Анализ развития солнечной энергетики в России

Константин СУСЛОВ
Профессор кафедры ГВИЭ НИУ «МЭИ»,
д. т. н.
E-mail: SuslovKV@mpei.ru

Александр ДОРОШИН
Директор МНОЦ СНГ по ВИЭ НИУ «МЭИ», доцент кафедры ГВИЭ НИУ «МЭИ», к. т. н.
E-mail: doroshinan@mpei.ru

Валерий КАБАНОВ
Студент-­магистр кафедры ГВИЭ «НИУ «МЭИ»
E-mail: kabanov.valerij2011@yandex.ru

Данила ПЕРЕВЕРЗЕВ
Студент-­магистр кафедры ГВИЭ «НИУ «МЭИ»
E-mail: danupwf@gmail.com

Обзор мировой практики развития солнечной энергетики

Анализируя актуальную информацию о состоянии солнечной энергетики в мире, можно отметить, что к 2023 г. Китай, Евросоюз, США и Индия продолжают оставаться лидерами в отрасли с установленными мощностями. Согласно результатам исследования базы данных энергетической статистики, UNSD и информации, собранной в 2020 г. энергетическим сайтом «EES EAEC», мощность солнечной электроэнергетики Китая составила 253560 МВт, Евросоюза – ​138440 МВт, США – ​75794 МВт и Индии – ​40315 МВт [1]. На рис. 1.1 приведена динамика развития мощностей солнечной энергетики в данных областях мира.

По данным UNSD на конец 2020 г. установленная мощность солнечных электростанций мира составила 717,1 ГВт или 9,3 %. Китай остается лидером в области установленной мощности СЭС, где на конец 2020 г. установлено 253,6 ГВт, что составляет 35,4 % от мировой мощности ВИЭ. Большинство других стран отстают от Китая в этой отрасли [2].
С 1992 г. по сегодняшний день доля мощностей СЭС на рынке электроэнергии возросла с 442 МВт (0,1 % всех установленных мощностей) до 717099 МВт (9,3 % всех установленных мощностей). Таким образом, солнечная энергетика является одной из наиболее быстрорастущих отраслей ТЭК. Схожий рост имеет только ВЭС, в то время как другие отрасли либо незначительно увеличили свои доли, либо их доли уменьшились. На рис. 1.2 и 1.3 приведена структура установленной мощности электростанций по типам за 1992 г. и 2020 г., соответственно [2].
В целом, данные показывают, что солнечная энергетика продолжает быстро развиваться и принимает все более значимое место на мировой энергетической арене.

Обзор действующих и строящихся СЭС России

Коммерческий оператор оптового рынка электрической энергии и мощности проводит ежегодные конкурсные отборы проектов возобновляемой энергетики до 2024 г. По результатам таких отборов планируется построить почти 1,8 ГВт мощности солнечных электростанций (СЭС) [3]. На 1 января 2023 г. в Единой энергетической системе России эксплуатировалось СЭС общей установленной мощностью 1788 МВт, что составляет 0,72 % от установленной мощности всех электрогенераторов энергосистемы [4]. Выполняя сравнение с прошлым годом, следует отметить, что на 1 января 2022 г. установленная мощность составляла 1650,7 МВт, а процентное соотношение мощностей СЭС в общей энергосистеме было 0,67 % [5]. Эти данные свидетельствуют о росте сектора за год на 107 %. В ходе выполнения прогнозируемых целей, поставленных в 2018 г. АО «Системный оператор Единой энергетической системы», строительство СЭС практически достигнуто. В период с 2023 по 2035 гг. планируется ввод 2,4 ГВт СЭС (из которых 0,3 ГВт будут введены в 2023–2024 гг.) [6]. В таблицах 1.1 и 1.2 представлены установленные мощности действующих и строящихся солнечных электростанций по регионам России, а в таблице 1.3 представлены установленные мощности действующих станций российских компаний [7].

