Зеленые друзья, или по моей терминологии мелкие зеленые бесы, очень любят сравнивать стоимость альтернативной энергетики и атомной энергетики. Например, осенью в мелкобритании была устроена лживая рекламно-медийная компания на тему: «Ветер уже дешевле чем атом» (здесь, здесь и много где еще). Тогда же кстати, Euan Mearns рассказал почему это бред и провокация. А вот в этой статье (Атомная станция в Египте дороже чем солнечные станции) известный фольклорный элемент доказывал, что солнечная энергия в Египте дешевле чем атомная.
Подобных статей в инете вагон и тележка. Почти любой зеленой либераст рано или поздно начинает вещать о дешевой и почти бесплатной альтернативной энергетике.
Оставляя за скобками правильность зеленых расчетов, вернемся еще раз к вопросу о корректности и допустимости таких сравнений.
Казалось бы, тысячу раз говорилось, что альтернативная генерация дает на выходе «пилу производства» и поэтому нужно учитывать дополнительные расходы на «подпирающие» мощности без которых нельзя альтернативную генерацию использовать в народном хозяйстве. Зеленые друзья отвечают, что существует «пила потребления» и поэтому атомную энергетику нельзя использовать в народном хозяйстве без дополнительных расходов на пиковые мощности. Казалось бы, и там пила и здесь пила… но есть нюанс.
Давайте посмотрим, как и когда можно сравнивать энергетику и альтернативную «энергетику». Как корректно сравнить оранжевый апельсин и зеленую коноплю...
Как известно, электрогенерация делится на три группы:
-
Базовую генерацию – способную работать дешево и относительно эффективно, но только при условии загрузки близкой к круглосуточной.
-
Пиковую (балансирующую) генерацию – способную за относительно разумные деньги (но гораздо дороже, чем базовая) обеспечивать дополнительную генерацию в пиковые часы потребления.
-
Альтернативно одаренную генерацию - собственно к энергетике имеющую отдаленное отношение и предназначенную для создания фейковых рабочих мест и/или распила зеленых бюджетов. Но собственно я сейчас не об этом…
Каждый вид генерации имеет свое «качество», свои особые свойства с точки зрения энергосетей. Понятно, что яблофилам, которые считают, что электричество берется из розетки, трудно в это поверить, но это именно так.
Так как альтернативная «энергетика» может заменять собой или базовую, или пиковую энергетику или какую-то смесь из этих двух видов, то и сравнивать нужно их именно в приведенном виде к одному из этих энергетических профилей.
Часть 1.
Давайте вначале рассмотрим вопрос замены и, следовательно, сравнения базовой и альтернативной энергетики. То самое почти любимое для мелких зеленых бесов сравнение между атомной энергетикой и солнечной или ветрогенерацией.
Атомная генерация относится к базовым видам генерации. На графике дневного потребления/производства энергии, базовая (базовые) генерация будет выглядеть как прямоугольник. (на рис. выделен красным). Для альтернативно одаренных зеленых поясняю – это как ваш айфон, только положенный набок. Этот прямоугольник будет покрывать потребность системы в генерирующих мощностях в пределах от нуля до минимального суточного потребления. Так как в любой энергосистеме присутствует такая «стабильная» потребность в энергии (Base Load), то потребность в базовой энергетике есть всегда. (так же, впрочем, как и потребность в пиковой энергетике).
(Рисунок, правда, из какой-то зеленой мрии про 2020 год, но не суть важно. Видно как нормальная энергетика (Conventional) заполняет серым цветом провалы в зеленой (радужной) энергетике.)
Для того чтобы сравнивать между собой базовую энергетику и альтернативную энергетику, мы должны дополнить альтернативную энергетику «подпирающей» генерацией. То есть генерацией, которая заполняет провалы в пиле производства альтернативной энергетике. Любая пила может быть заполнена только пиковой генерацией – газовой, дизельной или гидро. {В статье под пиковой газовой генерацией - понимается газотурбинные установки (и аналогичные технологии), а под базовой газовой генерацией — парогазовые установки (и аналогичные)} Следовательно, мы не сравниваем цены киловатта нормальной и альтернативной генерации, мы сравниваем цену суточной генерации базовой энергетики определенной мощности.
Значит, справа в уравнении у нас будут расходы на базовую (например, атомную) энергетику, а слева расходы на смесь имитирующую базовую генерацию, например, из альтернативной генерации, дающую от 15% до 40% и плюс балансирующую (пиковой) генерации, которая должна дать от 85% до 60% генерации. Это разумеется не в единицах мощности, а в мвт*часах.
Costnorm 100% Атомная генерация =100% Угольная генерация = 100% базовая газовая генерация/
Costalt = 30% Альтернативная генерация + [100% пиковая (газовая) генерация – 30% топлива пиковой (газовой генерации)].
По произведенной энергии Costnorm = Costalt , хотя, конечно, по стоимости они будут отличаться.
Выводы я сделаю после того, как покажу как эта формула ложится на относительно объективные данные Лазард о полной себестоимости разных видов генерации. (Levelized Cost of Energy 2017
https://www.lazard.com/perspective/levelized-cost-of-energy-2017/)
Виды базовой генерации:
- Атомная генерация LCOE = 147 USD (взято среднее значение) ;
- Базовая газовая генерация (ПГУ) LCOE = 60 USD (взято среднее значение) ;
- Угольная генерация LCOE = 101,5 USD (взято среднее значение) ;
Виды пиковой и альтернативной генерации:
- Альтернативная генерация (солнце, ветер) LCOE = 48USD (взято среднее значение)
- Пиковая генерация (газ) LCOE = 156 USD (Взято минимальное значение *);
- Топливо (газ) для пиковой генерации = 34 USD
{* для пиковой генерации взял минимальное значение, так как Лазард в своих усредненных расчетах берет очень низкий КИУМ для пиковой энергетики. Возможно, что при большой загрузке стоимость будет стремиться к минимальной. С другой стороны это, конечно же будет компенсироваться тем, что в связи с более низкой предсказуемостью пилы производства и возможностью резких провалов, часть установок будет все время работать в холостом режиме, зазря пережигая топливо. В любом случае, для моих расчетов даже минимальная цена вполне показательна и позволяет избежать снизить накал обвинений в предвзятости }
Costalt = 30% Альтернативная генерация + [100% пиковая (газовая) генерация – 30% топлива пиковой (газовой генерации)] = 30%*48 + (100% * 156 – 30% * 34) = 14,4 + 145,8 = 160,2.
