Япония
Интеллектуальные технологии на электроэнергетическом рынке Японии
Введение
В результате аварии на АЭС Фукусима в 2011г. Япония оказалась вовлеченной в серьезный энергетический кризис, поскольку правительство начало выводить из эксплуатации действующие атомные электростанции. В настоящее время электроэнергетическая отрасль страны продолжает сталкиваться с трудностями, связанными с ограничениями производства электроэнергии. С тем чтобы компенсировать крупные потери генерации, Япония импортирует значительные объемы природного газа из других стран и одновременно стимулирует рост производства электроэнергии за счет энергии ветра и солнца, применение систем хранения электроэнергии и систем управления энергетической нагрузкой зданий.
Правительство Японии активно продвигает развитие микросетей и интеллектуальных технологий, при этом управление спросом (DR) рассматривается в качестве главного решения вопроса нехватки мощности на рынке как в среднесрочной, так и долгосрочной перспективе. Средства, выделенные Министерством экономики, торговли и промышленности Японии на внедрение интеллектуальных технологий в 2014 г. составили 3,8 млрд. долларов США, что на 29% выше по сравнению с 2013 г. Большая часть средств была направлена на внедрение мер по энергоэффективности и DR.
В настоящее время в Японии осуществляется большое число пилотных проектов в области интеллектуальных сетей. Крупные международные игроки в сфере DR, такие как, SchneiderElectric, EnerNOCи Comverge, а также ассоциация OpenADR уже начали вести деятельность на электроэнергетическом рынке страны посредством реализации таких проектов, многие из которых финансируются японским Советом по развитию новой энергетики. В случае если пилотная стадия проектов завершится успешно, тестируемые технологии начнут быстро внедряться в массовом масштабе.
Обзор электроэнергетического рынка Японии
Энергосистема и электроэнергетический рынок Японии разделены на две части в соответствии с используемой частотой: 50 Гц и 60 Гц (использование разных частот электрического тока в разных частях страны сложилось исторически). На рынке ведут деятельность 10 крупных вертикально-интегрированных компаний и независимые участники рынка, представленные компаниями в области производства и сбыта электроэнергии. За последние пятнадцать лет розничный рынок Японии был либерализован на 60%, и к 2015 г. потребители на розничном рынке, включая крупные и мелкие промышленные предприятия, а также крупный бизнес, могли выбирать поставщика электроэнергии. До 2015 г. доля независимых участников рынка оставалась дольно низкой и составляла 3-4%, однако затем она начала активно расти и в июле 2015г. достигла 7,7%.
Регулирование электроэнергетического рынка Японии
В 2002 г. правительство Японии одобрило «Основной закон об энергетической политике», целью которого является разработка национальной энергетической политики Японии. В документе определяются следующие принципы энергической политики страны: 1. обеспечение энергетической безопасности; 2. соответствие требованиям защиты окружающей среды; 3. применение рыночных механизмов с учетом указанных выше принципов. Документ также определяет роли участников рынка, включая федерльные и местные органы управления, энергокомпании и бытовых потребителей. В соответствии с требованиями закона правительство Японии должно было разработать «Основной энергический план» на базе принципов энергетической политики, который определит основные направления внедрения энергетической политики и обеспечит соответствующее регулирование отрасли в долгосрочной перспективе.
«Основной закон об энергетической политике»
Первый «Основной энергический план» был разработан правительством Японии в октябре 2003 г., второй - в марте 2007 г. и третий - в июне 2010 г. Четвертый «Стратегический энергетический план», опубликованный в апреле 2014 г., стал первым после землетрясения в Японии и аварии на АЭС Фукусима и учел сложную ситуацию, сложившуюся в энергетической отрасли страны.
