремизова представила собравшимся доклад на тему «Возможности использования Vehicle-to-Grid как инструмента, обеспечивающего гибкость спроса на электрическую энергию», подготовленный в соавторстве с руководителем проектного офиса ПАО «Россети Центр» Дмитрием Кошелевым.

В начале доклада Татьяна Ремизова отметила два ключевых условия, которые необходимо учитывать при определении возможностей концепции Vehicle-to-Grid как инструмента обеспечения гибкости спроса на электрическую энергию. Такими условиями, по ее словам, являются потребительские предпочтения и минимальный объем электромобилей, необходимый для того, чтобы применение концепции было оправданным.

Таким образом, для определения возможностей Vehicle-to-Grid необходимо рассмотреть преимущества и недостатки данной технологии, проанализировать ее использование в пиковые периоды потребления электроэнергии, рассмотреть концепции тарификации при интеграции электромобилей в электрические сети, оценить влияние развития электросетевой инфраструктуры на развитие электрификации транспорта и инструментов обеспечения гибкости спроса, говорит Татьяна Ремизова.

По словам спикера, для эффективного использования данной технологии необходимо достаточное для управления спросом количество электромобилей, которые должны иметь возможность подключения к сети. При этом процедуры заряда и отдачи в сеть должны быть управляемыми, а устройства сопряжения электромобилей с сетью должны быть оснащены точными приборами учета.

Далее Татьяна Ремизова выделила преимущества и недостатки Vehicle-to-Grid. К первым, по словам эксперта, относятся:

  • Возможность предоставления услуг регулирования для стабилизации напряжения.
  • Возможность предоставления резервных услуг для удовлетворения увеличивающегося спроса или при отключении энергоблока.
  • Снижение выбросов СО2 в секторе электроэнергетики за счет обеспечения поддержки хранения электрической энергии при использовании ВИЭ.

Среди недостатков технологии спикер выделила следующие аспекты:

  • Один электромобиль не может обеспечить достаточную мощность сети, необходимо наличие массового количества электромобилей, единовременно подключенных к сети для обеспечения необходимой мощности.
  • Стоимость электрической энергии при использовании электромобиля выше стоимости электрической энергии при использовании традиционных источников энергии.
  • Присутствие эффекта «отскока» при быстром подключении/отключении электромобилей в один период времени.

Таким образом, основным вопросом в определении целесообразности применения концепции Vehicle-to-Grid, по заключению Татьяны Ремизовой является определение минимально необходимого количества электромобилей, единовременно подключенных в сеть.

Данное количество было рассчитано авторами доклада на примере города Москвы и электромобиля Nissan Leaf (рис. 1). Исходя из того, что потребность энергосистемы столицы в дополнительной мощности в пиковый период времени составляет порядка 1000 МВт (рис. 2), авторы доклада вычислили, что необходимую дополнительную мощность могут обеспечить порядка 17 000 электромобилей, единовременно подключенных к сети. При этом европейская практика использования данной технологии показывает, что в тех регионах и городах, где она применяется, оптимальным является единовременное подключение к сети не менее 50 000 машин, акцентировала Татьяна Ремизова.

Рисунок 1. Технические характеристики электромобиля
Рисунок 2. График ежедневного потребления электрической энергии в г. Москва (по данным планового потребления ОЭС Центра)

Исходя из приведенных данных, на текущий момент использование концепции Vehicle-to-Grid не является целесообразным, однако «количество электромобилей увеличивается, соответственно, данный подход представляется возможным к использованию в ближайшее десятилетие», считает Татьяна Ремизова. В этом ключе необходимо понимание концепции тарификации, учитывающей технологию Vehicle-to-Grid, отметила спикер.

С точки зрения установки тарифов за электроэнергию, потребляемую/отдаваемую в сеть, и с точки зрения оценки влияния потребления электрической энергии электромобилями, в зависимости от установленных тарифов на нагрузку сети, исследователи выделяют три концепции тарификации:

  1. Простая зарядка (владельцы электромобилей заряжают их бесплатно в любое время, зарядка начинается автоматически при подключении электромобиля в сеть и продолжается не менее 3 часов).
  2. Концепция двойных тарифов (потребление электрической энергии электромобилями осуществляется по выбору владельца, а владелец предпочитает период, когда электроэнергия дешевле в определенные часы суток).
  3. Интеллектуальная зарядка (осуществляется автоматическое и непрерывное отслеживание всех элементов, подключенных к сети, и ее состояние, что обеспечивает наиболее эффективное использование ресурсов, доступных в каждый момент времени и позволяющих предотвращать перегрузки и контролировать напряжение с использованием оператора).

Далее Татьяна Ремизова привела расчеты стоимости заряда электромобиля в рамках каждой из данных концепций и отметила, что целесообразность применения той или иной модели опять же определяется количеством машин. То есть, первая модель (простая зарядка) наиболее выгодна при небольшом (менее 10%) количестве электромобилей. Концепция двойных тарифов начинает оправдывать себя, когда количество электромобилей достигает 10% от общего числа автомобилей. Если же количество электромобилей превышает 50%, необходим переход к интеллектуальной зарядке. Соответственно, применительно к нашей стране, вопрос о переходе к модели интеллектуальной зарядки на текущий момент не актуален, считает спикер.

Также Татьяна Ремизова привела пример модели поведения потребителя электромобиля с использованием Vehicle-to-Grid, а также представила прогноз по развитию электрозарядной инфраструктуры до 2030 года (на примере Москвы), отметив этот аспект как основополагающий в рамках данной концепции.

В завершение доклада спикер отметила, что пока количество электромобилей не превысит 10% от общего числа автомобилей, тарифы предлагается дифференцировать исходя из текущих значений тарифов для рассмотренных периодов. Соответственно, с этого же момента рациональным представляется начинать использовать стимулирование зарядки в части минимального потребления, то есть — применять концепцию двойных тарифов. Однако, в свете прогноза развития электрозарядной инфраструктуры и увеличения количества электромобилей, подготовку к использованию данной концепции целесообразно начинать уже сегодня, резюмировала Татьяна Ремизова.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»