Даже если взять предельно высокий КИУМ, который достигается на офшорных станциях в размере 45%, то формула будет следующая
Costalt = 45% * 48 + (100% * 156 – 45% * 34) = 21,6 + 140,7 = 162,3
Как видите, ничего особо не изменилось. Там (на офшорных станция), правда, и себестоимость альтернативщины будет много выше, но да бог с ним… и так нормально… спишем на будущий технический прогресс.
Папуасам обязательно нужно придумать рациональное оправдание мутным поступкам хозяев. Поэтому они говорят: «Мудрые хозяева тем самым готовятся к росту цены на топливо». Давайте посмотрим, как изменится экономика при двукратном росте цены на газ (а остальные параметры якобы не изменятся).
Costalt = 45% * 48 + (100% * 190 – 45% * 68) = 21,6 + 159,4 = 181 USD
Уппсссс…. Все становится сильно хуже. «Бесплатная» энергетика по мере роста цены на газ становится все дороже.
Ну и совсем «сказочный» вариант - КИУМ ветра возьмем 55%, стоимость снизим в два раза, стоимость газа не изменится :
Costalt = 55% * 24 + (100% * 156 – 55% * 34) = 13,2 + 137,3 = 150,5 USD
Даже в этом случае, переход на смесь альтернативная генерация + пиковая генерация приводит к удорожанию.
Напоминаю, что в данном случае сравнение шло с атомной энергетикой, которая по ряду объективных и субъективных причин сегодня на западе слишком дорога. Газовая и угольная генерация (по новым станциям) сейчас намного дешевле чем атомная. Для большинства стран мира, такой наиболее дешевой базовой генерацией (если не считать гидро) является угольная энергетика, в некоторых странах, где из-за «изобилия» ресурса или финансовых махинаций цены искажены, такой наиболее дешевой генерацией является газовая. Если рассматривать вариант «замещения», то есть убийства угольной базовой энергетики, то не существует и никогда не будет существовать вариант, при котором подобное замещение приведет к снижению стоимости смеси альтернативщины и пиковой генерации ниже стоимости угольной генерации.
При существующих ценах на топливо,замена базовой угольной генерации (среднее LCOE=101 USD) на подобную альтернативную смесь увеличит расходы в 1,4-1,7 раза. (что и происходит сейчас, в частности, в Австралии и Германии) .
Давайте посмотрим вариант, при котором стоимость альтернативной «энергетики» будет снижена в три раза (например, при обмене оборудования на фантики), а стоимость газа будет снижена в два раза.
30% Альтернативная генерация + [100% пиковая (газовая) генерация – 30% топлива пиковой (газовой генерации)] =
Costalt = 30%* (48/3) + (100% * (156-34/2) – 30% * (34/2)) =4,8 + (139-5,1) = 138,7 USD.
(учтите еще, что в этой формуле сейчас взята минимальная стоимость пиковой генерации).
Видно, что зеленые мрии о будущем снижении цен на альтернативную «энергетику», которая приведет к снижению цены на электричества, являются циничным обманом со стороны «зеленых» профессиональных попильщиков и наивным бредом со стороны альтернативно одаренных сектантов.
Ну и нужно рассмотреть вариант, при котором газовая генерация заменяется на газовую генерацию. То есть относительно дешевая газовая базовая (ПГУ) генерация (среднее LCOE = 60) заменяется на вышерассмотренную смесь из альтернативной «энергетики» и неэффективной газовой пиковой генерации.
Понятно, что такая замена приведет к росту расходов в 2-4 раза. Но мне интереснее посмотреть на вопрос «экономии» газа. Ведь наши зеленые либерасты именно это называют одной из причин зеленой революции, когда пытаются обосновать мудрость своих белых хозяев.
Среднее LCOE базовой газовой генерации = 60 USD в том числе расходы на топливо порядка 22,5 USD на мвт*час. В цене пиковой генерации сидит порядка 30-34 USD расходов на топливо. Ничего личного, просто в пиковой генерации меньше КПД перевода энергии газа в энергию электричества. Из этой суммы альтернативная энергетика, помогающая «экономить топливо», уберет от 20 до 45 % .
Нужно понимать, что в данном случае соотношение между денежным (условным) отражением расхода топлива просто соответствует определенному физическому соотношению между расходом газа в базовой генерации и пиковой генерации (между ПГУ и ГТУ).
При экономии 30%, то есть КИУМ альтернативной генерации будет 30%, расходы на топливо составят примерно 32 * 0,7 = 22,4, то есть примерно равны расходам на топливо базовой газовой генерации (ПГУ). Вся солнечная фотовольтаика и подавляющее большинство реальной ветрогенерации (особенно оншорная) имеет КИУМ меньше 30%. Это значит, что при внедрении альтернативной энергетики в большом объеме, с замещением (то есть убийством) нормальной базовой газовой генерации, расход газа будет только увеличиваться. ( Исключением могут быть некоторые офшорные станции, в этом случае может достигаться незначительная экономия газа.)
Осенью была информация о том, что в настоящее время 55% угольных станций Европы работают в убыток. Очевидно, что этот убыток вызван не высокой себестоимостью угольной генерации, а исключительно тем, что угольной генерации не дают работать в нормальном (базовом) режиме с высоким КИУМ и постоянной суточной нагрузкой. Согласно религиозным воззрениям, светлая зеленая энергия имеет приоритет по доступу в сеть, и другие мощности должны отключаться когда природа (мать наша) соизволит сгенерить чутка зеленой энергии. И, конечно, не забываем о таком факторе удорожания угольной генерации как зеленый церковный сбор за выбросы углекислого газа.
Прежде чем перейти ко второй части статьи я упомяну еще одну папуасскую догму оправдывающую мудрость белых господ, внедряющих альтернативную энергетику. Внезапно
— "Они это делают для экономии собственных запасов угля. Ставят на консервацию свои угольные станции и качают наш газ. А когда газа не будет... они раз.... и в домике. Расконсервируют угольные карьеры, расконсервируют угольные станции и наплевав на парниковые газы, будут генерировать электричество."