Если провести анализ динамики развития солнечной энергетики в России, то можно сделать вывод о том, что ее отправным годом стал 2014‑й. В это время была запущена программа государственного стимулирования ДПМ ВИЭ 1.0, первая построенная СЭС по которой называлась «Кош-­Агачская СЭС» с установленной мощностью 5 МВт [8]. План ввода СЭС по первой программе поддержки завершился в июле 2022 г., после построения последних станций «Черновская СЭС» и «Аршанская СЭС». Установленная мощность последней является рекордной для России и превышает 115 МВт. На данный момент, в эксплуатации находится 98 СЭС, общая установленная мощность которых возросла с 5 МВт до 1788 МВт.
С 2023 по 2035 гг., ДПМ ВИЭ 2.0 сделает следующий шаг в развитии солнечной энергетики в России, помогая отрасли продолжать двигаться в правильном направлении.
Ниже представлена графическая информация, отображающая рост солнечной энергетики в России. На рис. 1.4, 1.5 и 1.6 можно увидеть конкретные цифры и графики, относящиеся к различным аспектам развития этой отрасли. Рис. 1.4 отражает динамику роста установленной мощности СЭС в период с 2014 по 2022 гг. Рис. 1.5 свидетельствует о количестве введенных в эксплуатацию станций СЭС, иных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России за период с 2013–2022 гг. Наконец, на рис. 1.6 представлено распределение мощности СЭС по регионам России в 2021 г.

Нормативно-­правовая база по солнечной энергетике. Анализ ее применимости и развития

Прежде всего следует ознакомиться с основной законодательной базой, по нормам которой функционирует современная возобновляемая энергетика в России (таблица 2.1(а).
В таблице 2.1(б) представлен топ‑10 субъектов РФ по принятым нормативным документам за период с 01.01.2017 г. по 01.04.2023 г. по теме «Возобновляемые источники энергии» [15].
Закономерным лидером в законодательной сфере является Москва, на втором месте располагается Ростовская область, а тройку лидеров закрывает Чувашия. Отдельно стоит выделить значительное присутствие сибирских субъектов РФ в рейтинге – ​они уделяют внимание не только традиционным видам топлива, но и возобновляемым источникам энергии. Возможно, это связано с необходимостью обеспечивать энергоснабжением труднодоступные и изолированные районы, не подключенных к ОЭС и имеющих высокую себестоимость дизельного топлива (в случае наличия ДЭС). Также объяснимо попадание в топ Крыма – ​там имеются обширные возможности для установки СЭС.

Проиллюстрируем рейтинг (рис. 2.1). В таблице 2.2 представлены данные по принятым нормативным документам за период с 01.01.2012 г. по 01.04.2023 г. по теме «Возобновляемые источники энергии» и СЭ [16].

В разрезе по годам заметна тенденция стабильного роста принимаемых законов и нормативных актов, на которую не повлиял даже пандемийный период, 2023 г. обещает также быть продуктивным в контексте законотворческой деятельности в сфере ВИЭ (за 3 месяца принято 193 документа по ВИЭ и 88 по СЭ). Отдельно приведены данные в том числе и по судебным практикам, так как это очень важный показатель деловой активности в любой сфере экономической деятельности.
Отобразим динамику развития законотворческой деятельности на графике (рис. 2.2).
Далее рассмотрим заинтересованность потребителей в использовании возобновляемых источников энергии. В таблице 2.3 представлены данные об истории ежемесячных запросов, по ключевым словам, «возобновляемые источники энергии» за последние 2 года [17], [18].
Для анализа динамики проиллюстрируем имеющиеся данные (рис. 2.3).

Приведем аналогичные данные и по солнечной энергетике в частности (таблица 2.4 и рис. 2.4).
Следует отметить некоторую сезонность в релевантности тематик ВИЭ и СЭ. Чаще эти разделы ищут зимой и в межсезонье, а летом эти темы не так популярны у пользователей. Наблюдается всплеск показов в ноябре 2022 г., достоверно нельзя заявить о том, аномалия это или нет, но в это время проходила Международная выставка PV System Expo Osaka 2022 фотоэлектрической энергетики в Японии [19], что могло вызвать дополнительный интерес среди отечественной аудитории поисковых систем.

