image
energas.ru

Газовая промышленность Спецвыпуск № 4 2017

Мировой энергетический рынок. Новые векторы и перспективы развития

01.12.2017 11:00 Негативные побочные эффекты политики декарбонизации для энергобезопасности европы: время расставания с иллюзиями
В статье представлена оценка последствий развития возобновляемых источников энергии в рамках достижения климатических целей в странах Европы. Рассмотрена теория экстерналий – внешних эффектов, которые служат основанием для вмешательства в работу рыночных механизмов в европейской энергетике для достижения указанных целей. Результатом вмешательства становятся побочные негативные эффекты, в частности дестабилизация энергетических систем Европы и связанные с этим проблемы энергетической безопасности. Проведена оценка размера субсидий возобновляемых источников энергии и реальной приведенной стоимости электроэнергии с использованием различных видов топлива. Учитывая субсидии и рыночную стоимость эмиссий, электрогенерация с использованием природного газа более чем в два раза дешевле по сравнению с солнечной и ветряной электрогенерацией и почти на 30  % дешевле угля. Критически оцениваются принципы приоритетного доступа в сети, которые определяют выбор диспетчеров в пользу более дорогих возобновляемых источников энергии, дестабилизирующих энергетические системы. Сделан вывод о необходимости корректировки энергетической и климатической политики стран Европы, которая должна опираться на сочетание возобновляемых источников энергии с природным газом, что позволит достичь экологических целей с наименьшими издержками.
Ключевые слова: ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, СУБСИДИИ, ВНЕШНИЕ ЭФФЕКТЫ, ПРИВЕДЕННАЯ СТОИМОСТЬ.
Открыть PDF


Заявив о крутом развороте в энергетической политике (известном под немецким термином Energiewende, или «Энергивенде»), европейские элиты взяли курс на отказ от использования ископаемых видов топлива, на которые они возложили ответственность за возникновение проблем с изменением климата на планете. В Европе сегодня принято сравнивать бурное развитие возобновляемой энергетики – альтернативы ископаемым видов топлива – с началом четвертой промышленной революции. Но такое сравнение не вполне корректно. Три предыдущие революции развивались на собственной основе и, скорее, нуждались в выравнивании условий для конкуренции, чем в создании особых привилегированных условий для новых технологий. Возобновляемая энергетика – продукт искусственной стимуляции, результат предоставления инвесторам в возобновляемые источники энергии (ВИЭ) беспрецедентных гарантий и преференций. Первым побочным и явно нежелательным следствием такой энергетической политики стали нарушения в работе механизмов межтопливной конкуренции.

1.png

Ценовые сигналы, которые оказались искажены субсидиями, специальными тарифами и преференциальным диспетчированием для ВИЭ, не только привели к неоптимальному распределению ресурсов, заставив европейцев отдавать предпочтение более дорогим энергоносителям, но и стали угрожать ВИЭ исчезновением гарантированного бэкапа. Этим вторым нежелательным, и в значительной степени проистекающим из первого, последствием энергетического поворота стало исчезновение экономических стимулов для сохранения в энергобалансе стран ЕС угольной и, что особенно усугубило ситуацию, газовой генерации. При отсутствии в настоящий момент эффективных технологий хранения электроэнергии это породило проблему дестабилизации энергетических систем.

Известно, что при слабом, равно как и при слишком сильном, ветре, в ночные часы и при облачной погоде производительность ВИЭ резко падает. Недопоставки в энергосистему должны быть компенсированы из надежных источников, которыми в настоящее время могут быть только традиционные виды энергии.

Статья анализирует последствия развития ВИЭ с точки зрения надежности энергетических поставок в Европу. Беспристрастный анализ угроз европейской энергобезопасности, исходящих от возобновляемой энергетики, тем более необходим, поскольку сторонники «Энергивенде» [1] пытаются обойти вниманием само существование подобных угроз либо системно приуменьшить их значение.

1_1.png  

ТЕОРИЯ ЭКСТЕРНАЛИЙ КАК ОБОСНОВАНИЕ ДЛЯ ВМЕШАТЕЛЬСТВА В РАБОТУ РЫНОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ В ЕВРОПЕЙСКОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

При текущем уровне развития технологий выработка электроэнергии на основе ВИЭ существенно дороже, чем из ископаемых видов топлива. Поэтому без государственной поддержки в виде субсидий и преференций возобновляемая генерация нерентабельна. Для прямого вмешательства в работу рыночных механизмов потребовались веские основания, которыми послужила теория экстерналий.

