Людство вже давно навчилося зберігати важливі для себе ресурси, щоб використовувати їх в необхідний момент. Ми зберігаємо видобуті газ, нафту, інші корисні копалини, воду і продукти харчування. А як в промислових масштабах накопичувати електроенергію? Адже вона повинна бути використана в той же момент, коли і вироблена. Ця особливість робить її дуже своєрідним продуктом, для якого особливе значення має баланс між виробництвом і споживанням.

Вирішити цю проблему можуть системи накопичення енергії (СНЕ). Їх можна порівняти зі стрімінговими сервісами. Якщо раніше телебачення було доступно тільки в прямому ефірі, то тепер ми можемо вибирати час перегляду. Так само і з електроенергією. СНЕ дозволяють споживати електроенергію тоді, коли в цьому є потреба, а не тоді, коли її виробили. Крім функції зберігання, варто підкреслити ще одну перевага СНЕ - можливість миттєво регулювати частоту мережі. Це важливо для забезпечення стабільної якості електроенергії.

Світовий досвід використання СНЕ

СНЕ - нова технологія, яка активно розвивається в усьому світі. Кожна країна по-своєму регулює і адаптує використання СНЕ відповідно до своїх реалій.

Сполучені Штати Америки

США є ринком номер один у сфері СНЕ і давно входять в так званий «100 MW Club» - це країни, де встановлюють системи накопичення енергії більше, ніж 100 мегават-годин. Ринок США сильно зарегульований. Така особливість дає можливість вертикально інтегрованим енергокомпаніям легше приймати довгострокові інвестиційні рішення

Європа

Європейський ринок більш демократичний і не такий обмежений, як ринок США. Він допускає участь різних гравців. У ринку можуть брати участь генеруючі компанії, розподільчі компанії, компанії, які надають допоміжні послуги, домогосподарства. Основна модель економічної діяльності СНЕ на європейському ринку - це участь на ринку допоміжних послуг та надання послуг з регулювання відхилень частоти і потужності для того, щоб оператор міг підтримувати потрібні параметри надійності та якості електроенергії в мережі. Другим ключовим видом діяльності СНЕ в Європі є робота в зв'язці з генерацією з відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Такі об'єднані системи служать для вирівнювання нерівномірних графіків генерації з ВДЕ та поширені в Португалії, Іспанії, Італії.

За даними Clean Horizon Consulting, станом на квітень 2020 року в Європі лідирують: Великобританія з об'ємом 850 МВт встановленої потужності і 1894 МВт анонсованої потужності; Німеччина - 428 МВт і 109 МВт; Франція - 137 МВт і 248 МВт відповідно. В Угорщині, Чехії, Сербії, Словаччини та Польщі ринок накопичення тільки починає набирати обертів, але в цих країнах вже існують правила приєднання подібних систем до мережі і механізми винагороди економічного участі СНЕ на ринку електроенергії.

35 європейських країн об'єднані в єдину мережу ENTSO-E (Energy Network Transmission Services Operator). Транскордонні відносини в загальноєвропейській мережі врегульовані директивами ENTSO-E. У той же час кожна країна має свої особливості функціонування ринку. Важливо підкреслити, що ці особливості відображені у внутрішніх нормативно-правових актах і, при цьому, не суперечать загальним правилам європейської системи. З метою сприяння розвитку ринку, кожна країна самостійно вибирає свій шлях розвитку, механізми підтримки, стимулювання та гарантії для забезпечення інвестиційної привабливості проектів будівництва нових СНЕ.

На ринку електроенергії Росії промислових інсталяцій немає, але ведеться активна діяльність по внесенню необхідних змін до законодавчої бази.

Азія

Серед країн Азії, Південна Корея - лідер за кількістю інсталяцій як домашніх систем, так і систем grid scale (системи промислового масштабу). Одним з факторів, який сприяв швидкому розвитку СНЕ в Кореї, стало введення на державному рівні правила, що зобов'язує оснащувати всі громадські будівлі системою накопичення. Китай займає лідируючі позиції по виробництву систем накопичення. В Японії популярні домашні системи накопичення. Це пов'язано, в першу чергу, з великою кількістю природних катаклізмів і прагненням людей себе убезпечити.

Австралія

В Австралії величезний і стрімко розвивається ринок СНЕ. Впровадження систем накопичення призвело до значних змін на енергетичному ринку, забезпечивши можливість інтеграції відновлюваних джерел енергії.

СНЕ як елемент забезпечення гнучкості мережі

З появою ВДЕ і просьюмерів (тих, хто самі генерують для себе електроенергію) в системі виникла велика волатильність (мінливість). Чим більше волатильність, тим більш гнучкою повинна бути система. Для будь-якої енергосистеми важливі два показники: адекватність і гнучкість. Адекватність - показник наявних генеруючих потужностей і їх можливості задовольнити попит. Гнучкість - це здатність швидко змінювати потужність так, щоб відповідати зростанню споживання, або можливість змінювати споживання так, щоб воно відповідало потужності. Проблема енергосистеми України - це її негнучкість. Основне навантаження в Україні несуть теплові та атомні станції.