Как бы кончено что-то в этом есть, так как наши уТБМки из Газпрома радостно рапортуют о новых рекордах по обмену газа на их фантики. Но о мудрости говорить всё-таки нельзя. Во-первых, было бы гораздо дешевле таскать уголь с Украины, России, ЮАР и Пиндостана и типа экономить свой уголек на черный день. Во-вторых как только обнулятся поставки газа, всю альтернативную энергетику можно будет запирать на лопату. Без поддерживающей газовой генерации, она абсолютно бесполезна. То есть триллионные «инвестиции» пойдут коту ректально.
Вывод (часть1): При любой стоимости «бесплатной» энергии, добавление в систему больших объемов альтернативной энергетики (с замещением базовой генерации) приводит либо к падению надежности системы, либо к росту стоимости энергии и одновременно приводит к росту потребления газа.
А что касается той пилы потребления, с которой якобы не может справиться атомная генерация и поэтому, якобы она равна по свойствам альтернативной солнечной и ветрогенерации.
Для зеленых друзей поясню, что пила потребления – похожа на пилу, которая на графике сверху приставлена на прямоугольник базовой генерации. (это который похож на айфон)
Эта пила присутствует в системе объективно и независимо от того, какая будет в системе генерация. Она в системе существует дополнительно к базовой генерации. И компенсируется вспомогательной, балансирующей, пиковой генерацией. Обычно объем потребления в период пика потребления составляет 130-160% от объема базовой генерации. При этом 30-60% это объем превышения пикового потребления над базовым потреблением.
Значить полная формула становится примерно такой
((100% Атомной генерации) + 30% вспомогательной пиковой генерации) = ((30% Альтернативная генерация + (100% пиковая (газовая) генерация – 30% топлива пиковой (газовой генерации) + 30% вспомогательной пиковой генерации).
Для людей, кто помнит основы математики, понятно, что одинаковые переменные (выделены жирным) можно удалить из обоих частей уравнения. В результате мы получим следующее выражение:
(100% Атомная генерация) = (30% Альтернативная генерация + (100% пиковая (газовая) генерация – 30% топлива пиковой (газовой генерации).
То есть вполне разумно возвращаемся к предыдущей (ранее подробно рассмотренной) формуле, и банальная примитивная математика убедительно говорит нам, что при сравнении чего-либо с базовой генераций, «пила потребления» не играет никакой роли.
Часть 2.
Далее, посмотрим, как альтернативная «энергетика» может заменить вспомогательную пиковую (балансирующую) генерацию и соответственно, как они могут сравниваться.
Так как пики на пиле потребления и пики на пиле производства (альтернативной генерации) могут совпадать только случайно и частично, то :
- во-первых, при добавлении в систему альтернативной генерации вынужденно сохраняется/добавляется и пиковая генерация той же мощности (как правило, газовая).
- во-вторых, при небольшой доле альтернативной энергетике будет теряться 20-25% вырабатываемой «зеленой» энергии, в периоды когда пик производства будет попадать на спад потребления. При большой доле альтернативной энергетике будет теряться до 70-80% «зеленой» энергии. Ну и при большой доле альтернативной энергетики и высокой корреляции между пилой потребления и пилой производства (например, выработка солнечных батарей и потребление кондиционеров), потери опять же будут на уровне 20-30 процентов. В английском языке это обозначается термином «curtailing».
(Красным сверху выделена область, показывающая отбрасываемую (curtaling) альтернативную энергию).
Если взять цифры сравнимые с предыдущим примером, то тождество должно быть примерно таким:
30% Вспомогательной пиковой (газовой) генерации = 12% Альтернативной генерации + (30% Вспомогательной пиковой (газовой) генерации - 10% топлива пиковой (газовой генерации) .
/*Так как не менее 20% альтернативной генерации теряется, то в этой формуле берутся расходы на 12% альтернативной энергетики (то есть 10% +10%*0,2), а экономия только на 10%.
Ну очевидно, что, перебрасывая туда-сюда переменные в уравнение и сокращая лишнее, мы придем к известной формуле:
12% альтернативной генерации = 10% топлива пиковой (газовой генерации.
То есть стоимость альтернативной генерации при попытках замещения ею пиковой генерации нужно сравнивать со стоимостью топлива требующегося на выработку того-же количества энергии с коэффициентом 1,2 (1,3) (с учетом 20-30% потерь).
Costalt = 12% альтернативной генерации = 12% * 48 = 5,76 USD
Costpeak = 10% топлива пиковой (газовой) генерации = 10% * 34 = 3.4 USD.
При существующем соотношении стоимости альтернативной генерации и стоимости топлива использование альтернативной генерации для покрытия пилы потребления невыгодно. При небольшой доле альтернативной энергии (и соответственно небольшом проценте потерь энергии [curtailing], альтернативная генерация будет выгодна когда-нибудь потом, может быть, когда стоимость альтернативщины упадет, а стоимость топлива вырастет.
При этом важным моментом является некоторое противоречие: альтернативная энергетика может быть когда-нибудь станет чуть-чуть не убыточной, но только при условии очень малых объемов внедрения альтернативной энергетики. При очень малых объемах зелени стоимость альтернативной генерации не может быть низкой. Очевидно, что одна из причин падения стоимости оборудования — это выход на большие объемы установки. Как только растут объемы зелени, то растет и убыточность альтернативной генерации. В рамках данной части статьи это будет выражаться во всё большем объеме потери энергии [curtailing]. То есть когда будет теряться хотя бы 50% энергии, то даже если топливо будет в два раза дороже, формула будет уже такой:
Costalt = 20% (*) альтернативной генерации = 20% * 48 = 9,6 USD
Costpeak= 10% топлива пиковой (газовой) генерации = 10% * (34*2) =6,8USD.
/* 20% потому что при потере 50% энергии [curtailing] требуется «вырабатывать» в два разе больше энергии, половина из которой будет теряться.
Ну и крайний довод, по мере роста стоимости топлива, будет расти в некоторой доле и стоимость альтернативной генерации. Возможно, что данная формула станет наконец-то равенством при четырех-пятикратном росте цены на топливо. Но увеличение стоимости топлива в четыре-пять раз невозможно, так как у западной цивилизации отсутствует платежеспособный спрос на топливо такой стоимости.