Экстерналии – это внешние эффекты рыночных сделок, которые не получают отражения в ценах. Согласно адептам «Энергивенде» ископаемые виды топлива несут с собой ряд отрицательных внешних эффектов, главными из которых являются климатические изменения. При этом их рыночные цены не отражают возможные потери, которые человечество может понести в результате вызванного ими глобального потепления.

Доказательства неизбежности катастрофических климатических изменений, вызванных сжиганием ископаемых видов топлива, основаны исключительно на климатических моделях, которые экстраполируют на будущий период изменения температурных режимов прошлых периодов с введением в модели экстраполирующих изменения предположений. Вероятность подобного сценария развития событий велика, его нельзя отрицать. Но развитие климатических процессов может происходить и по другим альтернативным сценариям, включая малый ледниковый период, который может начаться уже в течение ближайшего десятилетия.

В теории экстерналий известны два дополняющих друг друга подхода к проблеме регулирования внешних эффектов: корректирующие налоги и субсидии. Корректирующий налог – это налог на производство экономических благ с отрицательными внешними эффектами, повышающий предельные частные издержки до уровня предельных общественных. Типичным примером такого налога применительно к ископаемым видам топлива является налог на выбросы парниковых газов, который был введен в Великобритании в 2013 г. [2].

1_1_1.png

Корректирующая субсидия – это субсидия производителям с положительными внешними эффектами, позволяющими приблизить предельные частные выгоды к предельным общественным. Такие субсидии получают современные ВИЭ.

Было бы неверно утверждать, что вмешательство в работу рыночных механизмов не вызывает справедливого беспокойства у европейских регуляторов. С одной стороны, они проявляют осторожность с введением высоких налогов на выбросы парниковых газов при сжигании ископаемых видов топлива, предпочитая делать ставку на искусственно созданный рынок квот на выбросы СО2, который, по их мнению, имитирует работу рыночных механизмов. Они также подчеркивают временный характер субсидий и преференций, предоставляемых ВИЭ. Заявляется об отказе от субсидий и преференций, как только стоимость производства электроэнергии из возобновляемых источников сравняется со стоимостью ее получения из ископаемых видов топлива, или даже окажется ниже.

С другой стороны, адепты «Энергивенде» с трудом признают тот факт, что дестабилизация энергетических систем и связанные с этим проблемы энергетической безопасности – это еще одна экстерналия, которая требует вмешательства со стороны государства, чтобы скорректировать вызываемые ею негативные побочные эффекты.

1_1_2.png

К этой экстерналии следует добавить и еще одну: зарождающуюся в сравнительно зажиточной Европе энергетическую бедность. Растущее бремя субсидирования ВИЭ в конечном счете ложится на население, поэтому европейцы с низкими доходами оказываются не в состоянии оплачивать свои даже минимальные потребности в энергоресурсах и обращаются к правительству с просьбой предоставления им социальной помощи от государства. Ситуацию с субсидиями в перспективе усугубляет снижение налоговых поступлений бюджетов от продажи ископаемых видов топлива.

В итоге, с одной стороны, очевидно стремление к декарбонизации, обусловленной предполагаемым действием антропогенного фактора, а с другой – ряд не менее важных, но при этом игнорируемых рисков, связанных с энергетической безопасностью и экономической целесообразностью.

1_1_3.png  

КАКОВЫ РАЗМЕРЫ «КОРРЕКТИРУЮЩИХ» СУБСИДИЙ ВИЭ?

ООО «Газпром экспорт» в 2012 г. инициировало исследование, целью которого была оценка объема субсидий, направленных на поддержку электрогенерации из возобновляемых источников в ЕС, для чего обратилось к международной консалтинговой компании Pace Global. Выполненная консультантом работа дала подробное описание различным механизмам («зеленые» тарифы – feed-in tariffs, «зеленые» сертификаты – green certificates, зеленые торговые наценки – green markups), участвующим в государственной поддержке ВИЭ в ЕС, а также оценку вклада каждого из них в итоговый результат. Агрегированная сумма выплат, направленных на поддержку возобновляемой электрогенерации в Европе, по расчетам Pace Global, составила 29 млрд евро в 2010 г. и 38 млрд евро в 2011 г. Из этой суммы более половины субсидий приходилось на долю Германии –  24 млрд евро в 2011 г. [3].

