Энергетическая инфраструктура Московской агломерации: факторы и перспективы перехода к инновационному развитию

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА

МОСКОВСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ: ФАКТОРЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕХОДА К ИННОВАЦИОННОМУ РАЗВИТИЮ

О. А. ЖУРАВЛЁВ, аспирант факультета государственного и муниципального управления E-mail: oleg. zhuravlyov@gmail. com Государственный университет — Высшая школа экономики

Приводятся результаты анализа факторов, воздействующих на конфигурацию энергоснабжения крупной урбанизированной территории — Московской агломерации. Среди ключевых факторов выявлены: качество городской среды (экологический фактор как один из его аспектов), административные барьеры, развитие рынка электроэнергии, а также факторы потребления — рост информатизации, маятниковая миграция и дальнейшее развитие энерговооруженности домохозяйств. В качестве вывода предложены меры по изменению энергобаланса региона.

Ключевые слова: энергетическая инфраструктура, Московская агломерация, кривая Кьюзница, административный барьер, качество городской среды, потребление электроэнергии домохозяйствами, жилищный сектор, маятниковая миграция.

В 1991г. Москва превратилась из столицы СССР — страны с плановой экономикой — в политический и финансово-экономический центр Российской Федерации, развивающийся по рыночной модели в эпоху глобализации. До того момента распределение национального дохода и, соответственно, потребление носило уравнительный и планово контролируемый характер, а ныне осуществляется по рыночным механизмам с ярко выраженной поляризацией. Коммунальное хозяйство, по определению, носитобщественный характер и обслуживает всех (или подавляющее большинство) жителей современного города. Структура энергетической инфраструктуры Москвы с пригородами (Московская агломерация) за

последние 20 лет изменилась незначительно, хотя формы собственности, тарифы, порядок финансирования претерпели коренные изменения.

В коммунальной энергетике, включая электрический общественный транспорт, в городе в целом возникают трудности: ухудшение экологической ситуации; рост затрат на амортизацию оборудования; увеличение нагрузки на коммунальную инфраструктуру; риски возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Прежняя модель развития коммунального энергохозяйства Московской агломерации, безусловно, поострена на научных началах, подкреплена ресурсами плановой экономики, но исчерпала себя.

Для решения проблем мегаполиса необходимо разработать новую модель развития энергетической инфраструктуры. Такая модель развития должна учитывать особенности современной агломерации, чтобы удовлетворить потребность города в энергии, базируясь на рыночном подходе к управлению энергетической инфраструктурой. Прежде чем приступить к разработке модели, следует выявить и систематизировать факторы и предпосылки перехода к ней.

Экологический фактор — кривая Кьюзница. В каком направлении должна развиваться энергетическая инфраструктура агломерации? Возможный ответ на этот вопрос был дан задолго до перестройки: сделаем небольшой исторический экскурс. Саймон Кьюзниц (Simon Kuznets), американский экономист российского происхождения, лауреат Нобелевской премии 1971г., объяснил, что во

о m

о

CD

СО

CD X

CD О / \

.0 / \

СО /

J

О

Экономическое развитие

Рис. 1. Связь социального неравенства и социального развития

Рис. 2. Экологическая кривая Кузнеца

временном срезе соотношение социального неравенства и уровня экономического имеет форму перевернутой U-образной кривой (рис. 1).

С ростом экономики социальное неравенство сначала увеличивается, затем, по достижении определенного уровня экономического развития, начинает сокращаться. Последующие исследования экономистов показали, что аналогичная зависимость соблюдается для загрязнения окружающей среды и дохода на душу населения (рис. 2).

Важно знать, что на каком-то уровне благосостояния общества выбросы загрязняющих веществ (ОС) начинают сокращаться — воздействие экономики на природу снижается. Некоторые исследователи выявили, что подобная форма соблюдается для таких показателей, как, например, выбросы парниковых газов в атмосферу [3]. Общее название такого закона — Environmental Kuznets curve — экологическая кривая Кьюзница.

1 600i

В 3

к В 2

14оа

120а

1 ооа

800

600

400

200

100 150 200 250 300 Доля ВРП, тыс. руб. на душу населения Рис 3. Соотношение выбросов и душевого ВРП по регионам РФ

Несмотря на критику со стороны некоторых ученых [5], идея имеет достаточно простые предпосылки, лежащие в сфере банальной логики. С ростом благосостояния общества повышается уровень техники, в том числе в сфере преобразования и использования энергии. Это в свою очередь ведет к снижению нагрузки на экологию. Неудивительно: при возможности люди предпочитают использовать такие технологии, применение которых снижает опасные для здоровья выбросы загрязнителей.

Экологическая кривая Кьюзница (ЭКК) имеет отношение к уровню национальной экономики, ее применимость в региональных масштабах находится под вопросом. Автором были проанализированы регионы Российской Федерации — лидеры по выбросам загрязняющих веществ на предмет соответствия ЭКК. В ряде случаев на определенном уровне валового регионального продукта объем выбросов имеет тенденцию к снижению. Однако до реальных выводов еще далеко: слишком мал период выборки. Кроме того, экономики выбранных нами регионов опираются на промышленные виды деятельности, которые сами являются наиболее «сильными» загрязнителями: металлургия; энергетика; добыча и переработка полезных ископаемых. Рост их валового регионального продукта (ВРП) в краткосрочном периоде возможен за счет увеличения промышленного производства, а, следовательно, и выбросов (рис. 3).