Новый План включает меры по реформе электроэнергетики Японии, включая изменения энергетической политики, детальности энергокомпаний и структуры рынка. В то время как ряд атомных ректоров будет заново введен в эксплуатацию в течение последующих лет, природный газ, уголь и возобновляемые источники энергии (далее – ВИЭ) будут составлять значительную часть национального энергетического баланса энергопоставок в будущем. План не устанавливает конкретных задач для интеграции ВИЭ, но указывает на то, что к 2030 г. их доля в топливном балансе страны превысит 20%.
Согласно положениям Плана, основные направления развития энергетической отрасли включают обеспечение стабильного энергоснабжения, экономической эффективности, безопасности и охраны окружающей среды с учетом мировых тенденций и экономического роста с тем, чтобы создать многослойную, разнообразную и гибкую структуру электроэнергетики. План предусматривает внедрение долгосрочных мер в области поставок и потребления электроэнергии. Основные инструменты достижения поставленных целей включают применение мер по энергоэффективности в каждом секторе экономики, сбережение электроэнергии, а также применений интеллектуальных технологий потребителями и использование потенциала гибкости потребления (DR).
Дополнительные реформы, предусмотренные Планом, включают создание единого национального системного оператора, полную либерализацию розничного рынка и отделение деятельности по производству и сбыту электроэнергии от деятельности по передаче электроэнергии по магистральным и распределительным сетям в рамках вертикально-интегрированных энергокомпаний.
Четвертый «Стратегический энергетический план»:
http://www.enecho.meti.go.jp/en/category/others/basic_plan/pdf/4th_strategic_energy_plan.pdf
Регулирующие органы
Ministry of Energy, Trade and Industry (METI)
Министерство экономики, торговли и промышленности Японии. В рамках министерства Агентство по природным ресурсам и энергетике отвечает за разработку энергетической политики и регулирование отрасли, а Комитет по контролю над деятельностью электроэнергетического рынка, созданный в сентябре 2015г., обеспечивает справедливую торговлю электроэнергией и нейтральность процесса передачи электроэнергии по магистральным и распределительным сетям.
Japan Fair Trade Commission (JFTC)
Комиссия Японии по добросовестной конкуренции несет ответственность за обеспечение конкуренции в отрасли.
New Energy Promotion Council (NEPC)
Совет по развитию новой энергетики былсоздан с целью поддержки развития систем, обеспечивающих использование новых видов энергии, как например, ВИЭ, и систем хранения электроэнергии и занимается предоставлением субсидий компаниям, осуществляющим установку таких систем.
Реформа электроэнергетического рынка Японии
Реформа электроэнергетического рынка Японии направлена на решение следующих задач:
- увеличение объёма межрегиональных перетоков электроэнергии, в особенности между зонами с разной частотой;
- сдерживание роста цен на электроэнергию, обусловленного выводом из эксплуатации атомных электростанций;
- обеспечение конкуренции между основными вертикально-интегрированными компаниями и новыми участниками рынка и предоставление более широко выбора услуг для потребителей.
В рамках реформы будет проведена полная либерализация электроэнергетической отрасли. Так, к апрелю 2016 г. планируется полностью завершить либерализацию розничного рынка, в результате чего бытовые и мелкие коммерчески потребители также смогут выбирать поставщика электроэнергии. В течение 4 лет с момента либерализации потребители будут платить за электроэнергию либо на основе цен, предлагаемых независимыми участниками рынка, либо на базе регулируемого тарифа на электроэнергию, который впоследствии будет отменен (предположительно в 2020г.).
В 2020 г. также планируется провести юридическое разделение вертикально-интегрированных компаний и отделить регулируемую деятельность по передаче электроэнергии по магистральным и распределительным сетям от конкурентной деятельности по производству и сбыту электроэнергии. В рамках полной либерализации розничного рынка запланировано массовое внедрение интеллектуальных счетчиков. К 2024 г. их число должно достигнуть 84 млн.
DR на электроэнергетическом рынке Японии
Крупные электроэнергетические компании Японии, включая TEPCO, планируют начать применение DRс крупных коммерческих и промышленных потребителей, а затем продолжить его внедрение для мелких коммерческих и бытовых потребителей.