Так, по данным Совета европейских регуляторов энергетики, объем субсидий в 2014 г. по всем ВИЭ достиг 54 млрд евро, в 2015 г., по нашим оценкам, объем субсидий должен был вырасти еще более чем на 10  % [4]. В Германии, по данным Института индустрии возобновляемых источников энергии [5], за период 2010–2017 гг. наблюдался более чем трехкратный рост отчислений на развитие ВИЭ (рис. 1), которые уплачиваются в основном домохозяйствами и доля которых в счетах за электроэнергию уже превышает 20  % (рис. 2).

1_1_4.png

Учитывая огромный размер субсидий ВИЭ, европейские исследователи приложили немало усилий с целью доказательства того, что на долю ископаемых видов топлива (угля, газа и нефтепродуктов) приходятся примерно такие же, если не бо´льшие, объемы субсидирования, как и на возобновляемые источники.

Доклад OECD [6], охватывающий страны – участницы ОЭСР, имел целью доказать, что традиционные виды топлива получают значительные субсидии, которые необходимо сокращать. По всему миру эксперты ОЭСР насчитали субсидий в объеме 40–75 млрд евро в год. В европейских странах ОЭСР налоговые освобождения всех видов для нефтепродуктов составили 6,6 млрд евро, для угля – 5 млрд евро. Освобождения от налогов, предоставленные газовой отрасли в пяти странах ЕС, не превысили 4,7 млрд евро. Таким образом, получалось, что субсидии ископаемым видам топлива в странах ЕС лишь немногим уступают субсидиям, получаемым ВИЭ.

При этом методология, используемая в исследовании [6], некорректна. Она суммирует все виды налоговых освобождений, которые не имеют прямого отношения к производству, транспортировке и распределению ископаемых видов топлива, и предоставляются также другим отраслям экономики, часто без исключения. Учитывая большой удельный вес традиционной энергетики в экономике, эти налоговые освобождения приобретают масштабный характер.

1_1_5.png 

КАКОЙ ВИД ГЕНЕРАЦИИ САМЫЙ НИЗКОЗАТРАТНЫЙ ПО ПОЛНОЙ СТОИМОСТИ?

Сравнительный анализ издержек, с которыми сопряжено производство электроэнергии, представляется также предвзятым. Руководство ЕС, возлагая на плечи налогоплательщиков/конечных потребителей дополнительную нагрузку по субсидированию возобновляемой генерации, стремится показать, что эта нагрузка не растет, а снижается по мере того, как растет эффективность ВИЭ. Задача объективного исследователя состоит в том, чтобы разобраться, какие издержки не были включены в анализ и какие допущения носили спорный характер.

Показательный характер в этом плане имеют оценки Международного энергетического агентства (МЭА), одной из самых авторитетных организаций в мире в сфере энергетики, в последнем отчете [6]. Данное исследование, периодичность которого составляет пять лет, опирается на концепцию приведенной стоимости электроэнергии (LCOE - Levelised Cost of Energy). В основе его лежит принцип равенства стоимости дисконтируемых доходов от продажи электричества и дисконтируемых расходов в ходе коммерческой эксплуатации электростанции: 

Σ Discounted [P·W] = Σ Discounted [C·W],

где P – постоянная плата за поставку электроэнергии, C – удельные расходы, в том числе стоимость строительства, операционные и эксплуатационные расходы,расходы на топливо, приобретение разрешений на эмиссию CO2, расходы по выводу из эксплуатации, затраты на обработку и удаление отходов; W – количество потребленной энергии, кВт·ч. 

LCOE = P = Σ Discounted [(C·W)/W]

Таким образом, LCOE отражает такой уровень стоимости электричества, который покрывает все издержки электростанции с учетом объема произведенной энергии в течение срока эксплуатации. Согласно представленным результатам МЭА в Европе даже самые эффективные газовые электростанции с газовыми турбинами комбинированного цикла уступают по приведенной стоимости электроэнергии гидроаккумулирующим, угольным и атомным станциям, более того, такие станции по издержкам находятся на одном уровне с ветряными электростанциями. У менее эффективного типа газовых станций, оснащенных газовыми турбинами открытого цикла, в среднем уровень приведенной стоимости электроэнергии превосходит все другие технологии (рис. 3, здесь и далее LCOE рассчитаны по 7 %-ной ставке дисконтирования). Полученные результаты МЭА требуют более пристального взгляда на используемую при расчетах методологию.