Тем не менее, рассматривая, например, экономику Московского региона (Москва плюс Московская область) с 1990 по 2008 г. можно наблюдать, что с ростом экономики уровень загрязнения падает (рис. 4). Для полноты картины не хватает оценки выбросов от нестационарных источников — автотранспорта, который составляет для Московской агломерации около 70 % от общего загрязнения

Кемеровская область

Челябинская область

Республика Коми

Свердловская область

Иркутская область

Республика Башкортостан

Оренбургская область Вологодская область

<u (J

S 3

is

350

300

250

200

150

Л Q

a S

О ш

3 а

« 2

100

50

300 350 400 450 500 Доля ВРП, тыс. руб. на душу населения

Рис 4. Соотношение выбросов и душевого ВРП Московского региона

окружающей среды. Официальная статистика таких данных пока не собирает, а их оценка представляет собой отдельную практическую задачу.

Следствием закономерности, описываемой экологической кривой Кьюзница, в применении к Московской агломерации может быть вывод о дальнейшем снижении выбросов с ростом экономики. Это может быть достигнуто за счет смещения энергетического баланса в сторону электрификации при одновременном снижении доли прочих энергоносителей: нефти, газа, тепловой энергии. Ведь электроэнергия, помимо своих качеств, делающих ее предпочтительной по сравнению с другими энергоносителями [3], обладает еще свойством экологичности1. Исследователи, занимающиеся проблемами экологии и развитием новых источников энергии, приходят к выводу [6, 7], что широкое использование электроэнергии в городах — дело недалекого будущего. Притом данный вид энергии будет использоваться в таких «нетрадиционных» для него процессах, как транспорт и бытовое отопление. Здесь следует упомянуть один из европейских автоконцернов2, который озвучил намерение о массовом выпуске серии электромобилей, ориентированных на городских потребителей.

1 А. А. Бесчинский иЮ.М. Коган называют данное качество «гигиеничностью». Автор дает понятие «экологичность», рассматривая гигиеничность в более широком понимании — как составляющую качества городской среды. Понятие качества городской среды раскрывается в работе под редакцией нашего известного географа Г. М. Лаппо [7].

2 Речь идет о Renault с линейкой автомобилей ZE.

Электрификация на данном этапе предоставляет возможность роста полезного использования альтернативных источников энергии. Ведь большая их часть используется в процессах не «напрямую», а опосредованно: через генерацию, транспортировку и потребление электроэнергии. Ветроэнергетические установки, солнечные электростанции (на фотоэлементах — photovoltaic и концентрирующие — concentrating, CSP), ГеоТЭС (в том числе Паужетс-кая, Мутновская и Нижнемутновская камчатские геотермальные электростанции), АЭС и ТЭС на биомассе (дрова, торф, отходы) — вот неполный перечень энергетических технологий, основным продуктом которых является электроэнергия.

Административные барьеры. Ряд исследователей [11] справедливо, по мнению автора, отмечают наличие «лоскутного подхода» при формировании программы развития энергетического комплекса. Например, подключение объектов жилищного строительства к тепловым, электрическим и газовым сетям осуществляется по разным моделям [10]. Хотя суть потоки различных видов энергии являются элементами единой системы — муниципальной энергетической инфраструктуры, и согласно понятию энергетического баланса могут быть взаимозаменяемыми. При этом следует отметить, что для нахождения оптимального соотношения, к примеру, тепловой и электрической энергии в энергобалансе агломерации недостаточно лишь данных о КПД производства.

Как отмечено в [10], отраслевой подход к развитию энергетической инфраструктуры, который реализуется в виде платы за технологическое присоединение, не предполагает участия муниципального образования в комплексном развитии электроэнергетической инфраструктуры на территории. Отсутствуюттакже стимулы к экономии энергоресурсов на стороне потребителя, так как это не является целью застройщика. Однако важно даже не то, как выстроены (формально) процессы развития энергообеспечения муниципального образования. Более важно, что энергобаланс территории не может рассматриваться раздельно (газ, электроэнергия, теплоэнергия). Существенно отметить территориально-энергетический аспект — развитие энергетической инфраструк-

0

Сравнение механизмов формирования энергетической инфраструктуры

Нормативно-правовой акт Объект регулирования Механизм формирования ЭИ

Постановление Правительства РФ от 17.10. 2009 № 823 «О схемах и программах перспективного развития электроэнергетики» Объекты производства и распределения электрической* энергии Отраслевой. На основе прогнозов потребления электроэнергии с учетом региональных программ развития электроэнергетики

Постановление Правительства РФ от 27.12.2004 № 861 «Правилатехнологического присоединения энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, объектов по производству электрической энергии» Технологическое присоединение потребителей к электрическим сетям Отраслевой. Основой планирования является обращение потребителя. Источник финансирования — плата за присоединение

Федеральный закон от 23.11.2009 № 210-ФЗ «Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса» Тарифы организаций коммунального комплекса (теплоснабжение, водоснабжение, водоотведение, очистка сточных вод, утилизация ТБО) Муниципальный. Программа комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры муниципального образования

* Постановление не исключает производства и распределения тепловой энергии, но последняя, скорее всего, играет второстепенную роль — как сопутствующий продукт теплофикации при строительстве ТЭЦ.