Осенью 2013 г. Министерство экономики, торговли и промышленности Японии объявило конкурс на участие в демонстрационном проекте в области применения программ DRс использованием стимулирующих выплат участвующим потребителям (incentive-baseddemand-responseprogram). Целью проекта является оценка потенциала DR и его применения для предоставления системных услуг энергосистеме. В результате конкурсного отбора было выбрано 6 энергокомпаний. В ходе проекта эти компании заключают контракты с агрегаторами DR, которые в ответ на сигналы о событиях DR обеспечивают снижение нагрузки и получают за это соответствующие компенсационные выплаты. Министерство, в свою очередь, проводит анализ эффективности этой инициативы, в том числе ее экономического аспекта. Результаты демонстрационного проекта позволят произвести общую оценку ценности DR и будут способствовать его дальнейшему применению в Японии.
Демонстрационный проект «Программы DRс использованием стимулирующих выплат»
http://www.meti.go.jp/english/press/2013/1122_02.html
Япония активно привлекает к участию в рынке DR зарубежные энергокомпании, в частности компании из США, которые имеют большой опыт в этой области. Так, в июне 2015 г. один из ведущих поставщиков услуг DR для энергокомпаний в мире американская компания Comvergeбыла одобрена Министерством экономики, торговли и промышленности Японии для участия в разработке технико-экономического обоснования «Сэкономленный ватт» (Negawatt) с целью оценки потенциала применения DRв Японии. Партнерами Comvergeстали KansaiElectricPowerCompany (KEPCO), являющаяся второй по величине вертикально-интегрированной энергокомпанией Японии, и MIDFacilityManagement (MID-FM), поставщик услуг по управлению зданиями и сооружениями, являющийся частью KEPCO.
Несмотря на активное внедрение DRна территории Японии, существует ряд препятствий, которые необходимо преодолеть:
- получение уведомлений о пиковых периодах спроса может создавать стресс для потребителей, которые могут лучше реагировать на систему компенсационных выплат, чем на систему ценообразования. Кроме того, программа DR, представленная в виде игры, может быть более привлекательной для участников;
- необходимо провести сокращение затрат, связанных с разработкой систем управления энергопотреблением и технологий автоматического DR с тем, чтобы сократить стоимость внедрения DRдля потребителей;
- должны быть разработаны стратегии для предоставления финансирования проектов в области DR.
Программы DR в Японии все еще находятся на начальной стадии применения, но продолжают активно расти. Энергосистема страны является одной из самых развитых в мире, и это позволит Японии быстро внедрить DR.
Проекты интеллектуальных городов в Японии
Правительство Японии финансирует четыре крупных проекта интеллектуальных городов: Киото, Йокогама, Тойота и Китакюсю. Эти проекты направлены на разработку модели интеллектуального города за счет совместных действий жителей городов, частных компаний и муниципальных органов управления. В будущем эта модель будет использована на территории всей Японии.
В рамках проектов активно используются системы энергетического менеджмента, которые позволяют управлять энергопотреблением на уровне бытовых потребителей и энергосистемы в целом. Каждая из систем энергетического менеджмента осуществляет управление энергопотреблением в рамках своей зоны обслуживания и обеспечивает визуализацию энергопотребления для потребителей.
Стоимость использованной электроэнергии рассчитывается на основе принципа динамичного ценообразования, т.е. когда самые высокие цены на электроэнергию устанавливаются в пиковые периоды спроса. Динамичное ценообразование включает ценообразование по времени потребления и ценообразование на основе критических пиковых периодов потребления. Разница между этими видами заключается в том, что при использовании ценообразования на основе критических пиковых периодов цена в пиковые периоды потребления чрезвычайно высокая и остается таковой в течение нескольких часов пикового спроса.