Из приведенных данных видно, что МЭА использует цены на природный газ и уголь, превышающие текущие уровни более чем в два раза. Для расчетов агентство также учитывает стоимость выбросов CO2 на уровне 30 долл. США/т против текущего уровня около 6–7 долл. США/т. Более того, в оценках LCOE для ВИЭ применяется так называемая кривая обучения, учитывающая усовершенствование технологий выработки электричества у ВИЭ-станций, но более подробную информацию по данному фактору МЭА не раскрывает, что лишает возможности оценить фактический уровень LCOE для ВИЭ без учета кривой обучения (см. таблицу).

При корректировке модели МЭА, адаптации ее расчетов к текущей ценовой конъюнктуре (цены за первое полугодие 2017 г.) газовые станции становятся одними из самых дешевых по уровню LCOE (полный цикл), даже в сравнении с LCOE ВИЭ, учитывающими кривую обучения (рис. 4).

1_1_6.png

Общепринятая понятная методология сравнения приведенной стоимости электроэнергии на различных электростанциях с учетом жизненного цикла технологий имеет явные недостатки.

Она не учитывает меры господдержки, субсидии, налоговые режимы и т. п., а также сопряженные издержки, связанные с транспортировкой энергии, которая выше для ВИЭ.

При такой оценке, учитывающей как субсидии, так и внешние эффекты, электрогенерация с использованием природного газа обладает более чем двукратным преимуществом по сравнению с солнечной и ветряной электрогенерацией и почти на 30  % дешевле электрогенерации за счет угля (рис. 5).

1_1_7.png 

ГАЗ УСТУПАЕТ В КОНКУРЕНЦИИ УГЛЮ: ПРОБЛЕМА – В ПРИНЦИПАХ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ

Если полная стоимость электроэнергии из газа дешевле, чем из каменного угля, то чем тогда объяснить парадокс увеличения доли угля в энергобалансе стран ЕС? Ярким примером этому может послужить Германия. С одной стороны, в 2017 г. продолжилась тенденция к увеличению доли ВИЭ (рис. 6), увеличившаяся с 23,4  % в январе до 34,5  % в мае 2017 г. С другой стороны, увеличилась и доля лигнита (с 20,5 до 23,8  %) на фоне снижения доли природного газа (с 23,4 до 13,7  %) и антрацита (с 20 до 13,6  %).

Проблема в том, что правила диспетчеризации не основаны на принципе полных затрат (рис. 7). В результате выбор диспетчеров основан на условно-переменных затратах. Данные затраты у угольных электростанций ниже, чем у газовых. Этим объясняется тот факт, что «чистый» газ оказывается, по правилам диспетчеризации, в пике или полупике.

 1_1_8.png 

НЕГАТИВНЫЙ ПОБОЧНЫЙ ЭФФЕКТ: ДЕСТАБИЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Производство электроэнергии посредством ВИЭ сильно зависит от погодных условий. В отдельные дни они действительно могут обеспечить существенный объем электроэнергии, обеспечивая до 45  % электроэнергии (рис. 8).

В случае слабого ветра или его отсутствия либо повышенной облачности генерация на солнечных и ветряных электростанциях катастрофически снижается, что приводит к повышенной нагрузке на иные источники электрогенерации для покрытия базового спроса на электроэнергию. Так, 24 января 2017 г. на фоне облачной и безветренной погоды доля ВИЭ в Германии не превышала 15  %, тогда как доля угля, несмотря на высокий уровень эмиссий СО2, превышала 50  % (рис. 9). Аналогичная ситуация наблюдалась в США на фоне солнечного затмения, где практически половина установленных мощностей была затенена не менее чем на 50  % [13].

Это отражается и в соотношении произведенной электроэнергии и установленных мощностей. Так, согласно данным Eurostat, это отношение равно 1,3 для ВИЭ и 3,6 для традиционных источников электроэнергии. Для того чтобы произвести 100 ТВт·ч, нужно 77 ГВт установленных мощностей ВИЭ или всего 28 ГВт мощностей электрогенерации с использованием горючих ископаемых [14].

