Крупнейшая в мире синхронная электросеть позволила многим европейским странам торговать электроэнергией с целью ежедневной балансировки энергосистемы. До недавнего времени крупнейшим экспортером энергосистемы выступала Франция благодаря своему удачному местоположению и ядерным электростанциям. Но в 2020 году электроэнергетическим центром Европы стала Норвегия. Что изменилось в этих двух странах, и является ли это аномалией или тенденцией?
Возобновляемые источники энергии изменили геополитику производства электроэнергии, но основное значение все еще имеет местоположение. Самым крупным потребителем электроэнергии в Европе является Германия, причем большая часть этой энергии вырабатывается угольными электростанциями. Постепенно Германия планирует отказаться от 20 ГВт ископаемого топлива, но на каком виде энергии будет работать ее тяжелая промышленность?
По словам директора EnAppSys BV Жан-Поля Харремана: «В предыдущие годы торговля через межсетевые связи набирала обороты. Алгоритмы наилучшего использования связей доказали свою эффективность, несмотря на то, что местные ценовые различия были по-прежнему значительными. Участники рынка проявляют все больший интерес к странам, которые расположены рядом. Рассматривать энергетические рынки изолированно не имеет особого смысла».
Ветроэнергетика быстро выросла и стала вторым по величине источником топлива в стране. По данным Международного энергетического агентства, в 2019 году ветроэнергетика Германии произвела 126 ТВт-ч. В ветреные дни страна экспортирует избыток электроэнергии. Так в 2020 году Германия экспортировала больше электроэнергии, чем любая другая страна.
Однако нерегулярность ветра заставляет Германию импортировать значительное количество электроэнергии в «тихие» дни. В результате крупнейшим нетто-экспортером в 2019 году была Франция, которая имеет большие мощности за счет ядерного энергетического рынка. Но в 2020 году ситуация изменилась, и по данным аналитиков из EnAppSys Норвегия экспортировала наибольшее количество нетто-энергии.
Новые межсетевые соединения расширили объем торговли электроэнергией в Норвегии.
Почти вся внутренняя генерация в Норвегии производится за счет гидроэлектроэнергии. В 2020 году в стране выпало больше осадков, чем обычно, и на водохранилищах отмечался самый высокий уровень воды с 2015 года. Это привело к снижению цен на электроэнергию в Норвегии, что привлекло соседние страны.
Харреман говорит: «Самый дешевый актив всегда отправляется первым, и если есть доступная трансграничная мощность, то она также станет доступной для экспорта, как только будет удовлетворен местный спрос. Covid-19 не повлиял на норвежский спрос в соответствующий период. Стоимость гидроэнергетики была очень низкой. В соседних странах отмечается большой процент традиционной генерации, которая стоит дороже. Поэтому она смогла экспортировать огромные объемы энергии в Нидерланды, Германию, Данию, Швецию и Финляндию».
Норвегия подключена к скандинавской электросети, работающей на другой частоте, чем континентальная Европа. Это ограничивает ее связь с Центральной Европой, облегчая торговлю со странами, использующими ту же частоту, например, со Швецией.
Дания находится в двух разных межгосударственных энергосистемах, а ее восточные острова соединены со скандинавской сетью. Страна часто покупает норвежскую электроэнергию, как и Финляндия, в которой генерация более дорогая. В 2020 году Финляндия импортировала в общей сложности 20% потребляемой электроэнергии из Норвегии.
«Если не будет проложено достаточное количество кабелей, то пропускная способность станет узким местом»
Недавно Норвегия и Германия впервые соединили свои электрические сети с помощью подводной соединительной линии напряжением 525 кВ. В марте 2021 года проект NordLink завершил пробную эксплуатацию и теперь может передавать между странами до 1,4 ГВт электроэнергии. Норвежский сетевой оператор Statnett заявляет, что эта связь позволит Норвегии поглощать излишки энергии ветра из Германии, сохраняя свои гидроэнергетические запасы на периоды снижения поставок.
Также в настоящее время ведется строительство новой межсетевой линии между Великобританией и Норвегией. Может ли расширение межконтинентальных связей привести к тому, что Норвегия сможет поглощать избыточную энергию с континента и экспортировать ее в нужное время?