Таким образом, вероятность благоприятного для альтернативной генерации изменения соотношения, между стоимостью топлива и стоимость альтернативной генерации, стремится к нулю.
Вывод (часть 2): Использование малых объемов альтернативной генерации для покрытия пика потребления с частичным замещением вспомогательной пиковой (газовой) генерации экономически невыгодно, хотя и дает незначительную экономию газа.
Часть 3.
Третий вариант замещения и, следовательно, сравнения. Альтернативно одаренная энергетика периодически вытесняет из генерации системы какую-то смесь базовой и пиковой генерации.
Разумеется, вариант, рассмотренный в первой части, является чисто теоретическим. Энергосистема с такой долей альтернативной «энергетики» существовать неспособна. Еще (пока еще) нигде в мире внедрение альтернативной «энергетики» не привело к полному разрушению базовой генерации. Даже ситуация в Дании и Южной Австралии еще не столь плоха, так как, хотя там на локальном уровне базовая энергетика и уничтожена, сами эти территории являются лишь частью больших энергосистем. Тем не менее расчет, приведенный в первой части очень полезен именно для сравнения реальной стоимости атомной (любой базовой) генерации и альтернативной генерации. Ну и как объяснение того, что произойдет с системой после достижения «зеленых» целей.
Также и вариант, рассмотренный во второй части – является только теоретическим. Религия не позволяет отбрасывать (curtailing) в больших объемах «лишнюю» зеленую энергию, которая не вписывается в график пилы потребления. Согласно религиозным воззрениям, «бесплатная» электроэнергия имеет приоритет и должна быть почти всегда допущена в сеть, даже если для этого придется останавливать станции базовой нагрузки. На самом деле, конечно, дешевле просто выбрасывать «лишнюю» зеленую энергию чем убивать базовую энергетику, но религия она такая религия. (А еще дешевле, конечно же, вообще не использовать альтернативную «энергетику».)
Поэтому в третьей части я рассмотрю самый типичный вариант, когда часть альтернативной энергии замещает вспомогательную пиковую генерацию в пиле потребления, а в случае избытка энергии, альтернативная энергия не отбрасывается, а происходит частичное замещение базовой генерации (остановка базовых станций).
В реальности по мере заражения общества альтернативной «энергетикой», оно проходит путь от ситуации, описанной в части второй, то есть малый объем зелени с предпочтительным замещением дорогой пиковой газовой генерации в пиле потребления, и до ситуации близкой к описанной в части первой, то есть разрушение и замещение дешевой базовой энергетики. Про ситуацию малого проникновения альтернативной «энергетики» в систему — наши зеленый друзья говорят - «вред незаметен». В общем-то говорят правильно, на фоне достаточно больших естественных флуктуаций пилы потребления и форс-мажорных ситуаций в производстве, дополнительная вариативность, добавляемая малым объемом альтернативщины, может некоторое время игнорироваться. Про ситуацию, при которой доля альтернативной «энергетики» достигает 45%, эксперты МЭА говорят, что это всегда приводит к росту совокупных издержек общества. (правильно говорят).
Соответственно, как раз переходный этап, когда доля зелени составляет 20-45% я и рассмотрю в этой части. Очень удобно это рассматривать на основе графика «кривая калифорнийской утки».
Для расчета возьмем данные за 27 декабря 2017 г.
В нормальной системе была бы базовая генерация мощностью примерно 20 400 Мегаватт и пиковая генерация мощностью примерно 8 700 мегаватт.
Для расчетов я возьму только ту часть системы, в которой базовая и/или пиковая мощность была частично вытеснена альтернативными мощностями. То есть потребление/генерацию выше уровня 16 400 мегаватт.
То есть производство базовой энергии было бы примерно в размере 4 000 мегаватт * 24 часа = 96 гигаватт.час
Производство пиковой(балансирующей) энергии было бы примерно в размере 96,7 гигаватт.час
После того как добавили в систему альтернативную энергетику смесь энергии становится следующей.
Объем базовой энергии делится на:
Объем альтернативной энергии = 19,8 гигаватт.час
И объем пиковая (газовая) энергии = 96 -19,8 = 76,2 гигаватт.час
Объем пиковой (балансирующей) энергии делится на
Объем альтернативной энергии = 34 гигаватт.час
И объем пиковая (газовая) энергии = 96,7 - 34 = 62,7 гигаватт.час
/* для расчета энергии в гвт*часах я суммировал в экселевской таблице среднюю мощность по часам. Погрешность должна быть незначительная, и не имеет особого значения.
Давай те посмотрим какие примерно цифры получатся если взять для расчета вышеуказанные цифры LCOE Лазард.
Атомная генерация LCOE = 147 USD (взято среднее значение)
Альтернативная генерация (солнце, ветер) LCOE = 48USD (взято среднее значение)
Пиковая генерация (газ) LCOE = 156USD (Взято минимальное значение)
Топливо для пиковой генерации = 34 USD
В нормальной энергетике
Costnorm = Базовая генерация (атомная) + пиковая (балансирующая) генерация =
= 96 000 * 147 USD + 96 700 * 156USD = 14 112 000 + 15 085200 = 29 197 200 USD ;
Если для расчета брать данные Лазард, то использование в расчете стоимости других видов базовой энергетики (уголь, газ) даст намного меньшую сумму.
В «зеленой» энергетике
Costalt = Замещение базовой генерации + замещение пиковой генерации =
= (Альтернативная генерация + (пиковая (газовая) генерация – экономия топливо пиковой (газовой генерации) + (Альтернативная генерация + (пиковая (газовая) генерация – экономия топливо пиковой (газовой генерации) =
= (19 800 * 48 + (96 000 * 156 -19 800 * 34) + (34 000 *48 + (96 700 *156 – 34 000 * 34) = 15 253 200 + 15 608 000 = 30 861 200 USD
Вариант с альтернативной энергетикой естественно получается дороже. Расчет сделан весьма «льготным» для варианта с альтернативной энергетикой, так как стоимость балансирующей генерации взята по минимуму. В реальности, думаю, проигрыш альтернативной энергетики значительно серьезней.