Помимо этого такая нестабильность электроэнергии из ВИЭ приводит и к дестабилизации рыночных принципов ценообразования. Излишек электроэнергии, наиболее важной причиной которого являются избыток мощностей ВИЭ и соответствующие погодные условия, приводит к парадоксальной ситуации, когда цены на электроэнергию становятся отрицательными (рис. 10). Таким образом производители электроэнергии вынуждены платить за ее сбыт. И если для производителей ВИЭ эта ситуация приемлема, так как они получают субсидии в любом случае, то для остальных поставщиков электроэнергии это означает снижение инвестиционной привлекательности отрасли и риски для энергосистемы в будущем.

Ставка на ВИЭ означает не только снижение стабильности и энергосистемы и подрыв рыночных механизмов, но и необходимость инвестиций в мощности по хранению производимой электроэнергии. На данный момент установленные мощности ВИЭ в мире составляют около 1,9 ТВт, при этом мощности по хранению электроэнергии составляют 140 ГВт, т. е. менее 10  % от установленных мощностей. К 2040 г. установленные мощности, по прогнозам BNEF, увеличатся более чем до 7 ТВт [11]. Аналогично мощности по хранению также должны увеличиться более чем в три раза, что означает инвестиции более чем в 0,5 трлн долл. США.

При этом для перехода на ВИЭ необходимы гигантские земельные площади. Так, Фриц Варенхольт, глава Немецкого фонда дикой природы (Deutsche Wildtier Stiftung), подсчитал, что для выполнения целей климатического плана необходимо построить 50 тыс. ветряков [15]. С учетом площади Германии (357 тыс. км2) и необходимой площади на один ветряк (7,14 км2) получается, что каждые 2,6 км на территории Германии будет стоять ветряная установка высотой с Кельнский собор. И это без учета городов и дорог.

Кроме того, как отмечает вице-председатель Федерального сетевого агентства (Bundesnetzagentur, BNetzA) Петер Франке, ни развитие мощностей по хранению электроэнергии, ни децентрализация генерации не снижают потребности в развитии энергосетей.


Таблица. Оценка допущений МЭА с точки зрения завышения LCOE для ископаемых видов топлива

 Параметр  Допущения  Детали
Репрезентативность выборки Рассматривается 113 электростанций в ЕС В том числе газовые - 10,
угольные - 8,
ВИЭ - 58
Цены на ископаемые виды топлива  Используются оценки из отчета World Energy Outlook 13 390 долл. США за 1 т м3 природного газа
101 долл. США за 1  т каменного угля
Цены за выбросы СО2    30 долл. США за 1 т СО2

-

"Эффект обучения" для технологий ВИЭ "Эффект обучения" использовался для технологий ВИЭ, которые ожидается, будут дешевле в 2020г., чем сегодня -

   

ВЫВОДЫ

Учитывая как экономическую, так и экологическую составляющую, путь к чистой энергетической системе должен быть основан не на дорогостоящих технологиях ВИЭ, а на их сочетании с природным газом. Этот путь позволит обеспечить наименьшее количество эмиссии СО2 на кВт·ч, являясь наиболее целесообразным с экономической точки зрения и обеспечивая экономию по сравнению с любым другим сценарием развития энергосистемы (рис. 11).

Пока же субсидирование ВИЭ приводит к искажению ценовых пропорций, в результате чего цена электроэнергии не включает в себя значительную часть издержек ВИЭ, которые покрываются за счет бюджета/конечных потребителей. Искусственно заниженная цена электричества ведет к вытеснению природного газа из электрогенерации. Этому же способствуют правила диспетчеризации, которые приводят к искажениям в работе рыночных механизмов: способствуют отбору наиболее дорогостоящих видов энергии, причем не всегда имеющих более низкий углеродный след.

Навязываемый переход к ВИЭ ставит под угрозу стабильность энергетической системы стран Европы и подрывает рыночные механизмы принципов ценообразования на электроэнергию. При переходе к ВИЭ не принимаются во внимание их высокая стоимость и необходимость инвестиций как в сами ВИЭ, так и в электросети при недостаточно развитых на данный момент технологиях по хранению производимой электроэнергии. Угроза энергобезопасности из‑за вымывания из энергобаланса природного газа является еще одним внешним эффектом (экстерналией), на который стоит обратить внимание европейским регуляторам, чтобы избежать потери контроля над функционированием энергосистем. 



← Назад к списку