Анализ РИД, патентов и публикаций

Рассмотрим количество научных публикаций по исследуемым темам за последние 10 лет в научной электронной библиотеке elibrary [20] (таблица 3.1). На рис. 3.1 отображена динамика научной активности по ВИЭ и СЭ.

По числу опубликованных научных статей можно сделать вывод о почти четырехкратном росте научной активности за 10 лет для ВИЭ в целом и пятикратном для солнечной энергетики. В последние годы рост немного замедлился, что можно объяснить некоторым насыщением информацией по данному вопросу.
В таблице 3.2 представим динамику поданных патентов по данным сервиса «Яндекс.Патент» [21]. На рис. 3.2 проиллюстрируем тенденции.

В патентной сфере складывается отрицательная динамика – ​число поданных патентов плавно снижалось последние 10 лет и резко упало в последний год вплоть до около нулевых значений.

Меры и механизмы государственной поддержки развития солнечной энергетики

Россия – ​это континентальная страна, большая часть территорий которой расположены на севере. Многие регионы обладают низким уровнем ресурсов возобновляемой энергетики, вдобавок негативное влияние на область ВИЭ оказывает достаточное количество топлива из углеводорода. Но, несмотря на это, Россия развивает возобновляемую энергетику, в том числе и солнечную, и на это есть ряд причин:
Новые технологии. Развитие солнечной энергетики является активным драйвером к усовершенствованию нанотехнологий, технологий электротранспорта, новых технологий накопления энергии, в т. ч. перспективного водородного аккумулирования, развития космических программ и т. д.
Экологическая защита. Воздействие, которое оказывает на экологию традиционная энергетика существенно пагубнее, нежели получение электроэнергии посредствам солнечных панелей.
Энергетическая безопасность. Тенденции современного мира таковы, что стоимость энергии, получаемая от ВИЭ, ежегодно снижается, и в некоторых странах уже приближается к стоимости электроэнергии, получаемой от традиционных источников энергии. Процент износа 60 % оборудования на современных российских электростанциях оценивается как удовлетворительный и неудовлетворительный, то есть от 40 до 75 % износа и выше. Неуклонно приближается время, когда произойдет заиление водохранилищ первых крупных равнинных ГЭС [22]. В этот период потребуется активное внедрение новых мощностей. В этом случае использование ВИЭ будет достаточно прагматичным решением. Чтобы соорудить типовую электростанцию на основе ВИЭ и подключить ее к энергосистеме потребуется не больше года, в некоторых случаях это может занять несколько месяцев. В то же время, организация строительства ТЭЦ может потребовать годы.
На текущий момент государством разработан ряд мер по поддержке развития возобновляемой энергетики в России. Рассмотрим их подробнее:
Розничный рынок. Конкурентный отбор, по итогам которого инвестор получает право на строительство объектов ВИЭ любого вида с гарантированным возвратом вложений. Срок окупаемости – ​15 лет, норма доходности – ​14 % годовых для объектов, введенных до 1 января 2017 г., и 12 % годовых для объектов, введенных после 1 января 2017 г. Окупаемость обеспечивается так: устанавливается долгосрочный тариф, по которому ВИЭ будет поставлять электроэнергию, а территориальные сетевые организации обязуются эту энергию покупать в полном объеме, но не более 5 % от всего уровня потерь электроэнергии этой сетевой организации.
Оптовый рынок. Как и на розничном рынке, предусмотрен конкурентный отбор проектов. Срок окупаемости и норма доходности те же. Но отбор ограничен: строить можно только солнечные, ветряные и небольшие гидроэлектростанции мощностью до 25 МВт. Кроме того, принципиально отличается метод возврата вложений.
Возврат вложений происходит через рынок мощности: на оптовом рынке заключаются обязательные договоры поставки мощности (ДПМ ВИЭ) между поставщиками ВИЭ и потребителями. Плата за «мощность» – ​это, например, плата за возможность включить электрический чайник в любое время дня и ночи, когда вам захотелось попить чай.
Технологические присоединения. Предоставление субсидий для компенсации подключения до 25 МВт для квалифицированных генерирующих объектов.
Благодаря данным мероприятиям, в стране весомо увеличился парк солнечных электростанций. Сейчас суммарная установленная мощность всех СЭС России составляет более 1780 МВт, а к началу 2024 г. эта цифра должна вплотную приблизиться к 2100 МВт.
Указанные выше меры имеют срок действия до 2035 г., после чего будет принято решение об их продлении, либо формировании новых мер поддержки, либо их полной отмене. Данная неопределенность негативно влияет на настроения инвесторов, что, в конечном счете, привело к практически полному отсутствию конкуренции в этой сфере. К большим игрокам рынка относят «Хевел» (совместное предприятие ООО “Реам менеджмент” и “Ренова”), «Солар Системс», НПП «Квант». Существуют и более маленькие компании, такие как ЗАО «Телеком-­СТВ», «PЗМКП», «Сатурн», «Solar Wind», ООО «Витасвет», «Термотрон» [23].
Для каждого ВИЭ-проекта существуют обязательные показатели, такие как:
– установленная мощность;
– коэффициент использования установленной мощности;
– срок службы основного оборудования;
– стоимость 1 кВт установленной мощности;
– годовая стоимость эксплуатации;
– налоги и сборы, а также прочие издержки, в т. ч. выплаты по инвестиционному кредиту.
Расчетное значение себестоимости 1 кВт·ч можно получить на основе этих данных. В современных условиях, полученное значение будет существенно выше действующего тарифа. Разница может составлять от 5 до 10 раз, т. е. поставленная задача сводится к компенсации данной разницы, предложению механизма возврата инвестиционных средств и получения прибыли.
Для успешности проекта необходимо чтобы такие показатели, как выплата по кредиту, возврат средств инвестора, постоянные и переменные издержки по работе электростанции, оплата налогов и сборов, заложенная прибыль, должны быть меньше или равны суммарной валовой выручке за тот же период.
В случае с объектами ВИЭ, сумма данных показателей основательно превышает объем валовой выручки. Поэтому для запуска новых проектов требуется предложить механизмы для компенсации этих средств.
Не маловажным фактом является то, что преобладающее большинство объектов ВИЭ не может обеспечить гарантированную выработку электроэнергии. Следовательно, предлагаемое решение проблемы должно предусматривать покупку всей выработанной энергии, либо регламентировать установку аккумуляторов и субсидирование соответствующих издержек.
Помимо основных государственных мер поддержки солнечной энергетики, для станций небольших и средних мощностей применимы меры поддержки малого и среднего бизнеса. Перечень таких мер, с их кратким описанием и сроками реализации, представлен в таблице 4.1.