Харреман говорит: «Это крайне маловероятно. Норвежский экспорт ограничен пропускной способностью соединительных кабелей. Если из Норвегии на континент не будет проложено достаточное количество кабелей, то пропускная способность станет узким местом. Это касается всего континента. Кроме того, поскольку Норвегия имеет другую частоту сети, а соединители постоянного тока не могут использоваться для контроля частоты, норвежская электроэнергетика не подходит для немедленного реагирования на частотные колебания на континенте. Маловероятно, что Норвегия будет потреблять избыточную возобновляемую генерацию из других стран. Для этого Норвегия должна будет импортировать электроэнергию. Большая часть гидроэнергетики в Норвегии не является перекачиваемой, поэтому гибкость потребления энергии ограничена. Было бы неэкономично импортировать электроэнергию с континента для эксплуатации ограниченного количества гидроаккумулирующих устройств [в Норвегии]».
В 2020 году Германия была нетто-экспортером электроэнергии, но по-прежнему импортировала примерно 8% своей электроэнергии в периоды низкого энергоснабжения. Эта доля меньше, чем у Финляндии, и аналогична другим странам в регионе. Однако огромный спрос на электроэнергию в Германии означает, что ей требовалось больше электроэнергии, чем Финляндии. Соединительный кабель позволит ей закупать больше электроэнергии у Норвегии, возможно, снизив спрос со стороны других приграничных связей.
Covid-19 повлиял на производство электроэнергии во Франции.
В рамках общеевропейской энергосистемы экспорт энергии обеспечивал Франции стабильный доход в течение многих лет. Атомная электроэнергетика обеспечивала экономию за счет эффекта масштаба, позволяя использовать экспорт энергии в качестве метода балансировки энергосистемы и поддержания стабильной генерации. Страна также напрямую соединена с Италией и Великобританией, которые являются двумя основными импортерами электроэнергии в Европе.
Локдауны во время Covid-19 привели к тому, что работы по техническому обслуживанию электростанций были минимизированы. Это означало, что Франция столкнулась с большими проблемами, поскольку примерно 40% электроэнергии в стране приходится на атомную энергетику. Франция была вынуждена закупить у Испании 4,5 ТВт-ч. Италия начала закупать больше энергии в Швейцарии, где развита гидроэнергетика.
Харреман сказал: «Во Франции спрос на электричество зависит от температуры, поскольку в стране электричество используется для отопления. Зимой спрос на электроэнергию выше, что приводит к росту цен. Это оставляет меньший объем для экспорта, несмотря на то, что предельные издержки производства во Франции ниже, чем в соседних странах».
Продлится ли эта новая динамика в энергетике?
По общему мнению, 2020 год был аномальным. Так продлится ли эта новая динамика в энергетике? Харреман объясняет: «Будет интересно увидеть, что произойдет с ядерными станциями в Бельгии и после закрытия угольных ТЭС в Германии. Эти события в ближайшие 5-10 лет выведут из энергобаланса 6 ГВт атомной энергии в Бельгии и 15 ГВт генерирующих мощностей в Германии (соседних с Францией странах). Поэтому французский экспорт может значительно увеличиться. Однако следует помнить, что энергетический рынок определяется погодой, техническими возможностями, экономикой и политикой. Так что какое-то время ситуация будет непредсказуемой.
Одновременный рост количества аккумуляторных батарей для электросетевых предприятий позволит странам более гибко подходить к своей собственной инфраструктуре, сокращая объемы торговли межсетевыми соединениями по мере ее роста. В то же время некоторые страны, в частности Германия, стремятся инвестировать в водородную инфраструктуру. Водород может заменить жидкое топливо и дополнить газ, он также может работать в качестве потенциальной аккумуляторной технологии. Производители электролизуют водород в периоды пиковых нагрузок, используя его для производства электроэнергии, когда мало возобновляемой энергии.
Харреман говорит: «Мы увидим дальнейший рост разработок аккумуляторов, что должно привести к большей гибкости в сети. Чтобы смягчить изменение в возобновляемой генерации, которое обычно длится несколько часов, потребуется огромное хранилище или гибкое потребление. Мы рассматриваем производство водорода как форму генерации, в основном, базовой нагрузки. Интересно как будет развиваться рынок водорода. Текущие рыночные цены на водород по сравнению с природным газом плюс затраты на выбросы углерода не делают водород привлекательным для использования в производстве электроэнергии, но все может измениться при наличии достаточного количества предложений. Водород может частично заменить потребление газа, но ни активы, ни инфраструктура не готовы к этому в краткосрочной или среднесрочной перспективе».