Так как не эффективно вытеснение альтернативной энергетикой балансовой генерации и вспомогательной, пиковой (балансирующей) генерацией по отдельности, то вполне ожидаемо, является неэффективным вытеснение альтернативной энергетикой смеси из балансовой и пиковой генерации.
Вывод (часть 3). По мере увеличения доли альтернативной «энергетики» в системе и увеличения степени разрушения базовой энергетики, нарастает экономический ущерб от внедрения альтернативной генерации и вырастают совокупные расходы общества на энергосистему.
Часть 4.
Вариант, при котором мы рассматриваем альтернативную «энергетику» без замещения ею нормальной энергетики. Это такой «индийский» вариант. Основной его принцип: «Если есть ветер – то хорошо, сидим заряжаем айфон. Если нет ветра, то-то же хорошо, сидим смотрим на корову».
При таком рассмотрении альтернативно одаренной энергетики в сферическом виде и в вакууме, мы действительно на полном серьезе можем утверждать, что она дешевле других видов энергии. Но есть одна существенная проблема. В такой «энергосистеме» невозможно построить современное развитое индустриальное общество, так же как невозможно обеспечить современный уровень комфортного существования для людей. Во всяком случае невозможно построить индустриальное общество, которое будет развитым и конкурентоспособным относительно обществ пользующейся нормальной энергетикой. (Конечно, при прочих равных условиях, так как сдирание колониальных налогов позволяет замутить чудное «процветание» даже на убыточной территории).
Сама по себе такая альтернативная энергия может рассматриваться как дешевая, но если мы сравниваем две общественные системы, одна построенная по принципам индийской деревни вокруг солнечной электростанции (то есть «смарт управление потреблением» в системе с нестабильным электроснабжением), а другая по принципам современного общества вокруг угольной станции, то, очевидно, что общий совокупный уровень жизни второй системы будет несравнимо выше. То есть, можно сказать, что «бесплатная» энергия обходится для общества слишком дорого даже в таком варианте.
Заключение
При любом варианте сравнения, когда мы начинаем сравнивать сущности, приведенные к общему знаменателю, очевидно, что альтернативная «энергетика» несравнимо дороже чем [традиционная] энергетика.
Это легко доказывается как теоретическими и расчетными методами, так и чисто практическими опытами на местности. В мире не существует ни одной страны и/или территории, в которой высокий уровень внедрения альтернативно одаренной «энергетики» сопровождается низкими ценами на электричество для потребителей.
Разумеется, сегодня на Западе атомная энергетика стоит абсолютно нереально дорого. Это связанно как с объективно выросшими требованиями к постчернобыльским и постфокусимовским проектам станций, так и с субъективными факторами потери компетенции Западом и разрушения на Западе атомостроительных отраслей (в связи с отсутствием массового или хотя бы постоянного строительства новых блоков). Тем не менее даже в таком варианте, безусловно, атомная энергетика остается дешевле чем смесь из «бесплатной» зеленой энергетики и «очень платной» пиковой энергетики, которая возникает в энергосистемах при попытках внедрить в них альтернативную генерацию.
Никто не спорит, что ситуация может измениться после того, как добрые инопланетяне, подарят нам технологию дешевой и эффективной аккумуляции энергии. Пока это не произошло, добавление в альтернативно зараженные энергосистемы устройств аккумулирования энергии приводит только к удорожанию стоимости энергии, даже относительно вариантов с балансировкой пилы производства пиковыми станциями. Исключениями являются некоторые (случайно дешевые) варианты гидроаккумуляции. Но мест, позволяющих сделать дешевую гидроаккумуляцию объективно мало. В любой энергосистеме они должны использоваться для балансировки пилы потребления, и использовать их для балансировки пилы производства экономически неэффективно (глупо и преступно).
В некоторых местах существуют локальные условия, позволяющие эффективно использовать гидроэлектростанции в качестве дешевых аккумуляторов. Но их опять же крайне мало, и еще меньше мест, где гидроресурсов достаточно и для балансировки пилы потребления и остается возможность для балансировки пилы производства. В этих местах можно в незначительном количестве добавлять альтернативную энергетику в энергосистемы. Но тут опять же возникает проблема массовости. Альтернативная энергетика может быть относительно «дешевой» только при массовом производстве оборудования. Но мест и случаев, в которых есть смысл пытаться использовать «зелень», крайне мало. Как только мы осуществляем внедрение альтернативной энергетики, только в экономически оправданных случаях, объемы падают на порядки с соответствующим ростом цены.
Например, мы «инвестировали» один триллион долларов в альтернативно одаренную ветрогенерацию. И благодаря этому (благодаря огромным объемам производства) обеспечили снижение LCOE до величины 50 USD. При этом 990 млрд. долларов остается ублюдочно убыточными, потому, что они будут убыточными всегда и 10 млрд. долларов, при данной стоимости альтернативной генерации, являются прибыльными. Но если мы «поступим мудро» и откажемся от неэффективных инвестиций, сократив наши вложения до 10 млрд. долларов, LCOE возрастет до 70 USD, и 9 из наших 10 млрд долларов инвестиций опять станут убыточными.
Ну и далее по циклу, становится все меньше случаев, когда это становится действительно выгодно. В пределе это стремится к нулю. В пределе это можно использовать только как очень дорогой способ дотировать удаленные территории.
Вывод общий: Нельзя просто так взять и сравнить апельсины и коноплю. Апельсины гораздо более круглые, а конопля гораздо более лучше курится. Чтобы их сравнить, сначала нужно из конопли скатать плотный шар или апельсины высушить и перемолоть.
Комментарии
По замеченным ошибкам, опечаткам и неточностям перевода, пожалуйста, стучите в личку. Заранее благодарен. Буду исправлять.
*/Пожалуйста не прицепляйте ваши комментарии к этому комментарию. Для этого есть возможность создать ниже специально обученные ваши комментарии
Спасибо Ёлка-ёлка и AlexSrSPb за помощь в подготовке статьи.
из комментариев....
мой ответ:
А вот хохлы из Киевэнерго (куда Чернобольскую АЭС на волне перестроечной дури передали из минсредмаша) не только захотели, но и пару дней поманеврировали. Правда потом "что-то пошло не так"(С).
