Составляющая модели для анализа влияния возобновляемых источников энергии на рыночную стоимость электроэнергии в России

Во исполнение Федерального закона от 26 марта 2003 г. № 35-ФЗ «Об электроэнергетике» [1] в России с 01 июля 2017 года функционирует новый рынок электрической энергии. Определенная законом рыночная модель соответствует общепринятой европейской модели и требованиям Третьего энергетического пакета. В этом случае в национальных рынках электроэнергии европейских стран практикуют дополнительное использование различных механизмов стимулирования или поддержки участников рынка в рамках реализации отдельных общегосударственных программ. Так, в 2009 году Россия взяла на себя гарантированные законодательно обязательства до 2030 года покупать по «зеленому» тарифу всю электроэнергию [3], отпущенную станциями с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). К основным составляющим этих обязательств относятся: покупка отпущенной ВИЭ электроэнергии по фиксированному «зеленому» тарифу; покупка электрической энергии единым государственным предприятием; стопроцентные и своевременные расчеты за выкупленную электроэнергию. Таким образом, в новую рыноч- ную модель заложены функции принципиально нового участника рынка электроэнергии – гарантированного покупателя (ГП). Этот участник должен покупать по «зеленому» тарифу всю электроэнергию из ВИЭ в полном объеме и реализовывать предусмотренные Законом механизмы компенсации такого тарифа [2].

Учитывая это, а также на стремительный рост доли ВИЭ в общем балансе объединенной электросистемы (далее – ОЭС) России актуальной задачей, которая сегодня требует решения, является построение моделей и средств оценки влияния ВИЭ на рыночную стоимость электроэнергии в России с учетом требований действующего законодательства, технологических ограничений функционирования ВИЭ и процессов на рынке электрической энергии.

Целью статьи является обзор основных функций гарантированного покупателя (далее – ГП), преимуществ и проблем развития ВИЭ в части их влияния на процессы ценообразования в сегментах рынка электроэнергии России и определение составляющих комплексной модели для ана- лиза влияния ВИЭ на рыночную стоимость электроэнергии.

Модель функционирования ГП и заложенные в нее функции можно рассматривать как адаптацию соответствующей итальянской модели стимулирования «зеленой» энергетики к условиям российского законодательства и особенностям отечественных энергосистем. К основным функциям ГП отнесены: продажа в сегменте рынка «на сутки вперед» и «внутри-суточном рынке» выкупленной у станций с ВИЭ электроэнергии, а также перепродажа в этих рыночных сегментах электроэнергии, выкупленной на специализированных аукционах, с целью компенсации разницы между рыночной стоимостью электроэнергии и «зелеными» тарифами [2]. Кроме того, к функциям ГП отнесено урегулирование создаваемых ВИЭ небалансов и учет их стоимости в расчетах с производителями ВИЭ. Эта функция ГП фактически реализует предусмотренные Законом функции балансирующей группы.

Современная модель рынка предусматривает обязательность функционирования сегмента балансирующего рынка (БР), где согласовываются небалансы, возникшие между заявленными и фактическими объемами производства/потребления электроэнергии в форме покупки/продажи соответствующих объемов небалансов. Таким образом, ГП участвует в сессиях БР как сторона, ответственная за баланс для производителей из ВИЭ. Суммарный небаланс ВИЭ рассчитывается как сальдированное значение всех фактических отклонений от прогнозного графика каждого производителя ВИЭ, входящего в эту балансирующую группу. Участники балансирующей группы, в свою очередь, должны компенсировать ГП расходы на урегулирование небалансов.