В ходе проектов интеллектуальных городов проводится оценка влияния динамичного ценообразования на изменение режима энергопотребления. Так, в рамках проекта «Кейханна Эко-сити» участникам выдаются планшеты, которые представляют собой информационные терминалы для получения уведомлений о пиковых периодах спроса на электроэнергию. Они позволяют участникам проекта видеть свой «баланс баллов» или «сумму виртуальных денег». Участвующим объектам изначально присваивают 7000 баллов, затем они потребляют электроэнергию в соответствии с их уровнем спроса, и при этом происходит уменьшение суммы баллов в соответствии с объёмом потребляемой электроэнергии и периодом потребления. Затем участники получают компенсацию на основании оставшихся очков по окончании эксперимента. В результате внедрения проекта был сделан вывод о том, что 3,6% снижения пиковой нагрузки было осуществлено благодаря визуализации данных по энергопотреблению.
В рамках проекта города Йокохама используется несколько различных видов систем энергетического менеджмента, электромобили, станции зарядки электромобилей и системы хранения электроэнергии SCADA для стабилизации работы энергосистемы. Эти технологии станут ядром транспортной системы следующего поколения и обеспечат оптимальное управление энергопотреблением на уровне города. Иерархическое использование систем энергического менеджмента создает инфраструктуру, способствующую интеграции ВИЭ, например, за счет уменьшения воздействия нестабильности солнечной генерации, зависящей от погодных условий. В то же время в рамках проекта проводится тестирование DR, когда потребителям предоставляются стимулы для снижения объема энергопотребления в периоды пикового спроса. Кроме того, осуществляется проверка DRна предмет возможности потребления излишней электроэнергии, которая будет производиться в рамках крупномасштабного внедрения солнечной генерации.
Системы хранения электроэнергии и энергоэффективность на электроэнергетическом рынке Японии
Правительство Японии продолжает стимулировать развитие экологически чистых технологий и в 2015г. выделило по запросу Министерства экономики, торговли и промышленности средства в размере 779 млн. долларов США на внедрение программы, направленной на применение мер по энергоэффективности и систем хранения электроэнергии коммерческими и промышленными потребителями. Технологии в рамках программы включают использование светодиодных ламп, эффективной теплотехники и распределённых систем хранения электроэнергии. В рамках программы потребителям будут предоставлены стимулы для установки систем хранения электроэнергии на солнечных электростанциях и сетевых подстанциях. Активное внедрение систем аккумуляторных батарей направлено на поддержание стабильности энергосистемы при интеграции растущего объёма ВИЭ.
Согласно прогнозам, рынок систем хранения электроэнергии достигнет объёма в 1 195 708 кВтч в 2017 г. и 3 306 600 кВтч в 2020 г. в основном за счет установок систем бытовыми потребителями, которые обеспечивают 50% от общего числа установок. Предполагается, что к 2020г. этот показатель достигнет 66%. Бытовые потребители являются движущей силой развития этого рынка. При продаже оборудования его производители предлагают системы производства солнечной энергии и системы хранения электроэнергии в одном комплекте
Отраслевые организации в области интеллектуальных технологий
Japan Smart Community Alliance
Союз интеллектуальных сообществ Японии
Документы и презентации
- Исследование ITA «Отчет о лидирующих рынках за 2015г. – Интеллектуальные сети» (июль 2015г.) внешняя ссылка
- Статья «Япония рассказала о технологиях «смартизации» и «экологизации» (на русском) (февраль 2015г.) внешняя ссылка
- Презентация «Реформа электроэнергетического рынка Японии» (июль 2015г.) внешняя ссылка
- Исследование «Прогноз развития систем управления DR в Японии до 2020г.» (август 2015г.) внешняя ссылка
- Статья «Рост DR в Японии» (январь 2014г.) внешняя ссылка
- Презентация «Проекты в области DR и интеллектуальных сетей в Японии» (январь 2014г.) внешняя ссылка
- Статья «Япония, находясь в энергетическом кризисе, обращается к DR» (январь 2014г.) внешняя ссылка
- Презентация «Эксперименты в области DR в рамках проектов интеллектуальных сетей в Японии» (октябрь 2013г.) внешняя ссылка