Ну видимо они способны сделать даже из атомной энергетики - альтернативно одаренную
Спасибо за статью! Полностью согласен с Вами! Сам участвовал в этих альтернативных проектах при реформах Чубайса, как руководитель монтажной организации. Столько денег угробили .... а толку нет ..
Причина аварии - не в манёврах.
Атомная энергетика, хотя и не диспетчеризируемая (в том смысле, что мы никогда добровольно не захотим ею маневрировать)
Это почему? Потому что у тепловых реакторов "отравление"? Так в быстрых его нет! Там проектный диапазон рабочей мощности и при плановых переходах по уровню мощности м.б. допустимо.
Вся ваша статья построена на одной грубой ошибке - вы берете LCOE пикеров, в то время как ваши газовые станции работают с КИУМ >50%. Капитальные затраты пикеров такие же, как и у обычных ТЭС - $800-1000/кВт мощности, топливо также как и у ТЭС стоит, единственный фактор выдающий LCOE выше 150 - это низкий КИУМ.
Посмотрите внимательно исследование Lazard, там заложен КИУМ пикеров в 10%. Вы же применяете их с КИУМ >50% и берете LCOE для загрузки в 10%. Пересчитайте для вашего КИУМ и сильно удивитесь резко изменившимся цифрам
Во первых там не только низкий КИУМ а еще и ниже КПД работы и ниже надежность и сроки эксплуатации, выше переменные расходы и пр. пр..
Если бы LCOE было бы такое же как и у базовых станций (при большом КИУМ), то никто бы базовую энергетику вообще бы не строил.
Во вторых я, для учета этого фактора, беру минимальную границу LCOE для пикеров и среднее LCOE для остальных видов генерации.
И именно взяв эту величину вы фатально ошибаетесь, получая ложные цифры. Загляните на слайд 20 отчёта Lazard, для всех вариантов пикеров предполагается КИУМ в 10%. Сравните с Gas Combined Cycle. Там примерно такой же Capital Cost, чуть пониже O&M, такая же стоимость топлива, но КИУМ 40-80%. И такой КИУМ сразу даёт LCOE в $42-$78. То есть ваша оценка LCOE подпирающей генерации завышена минимум в 2 раза. Отсюда и ложные выводы.
С учетом той татуировки которую вам сделала администрация отвечу вам еще только один раз. Если я с вашими остальными комментариями соглашусь, я это напишу открытым текстом. Отсутствие моего ответа подразумевает, что я с вами не согласен, но мне неохота тратить время на бессмысленную переписку с вами.
(Тут уж при желании, пусть кто нибудь другой подключается).
1) Стоимость топлива там совсем даже разная. помимо цены топлива нужно смотреть еще и предыдущую строчку, там где указан расход топлива.
2) переменные расходы там выше.
3) Для базовой газовой генерации взята работа 20 лет с КИУМ до 80%. А для пиковой взята работа 20 лет с КИУМ 10%. Так вот я вас уверяю, что для пиковой правильней говорить не о количестве лет работы, и не о КИУМ, а о количестве часов наработки до отказа, по аналогии с авиационными двигателями. И это значит, что при КИУМ 50% пиковые генераторы проработают несколько больше чем 4 года. Но уж никак не двадцать лет. И поэтому такого LCOE, которые вы рисуете, не будет от слова никогда.
Ту корректировку которую я сделал, снизив LCOE до минимальной границы, более чем достаточно. И даже если цена будет еще на 10-15% ниже, ничего это существенно в расчетах не изменит.
Забавно :) Подпись мне Алекс прилепил когда я его макнул за манипуляции в попытке доказать несостоятельность египетской ветроэнергетики. Он брал заниженный КИУМ для ветрогенерации и вместо стоимости египетской АЭС тащил цифры российских станций. Возразить по существу ему было нечего, осталось только подпись клеить) Чую, история повторяется. Ну теперь по пунктам.
1) Принимается. Идём на слайды 12 и 13 чтобы оценить стоимость топлива на кВт-ч генерации. $28-34 для пикера против $21-24 Combined Cycle. Разница в ~$10. Есть, но мало. Мы же говорим о кратной разнице в LCOE.
2) Принимается. Смотрим переменные расходы для пикеров. Их лазард оценивает в $4,7 - $10 / Мвт-ч. Что в данном контексте большого значения не имеет, когда мы обсуждаем кратную разницу LCOE.
3) Не принимается. Газовые пикеры обычно используют газотурбинные агрегаты. Парогазовые - это газотурбинный агрегат плюс паровая установка. То есть - там та же самая турбина используется. С чего бы этой турбине в составе ПГУ работать с КИУМ 40-80% в течении 20 лет, а если её ставить без паровой установки - то года 4?
Далее. Ещё немного погуглив, я нашёл более фундаментальную ошибку в ваших рассуждениях. Вы зачем-то взяли пикеры, хотя парогазовые ТЭС прекрасно справляются с подпиранием ВИЭ, они могут быстро и гибко маневрировать по мощности. Собственно для пикеров обычно берут газотурбинные установки из-за их меньшей капитальной стоимости - при заведомо низком КИУМ нам нужно максимально снижать капитальные затраты. А при относительно высоком КИУМ наоборот - мы можем слегка повысить капитальные затраты, но это отобьётся повышением КПД. В ближайшем будущем снижение стоимости батарей может привести к замене пикеров на СЭС+Аккумуляторы. Вот такая вот парадоксальная история :)
Если уж совсем правильно то нужно говорить о CCGT (combined cicle) в качестве базовой генерации и OCGT (open cicle) в качестве пиковой. Так как у лазарда приведены данные именно в таком раздление.
Так вот CCGT не предназначен для работы в режиме маневрирования. В худшем случае он просто сдохнет досрочно (и очень быстро), в лучшем случае эффективность его работы будет крайне низка и LCOE будет примерно таким как я указал для пиковой генерации.
OCGT не предназначен для постоянной работы. Они предназначены для безболезненной работы в режиме старт стоп. При попытке ее загрузить на 50-70 % ее срок службы будет значительно менее 20 лет.
p.s. татуировка у вас конечно правильная ;)
Ваша неправда. Это вы о старых CCGT рассказываете:
Так было ещё в 90х. Но теперь вот так:
http://www.powermag.com/emissions-catalyst-issues-fast-start-combined-cy...