У світовій практиці існує чотири способи забезпечення гнучкості енергосистеми:

1.Інтерконнектор-перетоки з іншими країнами

У Європі система інтерконекторів-перетоків становить основу загальноєвропейської мережі ENTSO-E. Її учасники допомагають балансувати енергосистему. З часів СРСР у України залишився інтерконнектор з Росією і Білоруссю, але Україна планує від'єднатися від цього перетікання і приєднатися до мережі ENTSO-E.

2.Demand response management

Demand response management (DRM) - це управління навантаженням. У країнах, де працює DRM, споживач (або промисловий об'єкт) отримує оплату за зміну графіка споживання електроенергії.

3.Маневрова генерація

Маневрена генерація передбачає використання газових турбін або газо-поршневих агрегатів (ГПА) для балансування системи.

4.Системи накопичення енергії

Існують різні технології систем накопичення енергії, такі як механічні, електро-хімічні, електричні, хімічні й термальні. Найбільш поширені з них - механічні та електро-хімічні. До механічних відносяться рішення для гідро-акумулюючих електростанцій, але вони можуть бути застосовані тільки на певних географічних ландшафтах. Найбільш зрілою і широковживаною технологією для СНЕ електро-хімічного типу є літій-іонні батареї. Саме з цієї причини ДТЕК зупинив свій вибір на цій технології.

У чому перевага літій-іонних систем накопичення енергії?

Літій-іонні батареї вуглецево-нейтральні (на відміну від ГПА і турбін) й універсальні. Батарея може надавати кілька послуг і працювати одночасно на декількох ринках, що максимізує дохідну частину і інвестиційну привабливість проекту. Батареї забезпечують найвищу маневреність при високій швидкості набору і розвантаженні потужності. Жоден інший вид ресурсного об'єкта в енергосистемі на це не здатний.

Єдиний недолік - висока вартість. Але ми бачимо істотне зниження цін на СНЕ (за останні 10 років вартість за МВт⋅год впала на 89%), і ця тенденція буде продовжуватися. Схожа ситуація раніше спостерігалася на ринку сонячних панелей.

Перспективи розвитку СНЕ в Україні

Важливим кроком для повноцінної участі СНЕ в енергетичному ринку України є формування регуляторного середовища. Зараз йде робота над законопроектом №2582, який вносить зміни до Закону «Про ринок електроенергії». У разі прийняття цей законопроект дозволить ввести для систем накопичення енергії окремий статус. На даний момент в Україні передбачено тільки два класи об'єктів: генерація і споживання, а СНЕ поєднує в собі обидві ці функції. Ці зміни важливі для введення СНЕ в ринок з метою балансування роботи енергосистем і підвищення стабільності роботи мережі.

Поки всі зміни не будуть прийняті, система накопичення може бути підключена або як об'єкт генерації, або як об'єкт споживання. Такі умови не дозволять побудувати привабливий інвестиційний проект.

В Україні є великий інтерес до систем накопичення. У липні 2020 року ДТЕК підписав контракт з американською компанією Honeywell на поставку літій-іонної СНЕ потужністю 1 МВт і ємністю 2.25 МВт⋅год. Вона вже доставлена ​​в Україну, зараз йде її підключення. Це буде перша в Україні система накопичення енергії промислового масштабу, яка стане пілотним проектом ДТЕК з напрацювання оптимальних моделей роботи на різних сегментах енергетичного ринку країни.

Сьогодні ДТЕК виступає в ролі першовідкривача на ринку систем накопичення енергії в Україні. З цим, безумовно, пов'язані великі ризики, відповідальність за результат і великий обсяг роботи: як в цілому по введенню нового об'єкта в систему електроенергії України, так і у відпрацюванні бізнес моделей. Цей проект важливий для забезпечення енергетичної безпеки України, і ми сподіваємося, що він стане відправною точкою для розвитку українського енергоринку.

Крім того, запуск проекту сприятиме гнучкості системи і допоможе країні синхронізуватися з європейською енергосистемою ENTSO-Е. Це, в свою чергу, дозволить малим і великим гравцям брати участь в європейському ринку. ДТЕК підтримує розвиток конкурентного середовища - такі умови сприяють поліпшенню якості послуг, що надаються, підвищенню безпеки, надійності і гнучкості мережі. Гнучкість мережі дозволить прискорити перехід до зелених джерел енергії та сприяти декарбонізації.

Автор – директор з інновацій ДТЕК Емануеле Вольпе. Співавтор -  Вадим Уткін, менеджер з інновацій ДТЕК. Матеріал підготовано для сайту innovation.24tv.ua