На сьогоднішній день, ключову роль в системі енергетичної безпеки ЄС відіграють об’єкти відновлювальних джерел енергії (ВДЕ), зокрема досвід Нідерландів та Німеччини демонструє, що при оптимальному поєднанні потужностей вітрових та сонячних електростанцій із системами накопичення електроенергії — енергосистема стійка за рахунок перехресного балансування, що в свою чергу не вимагає додаткових потужностей теплової генерації.

Водночас, добові коливання робочої потужності генерації на вугіллі протягом тижня можуть досягати 50–90%, а робоча потужність таких теплових електростанцій (ТЕС) падати на 70% протягом кількох годин. Маневреність та гнучкість ТЕС характеризуються такими основними показниками: мінімальне навантаження; швидкість скидання / набору навантаження; тривалість гарячого / холодного пуску. Мінімальне навантаження сучасних вугільних станцій становить приблизно 25-40%, хоча кращі приклади в Німеччині мають показник 13% — це в рази менше, ніж у відносно старих станцій в Китаї та Індії. Чим менше мінімальне навантаження, тим менше дороговартінстих циклів зупинки/пусків потрібно проходити ТЕС, тим менше витрати в режимі гарячого/обертового резерву.

Вартість модернізації старих ТЕС оцінюється в €500…€750 за один кВт встановленої потужності та удосконалення всіх основних вузлів вугільної станції, починаючи з системи подачі палива і закінчуючи установками очистки димових газів та інших допоміжних систем. Основні обмеження в ході такої модернізації полягають у забезпеченні стабільності горіння в топці котла і дотриманні межі механічних та термічних напружень в металі поверхонь корпусу парової турбіни.

Збільшення маневреності вугільних ТЕС збільшує їх операційні витрати, але в масштабах усієї енергосистеми та комбінації з ВДЕ досягається гунчкість та прибутковість генерації, що позначається на нових інвестиціях.

За таким концептом можливо вже сьогодні в Україні розпочати проект із встановлення нових об’єктів альтернативної енергетики разом із системами накопичення електроенергії. У одному із досліджень Центру Разумкова1 було розраховано два сценарії.

Перший — інтеграція вітрових та сонячних електростанцій до балансу ОЕС України на рівні до 10% дозволяє замістити 1,88 ГВт потужності теплових електростанцій. Мінімальне навантаження енергоблоків ТЕС становить 4550 МВт. Склад енергоблоків для покриття навантаження такої величини дозволяє забезпечити максимальну швидкість набору потужності ΔP_max на рівні 0,051 од./год, що є достатньо для відпрацювання змін корисного навантаження з максимальною швидкістю для даного сценарію впровадження ВДЕ.

Другий — інтеграція ВДЕ до балансу ОЕС України на рівні до 25 % дозволяє замістити 3,21 ГВт ТЕС. Мінімальне навантаження енергоблоків ТЕС становить 3920 МВт. Склад енергоблоків для покриття навантаження такої величини дозволяє забезпечити максимальну швидкість набору потужності ΔP_max на рівні 0,042 од./год., що є недостатнім для відпрацювання стрибків корисного навантаження. Величина дефіциту склала приблизно 0,9 ГВт. 

Даний дефіцит можливо покрити за рахунок систем накопичення електроенергії, які використовуються для вирівнювання добового графіка навантаження та компенсації раптових змін навантаження2³, — результати розрахунків наведені у табл. 1.

Таблиця 1. Зміна числа пусків/зупинок енергоблоків в залежності від робочої потужності електрохімічного накопичувача

Як бачимо із табл. 1, — ефект від роботи накопичувача знижується при збільшенні робочої потужності накопичувача. При цьому знижується коефіцієнт використання встановленої потужності — з 0,94 при потужності 500 МВт, до 0,70 при 2500 МВт.

Загалом, кожен новий 1 ГВт зеленої генерації, після перевищення допустимого рівня приєднання в 4,8 ГВт, потребуватиме 0,3 ГВт потужностей накопичення. Таким чином, вже на сьогоднішній день існує дефіцит в 0,7 ГВт потужностей акумулювання.

Підводячи підсумок, збільшити маневровість енергосистеми України в умовах війни можливо, але для цього потрібно перш за все відновити фінансову ліквідність енергоринку, врегулювати питання встановлення зеленого тарифу та впорядкувати законодавчі норми по функціонуванню систем накопичення електроенергії.

1 Білявський М.Л. Орієнтири розвитку альтернативної енергетики до 2030 року — Центр Разумкова, 2020р. Джерело — https://razumkov.org.ua/statti/oriientyry-rozvytku-alternatyvnoi-energetyky-ukrainy-do- 2030r

2 Кулик М.М. Можливості використання великих накопичувачів електроенергії для стабілізації частоти в об’єднаних енергосистемах з потужними сонячними електростанціями / М.М. Кулик, О.В. Згуровець // Відновлювана енергетика. — 2018. — № 3. — С. 6–14.

3 Holger C. Hesse Lithium-Ion Battery Storage for the Grid — A Review of Stationary Battery Storage System Design 

Tailored for Applications in Modern Power Grids / Holger C. Hesse, M. Schimpe, D. Kucevic, A. Jossen // Energies. — 2017. — № 10, 2107. р. 1 — 42.