Результатом помимо прочего стало сокращение времени hot start вдвое (см табличку 2-1):
https://hub.globalccsinstitute.com/publications/operating-flexibility-po...
Под табличкой ещё информация что и как делается в новых.
Ну и немножечко конкретики, вот брошюрка одной из таких CCGT: http://www.bechtel.com/getattachment/about-us/insights/ge-next-generatio...
Обращаю ваше внимание, 2011 год.
А вот ещё статейка. Да не от кого-нибудь, а от самого сименса: https://www.energy.siemens.com/co/pool/hq/power-generation/power-plants/...
2010 года. Как раз рассказывают про подпирание ВИЭ при помощи CCGT. Одна из частей имеет говорящее название "From 0 to 100% in 30 minutes, several times a day". Также рекомендую прочитать.
Ну от физики вы все равно никуда неденетись.
Если идет дополнительное охлаждение/нагрев то эффективность все равно будет много хуже. Даже если новые установки от этого не сдохнут.
опять же ничего не бывает бесплатного.
Наверняка все эти дополнительные ухищрения приводят к удорожанию.
Просто несколько быстрее будет кончаться ресурс в эквивалентных часах по компонентам горячего тракта газовой турбины -> несколько чаще придется ремонтировать с заменой прогоревших первых ступеней и камер сгорания. Ну а работа на переменных режимах конечно ведет к перерасходу топлива, но при общем высоком уровне экономичности блока ПГУ (50% и более) изменение его на 3-5% абсолютных не столь критично.
1) Как показывает практика - холодный частый пуск-стоп увеличивает износ вращающихся частей, + перерасход топлива на переходных процессах (так как их становится много в количествах)
2) Чем плохо пикерам при работе с большим количеством ВИЭ - это ударной нагрузкой на генераторы. Как бы хороши не были батарейки, которые ставят на ВИЭ, они все равно не могут сгладить пики - а потребители то нагружают в этот момент без перерыва. Так мы еще и не рассматривали переход на массовый электротранспорт - там будет еще веселее, особенно если появятся высокоскоростные (хотя бы 20С) батареи. Тогда ударные пики в сети будут еще веселее. Так вот при увеличении пиковых ударных нагрузок, пикеры и базовики турбины приходится капиталить минимум в 2-а раза чаще, а то и еще чаще. А это все себестоимость и требование резерва дополнительного.
Суточные колебания будут гасить накопители и управление спросом, на длительный период включаться ПГУ ,ГТУ и ГПУ.
2) насчет ударной нагрузки, автоматика контролирует скорость нагружения/разгружения установки и пока боевой товарищ просыпается с бодуна, дисбаланс между выработкой и потреблением в энергосистеме закрывают в этот момент другие машины энергосистемы. Для большой системы с сотнями одновременно вращающихся железяк это нормальная ситуация.
Откройте последнюю ссылочку. Там у сименса табличка для load 100% и 50%. Для single unit plant при снижении загрузки до 50% КПД падает с 61% до 54-57%. Вот такое "много хуже".
Ещё там же указано по поводу надёжности, что 20 лет - это financial lifetime, а сама станция конечно же эксплуатируется дольше. Иными словами - это срок используемый для расчёта амортизации, а не срок службы ТЭС.
Далее, вот такой есть материал на тему стоимости: http://www.gasturbineworld.com/assets/march_april_2012.pdf
Она про преимущества Cheng cycle, но содежит оценку и для CCGT, смотрите табличку. При снижении КИУМ с 80% до 60% для "2-on-1 Fr 7FA-05 combined cycle plant design" имеем рост стоимости электричества с 5,2 до 5,9 центов/кВт-ч. Что в 2,5 раза ниже ваших вводных. При КИУМ 40% цена возрастает аж до 7,9 центов/кВт-ч, что всё равно в 2 раза меньше взятых вами цифр.
Ахрененная методика - брать КПД стационарных режимов и подсовывать их вместо переходных! Так победим! СУГС!
Где там у Сименса можно почитать про КПД на переходном от 100% к 50% режиме?
Попробуйте сперва прочитать содержимое ссылки, а потом писать коммент. Выйдет лучше.
То-есть по сути ответа нет? Потому как похоже Вы ничего не поняли из этой ссылки. График на стр. 28 "Startup response" Вам не о чём не говорит?
И повторяю вопрос - каков КПД установки в режиме набора мощности? А на повторяющемся цикле старт-стопа со скважностью скажем 2 ?
Где я это ТАМ могу прочитать? Конкретно страницу, строку, букву...
Пардон, а что там на этом графике разве кпд? По-моему обычная кривая пуска турбины, показывающая за сколько времени машина выйдет на тот или иной уровень мощности
На странице 25 в самом начале. Говорил же - сперва прочитайте, а потом пишите коммент. Там разжёвано для разных типов установок и разного киум. Хуже всего CCTG при КИУМ в 60% - большое число включений-выключений даёт снижение КПД в 1,18 раза.
А на графике на странице 28 не КПД а выдаваемая мощность от времени.
Мощность от времени. (загадочно улыбаясь...)
А что ещё нужно для расчёта КПД во времени, а не мгновенного на стационарном режиме, как это пытаетесь тут впаривать Вы?
А сколько тепла в ПГУ уйдёт на нагрев воды при наборе мощности? Кто то тут пытался рассказывать о совсем небольшом отличии между ПГУ и ГТУ...
Вам ещё нужно знать кооичество циклов включения-выключения и показатели увеличения расхода топлива.
Но в данном случае авторы статьи выполнили за нас всю работу и выдали итоговые цифры. Увеличение расхода топлива в самом плохом сценарии в 1,18 раза.
ПГУ кушают топлива $25-30 топлива на КВт произведенной энергии. Поэтому всё что нам грозит это увеличение LCOE на 5 баксов. Будет не $50, а $55. Сравните теперь со $150 автора статьи.
- Вы чё, прикалываетесь от скуки? Ну верьте дальше в свои сказки. Тут я Вам не помощник, не поп и кадилом махать не буду.
если турбомашина работала на номинальной нагрузке на который была спроектирована (design point, как правило 100%) и с определенной скоростью меняет свою нагрузку (в МВт/мин) до off-design point (допустим 50% по мощности), то кпд плавно съедет на новое меньшее значение.