Заключение

Для поддержки развития солнечной энергетики в России были внедрены меры государственной поддержки, такие как финансирование инвестиций, выделение грантов для научных исследований, создание льготных кредитов для предприятий, занимающихся производством оборудования для солнечной энергетики.
Также были созданы правовые основы, которые регулируют отношения между государством и частными компаниями, занимающимися производством и эксплуатацией солнечных электростанций. Нормативно-­правовая база, которая регулирует данную отрасль, включает в себя федеральный закон «Об альтернативной энергетике», Постановление Правительства РФ «Об утверждении правил наложения платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух», федеральный закон «О развитии малой и средней предпринимательской деятельности» и другие.
Однако, несмотря на государственную поддержку и правовые основы, солнечная энергетика в России развивается медленнее, чем в других странах.
В целом, можно отметить, что развитие солнечной энергетики в мире продолжает возрастать, что является важным шагом в борьбе за сокращение выбросов парниковых газов и улучшение экологической среды. В России же, несмотря на наличие государственной поддержки и нормативно-­правовой базы, развитие солнечной энергетики остается довольно медленным. Учитывая растущую глобальную тенденцию по использованию альтернативных источников энергии, можно надеяться на то, что в ближайшем будущем Россия будет следовать этому тренду и увеличит долю ВИЭ в общей энергетической структуре.
В заключение можно сказать, что солнечная энергетика в России развивается как за счет использования механизмов государственной поддержки, так и благодаря интересу инвесторов и разработчиков в данной области. Наряду с этим не менее важно продолжать совершенствовать нормативно-­правовую базу и создавать благоприятные условия для дальнейшего прогресса солнечной энергетики в России.