Сейчас производители из ВИЭ не несут ответственность за создаваемые ими небалансы, поскольку Законом определен переходный период на постепенное внедрение такой ответственности. Так для станций из ВИЭ, введенных в действие до 11.06.2017 г., ответственность за небалансы вводится после 2030 года. Другие производители начинают компенсировать свои небалансы с 2021 года с переходным периодом до 2030 года. В этот период доля небалансов, подлежащая компенсации, ежегодно увеличивается на 10% от общего объема небаланса. Предусмотрены также предельные объемы допустимых отклонений от заявленного графика, которые учитывают принципиальную возможность прогноза объемов отпуска электроэнергии для ВИЭ различных типов. Так, до 31 декабря 2029 года компенсация стоимости небалансов осуществлялась при условии погрешности прогноза для ВЭС более 20%, СЭС – более 10% и малых ГЭС – более 5%. При условии достижения производителями из ВИЭ доли 5% и более в годовом балансе производства электрической энергии значения допустимых отклонений снижаются до 10% для ВЭС и 5% – для СЭС. Согласно действующему порядку, объем возмещения производителем по «зеленому» тарифу ГП доли стоимости урегулирования небаланса в расчетный период рассчитывается пропорциональным распределением расходов на покрытие небалансов между участниками балансирующей группы ГП. В этом случае возмещению стоимости небалансов подлежат лишь отклонения от прогноза, которые совпадают по знаку с общим отклонением всей балансирующей группы. В то же время ответственность за небаланс других участников рынка рассчитывается для каждого участника рынка отдельно.

Выполненные исследования показали, что для ОЭС России характерна неравномерность распределения установленной мощности ВИЭ, в частности более 1500 МВт установленной мощности (29% от общей установленной мощности) приходится на 20 станций (3,6% от общего количества электростанций). При таких условиях у крупных производителей из ВИЭ появляется стимул и возможности к манипулированию значениями прогнозируемого отпуска электроэнергии, что будет приводить к искажению механизмов распределения ответственности за неточное прогнозирование и усложнять развитие такой генерации. Поэтому действующие механизмы распределения ответственности за небалансы между участни- ками рынка электроэнергии России нуждаются в усовершенствовании с целью устранения этого и других недостатков, что усиливает актуальность проблемы оценки комплексного влияния на рыночную стоимость электроэнергии отдельных типов ВИЭ и отдельных производителей «зеленой» электроэнергии [5].

К основным положительным последствиям активного внедрения ВИЭ в электроэнергетике России, очевидно, относится уменьшение потребности в ископаемых ресурсах во время производства электроэнергии, что приводит к снижению выбросов СО2, в частности на ТЭС. В части влияния на рынок электроэнергии следует выделить то, что обязательные к выкупу в сегменте РДН объемы предложения от ВИЭ смещают предложение других производителей, стимулируя заметное уменьшение маржинальных цен на РДН, которые являются важной составляющей в общей стоимости электроэнергии для конечных потребителей. Однако, вместе с положительными результатами, увеличение доли ВИЭ в структуре производственных мощностей обусловило появление и ряда негативных тенденций, связанных, прежде всего, с нерегулируемыми, резко изменяющимися графиками отпуска электроэнергии станциями из ВИЭ в условиях неудовлетворительного качества прогнозирования таких графиков, а именно: увеличение потребности в резервах на балансировку режимов ОЭС России приводит как к сокращению предложения и повышению цен в организованных сегментах рынка, так и к увеличению тарифа оператора системы передачи; внесенные ВИЭ дополнительные небалансы вызывают увеличение объемов балансировки режимов ОЭС России и цен на БР, что приводит к увеличению как цены небалансов, так и их общей стоимости. Увеличение объемов резервов на регулирование режимов ОЭС России приводит также к необходимости замещения относительно дешевых мощностей АЭС маневренными угольными энергоагрегатами, что приводит к дальнейшему увеличению стоимости электроэнергии и увеличению выбросов СО2. Увеличение доли ВИЭ в структуре производственных мощ- ностей ОЭС России прежде всего усиливает проблемы регулирования режимов.