Изменение общего кпд ГТУ происходит в основном из-за кпд проточной части компрессора, как части ГТУ, более чувствительной к расходу рабочего тела (характер обтекания лопаточного аппарата компрессора диффузорный, при отклонении расхода от номинального сначала идет рост профильных потерь из-за углов атаки, при больших углах атаки появляются отрывные вихри и возможен помпаж, автоматика турбины за этим следит и при необходимости задействует противопомпажные фичи) ... для проточной части же горячего тракта изменение расхода в широком диапазоне практически не сказывается на ее экономичности из-за конфузорного характера течения потока, который устойчив к большим углам атаки, кроме последней ступени, работающей на практически одинаковое противодавление ...
А причём тут собственно голая турбомашина? С ней то особых вопросов нет!
Речь про ПГУ, комбинированный цикл. Которые, оппонент клянётся, набирают мощность так же, как и чистая турбина. Вот прямо за 20
минутсекунд...А разница в КПД комбинированных и чистых ГУ и сжирает весь "навар". Потому автор и писал про замену "газа - газом" у себя в статье.
Не сжирает. КПД постоянно работающей ПГУ >60%. КПД ГТУ ~35%. Снижение КПД ПГУ в 1,11 - 1,18 раза в зависимости от КИУМ. То есть до 51,5% в самом хреновом варианте.
В комбинированном цикле мощности ГТУ и ПТУ имеют соотношение 2:1 (две трети мощности ПГУ вырабатывает газотурбинная часть) и паровая часть является утилизационной, она пользуется тем теплом, которое в открытом цикле Брайтона улетело бы из газовой турбины в атмосферу. Что касается изменения экономичности парового хвоста на переменных режимах - она от номинального меняется немного, существенное ухудшение наступает при нагрузках ниже 40%, там уже приходится регулирующими клапанами паровой турбины придерживать падение давления.
- а почему всё время речь Вы ведёте о маневрировании мощностью? Вопрос то не в этом. Маневрировать и угольной ТЭС можно, и АЭС, но не сильно и не долго. Вопрос в другом - в том что мы стоим по холодку, и вдруг, ВНЕЗАПНО, надо выдать все свои 100% мощности, когда солнце за тучку зашло или ветер вдруг стих. И так не раз в неделю, а несколько раз на дню.
Альтернатива - держать турбоагрегат "под парами" без полезной выработки. Что будет в этой ситуации с КПД? Как его считать, кроме натурных замеров? Теоритические предпосылки - это замечательно, но с реалиями той ситуации куда загоняет нормальную генерацию "зелень" это не имеет почти ничего общего.
Солнце внезапно за тучку не заходит, ветер вдруг не стихает. Погода отлично прогнозируется на 3-4 часа вперед. Этого для старта достаточно.
Понятие резерва думаю Вам знакомо, он есть и в энергосистемах без всякой зелени на случай вылетов крупных блоков, а вот такие случаи (вылет блоков АЭС и крупных ТЭС) точно ВНЕЗАПНО происходят.
Снижение стоимости доставки грузов на орбиту уже привело к массовой колонизации Солнечной системы. Нет? Очень странно. По прогнозам полувековой давности уж давно должны были миллионами жить за пределами Земли, а слетать на Луну должно быть доступно практически каждому.
Есть гарантия, что с аккумуляторами не получится то, что случилось с большинством прочих околоэнергетических прогнозов?
Космос тормозит не высокая стоимость запуска, а отсутствие хрендостаниума. Мотивации много тратить нет.
Энергетические прогнозы углебесов из IEA действительно не сбываются :)
Ну и вообще нефтяные компании "почему-то" много "ошибаются" в прогнозах по ВИЭ. Причём всегда в меньшую сторону: http://renen.ru/on-the-quality-of-energy-forecasts/
А вот ещё красивее график. С приблизительно таким же смыслом.
И вдогонку ещё одна прикидка реального LCOE в вашей модели. Возьмём КИУМ в 70%. Как получить LCOE из Лазардовского? Фиксированные O&M невелики, ими можно пренебречь. Увеличение КИУМ в n раз ведёт к снижению доли construction cost также в n раз.
Лезем на слайды 12 и 13 отчета лазард. Видим там 112 из 152 в "дешевом" и 203 из 231 в "дорогом" варианте пикеров. Увеличиваем КИУМ в 7 раз, получаем:
112/7+(152-112) = $56 для дешевого варианта
203/7+(231-203) = $57 для дорогого варианта
Это уже гораздо ближе к истине для постоянно работающих газовых станций.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Жопаньцi всё же пытаются почти напрямую пилить пилу и в вопросе аккумулирования электроэнергии:
Ждём первого придурка, который устроит протечку водорода в подземной парковке.
Да и флаг им в спину...
абсолютно уверен, что топливо у этих погрузчиков абсолютно золотое по ценнику.
И никаких там особых перспектив по снижению цены не будет.
p.s. Давно доказано, что не существует абсолютно никаких технических проблем с ликвидацией пилы альтернативно одаренной энергетике.
Просто дорого это и никогда не будет дешевым.
Это я к тому, что где-то проскакивало, что ЕМНИП так и метан пытаются синтезировать, что на моё ИМХО и более безопасно, и более выгодно с учётом постепенного перевода авто ( у нас ) на газомоторное топливо.
зуб не дам, но там по моему потери энергии на цикле до 70%. Это в смысле электро - > в синтез газ -> в электро.
в синтез газ -> в ДВС планируется.
да по барабану.
Основные потери наверно все равно на стадии "электро -> в синтез газ"
А вторая стадия . "газ в ДВС", возможно эффективней чем "газ в электро" но не принципиально.
Как я понимаю, здесь вопрос не только в аккумуляции электроэнергии, но и в том, что уже имеются миллионы движков, работающие на газе, а ДВС на бензине, при необходимости, достаточно просто дооборудовать. Да и других применений для газа хватает.
Посмотрим.
Я думаю, пока (и еще долгие долги годы, стремящиеся к бесконечности) синтез газ будет сильно дороже чем природный.
А если природный вырастет в несколько раз, то у буржуинов денег не будет на автомобили, и им будет по барабану какой из газов дешевле.
Страницы