В то же время, влияние предложения электроэнергии от производителей из ВИЭ на процессы ценообразования в сегментах рынка электроэнергии имеет сложный неоднозначный характер. Поэтому для принятия решений по дальнейшему развитию ВИЭ необходимо выполнять исследование причинно-следственных связей такого влияния. Решение проблем, связанных с развитием ВИЭ, требует решения ряда организационных, технологических и научных задач. Речь идет, в частности, о внедрении аукционов по установлению новых мощностей ВИЭ и введении финансовой ответственности за создаваемые небалансы, внедрении в ОЭС России высокоманевровых генераторов с низким уровнем выбросов углерода, а также систем накопления электрической энергии для нужд регулирования режимов [3].

К насущным научно-практическим задачам относятся: разработка методов и средств для улучшения качества прогноза объемов отпуска электроэнергии станциями из ВИЭ, а также разработка методов и средств анализа составляющих влияния увеличенной доли ВИЭ в структуре производства электроэнергии на процессы ценообразования в сегментах рынка электроэнергии России.

Исследование составляющих влияния повышенной доли ВИЭ в структуре производственных мощностей на рыночную стоимость электроэнергии в России предлагается осуществлять путем сравнительного анализа результатов функционирования рынка электроэнергии России при различных объемах отпуска электроэнергии ВИЭ. Соответственно, для анализа отдельных вариантов такого влияния необходимы средства прогнозирования отпуска электроэнергии из ВИЭ и средства имитации процессов ценообразования в сегментах рынка электроэнергии России (рис. 1), учитывая, что для участия в организованных сегментах рынка гарантированному покупателю необходимы прогнозы почасового суммарного отпуска ВИЭ с предубеждением от 1 до 48 ч [4].

Рис. 1. Средства прогнозирования отпуска электроэнергии из ВИЭ

Модуль прогноза производства электроэнергии ВИЭ осуществляет моделирование следующих данных: агрегированный почасовой график на сутки вперед произ- водства электроэнергии электростанциями из ВИЭ; доверительные интервалы прогноза агрегированного графика производства электроэнергии электростанциями из ВИЭ; среднеквадратичная погрешность прогноза. Агрегированный почасовой график на сутки вперед производства электроэнергии электростанциями из ВИЭ используется для определения объемов продажи электроэнергии ГП в сегменте РДН.

Значения доверительных интервалов прогноза позволяют рассчитать объемы покупки / продажи электроэнергии ГП в сегменте ВДР. Значения среднеквадратичной погрешности используются для расчета объемов небалансов, возникших вследствие неточности прогнозирования производства ВИЭ. В свою очередь, объемы небалансов используются для моделирования процедур урегулирования небалансов в сегменте БР и расчета стоимости таких небалансов.

Рассчитанные данные используются для моделирования поведения ГП в модулях имитационного моделирования процессов ценообразования в сегментах рынка электроэнергии России. По результатам такого моделирования определяются следующие основные показатели: стоимость электроэнергии для конечного потребителя как основной критерий сравнительного анализа вариантов влияния электростанций ВИЭ на рыночную стоимость электроэнергии; объемы платежей ГП электростанциям из ВИЭ; объемы возмещений электростанциями из ВИЭ погрешности в прогнозирова- нии производства электроэнергии сверх нормативных значений. Приведенные показатели являются наиболее индикативными по сравнению различных вариантов влияния на рынок электроэнергии как электростанций с ВИЭ в целом, так и для отдельных объектов с ВИЭ.

Выводы. Анализ нормативно-правовой базы России и ЕС в части организации работы рынков электроэнергии показал, что, в целом, механизм ГП реализует государственные обязательства перед инвесторами «зеленой» энергетики и эффективно выполняет роль стороны, ответственной за небалансы, производителей из ВИЭ. По результатам анализа составляющих влияния предложения ВИЭ на процессы ценообразования отмечен сложный и неоднозначный характер такого влияния. Среди перечня способов решения, связанных с увеличением доли ВИЭ проблем обособлена необходимость анализа составляющих влияния предложения от станций с ВИЭ на рыночную стоимость электроэнер- гии и определены основные составляющие средств имитации процессов ценообразования в сегментах рынка электроэнергии России, практическая реализация которых позволяют создать эффективный инструментарий для подготовки обоснованных управленческих решений по решению связанных с развитием ВИЭ проблем.