туры на территории, которая может включать в себя несколько муниципальных образований. По причине искусственного структурного (тепло, газ, электроэнергия) и технологического разделения (производство, транспорт, сбыт) подходов к развитию энергетической инфраструктуры могут возникать парадоксальные ситуации. Например, когда тепловые отборы ТЭЦ, находящейся на территории одного муниципального образования (или субъекта Федерации) не используются, так как потребители тепла находятся на территории другого муниципального образования.

Независимо от того, как организовано развитие энергетической инфраструктуры, бремя финансирования ложится на конечного потребителя — домохозяйство или бизнес. Большинство объектов энергетической инфраструктуры Москвы и области находится в частной собственности. Задача муниципального управления видится в том, чтобы обеспечить передачу понятных и своевременных сигналов к комплексному развитию энергетической инфраструктуры.

Под комплексным развитием подразумевается подход, при котором объектом управления (регулирования) является региональная энергетическая инфраструктура, которая выступает как система — совокупность взаимодействующих элементов производства, распределения и потребления энергии на территории при условии единого подхода к энергобалансу. Предполагаем, что единый подход должен быть, в том числе на законодательном уровне. Подобный подход должен учитывать физические закономерности преобразования энергии (термодинамика), при соблюдении экономических интересов субъектов производства и потребления.

При этом срок от момента возникновения потребности в энергоресурсах до ее удовлетворения стремится к минимуму. Показателем этого выступает сокращение времени перетоков информации в цепочке «субъекты рынка — регулятор». Процедура принятия решения об энергообеспечении территории а) должна быть максимально прозрачна; б) базироваться на едином подходе к энергетической инфраструктуре на основе энергобаланса.

Однозначно определить целевую функцию подобной системы довольно сложно; она может быть поставлена, например, как минимизация издержек конечного потребителя. Но насколько выполнение такой постановки совпадает с идеей рыночного регулирования? Задача государственного управления в развитии энергетической инфраструктуры состоит в том, чтобы «приблизить» потребителя энергии к ее производителю, максимально использовать рыночныемеханизмы при развитии ЭИ.

Подобный подход, по мнению автора, частично раскрыт в работе [11]: «Переход на рассмотрение энергетических комплексов на основе городских систем позволяет учесть взаимные влияния энергетических систем различных видов. Энергетические установки являются узлами связи этих систем. Потребители являются комплексными системами энергопотребления, энергетические системы городов оказываются взаимосвязанными». Также предложен механизм в виде инновационно-прогнозной схемы развития энергетики, базирующийся на «библиотеке технических решений».

По мнению автора, создания технических библиотек недостаточно, нужны некоторые институциональные сдвиги.

Качество городской среды: о критике электрификации. С точки зрения качества городской среды, горожанин является потребителем энергетической инфраструктуры: он прямо или опосредованно несет бремя затрат на развитие (содержание, реконструкцию) инженерной инфраструктуры. Человек живет и трудится в окружающей среде, на которую воздействуют процессы преобразования энергии (выхлопные газы автомобилей, выбросы электростанций), воспринимает архитектурно-эстетический облик города и так далее. Проблема заключается в том, что экономически оценить эти факторы с достаточной степенью обоснованности представляется весьма трудным делом.

На одну из статей автора [8] пришел критический отзыв, который в целом отражает мнение противников электрификации. Суть его сводится к следующему: электроэнергия опасна; производить и особенно распределять ее — дорого. В качестве аргумента приводятся нормативы сметной стоимости сооружения ЛЭП. Потребление электроэнергии неэффективно. Эффективнее производить электрическую и тепловую энергию совместно, максимально используя полезную энергию топлива за счет теплофикации (в более широком смысле — когенерации).

При этом предлагается использовать когене-рацию на основе газопоршневых и паропоршневых технологий. Объем выработки электроэнергии может быть небольшим: достаточно, чтобы его хватало для покрытия собственных нужд котельной, возможно, без выдачи в общую сеть. Реализация такого решения позволяет сэкономить на электроэнергии, необходимой для работы насосного оборудования.

В принципе, такое решение не противоречит, а поддерживает тезис об оправданности увеличения доли электрической энергии в энергобалансе Московской агломерации. Что касается первых двух аргументов, то они не бесспорны. Газовые сети (а именно газ составляет большую часть энергобаланса Москвы) никак не могут быть названы безопасными: вспомним крупную аварию на улице Озерной в мае 2009 г.

Что же касается издержек на строительство систем распределения электрической энергии, то наиболее достоверным способом будет сравнение приведенных удельных издержек на транспорт различных видов энергии, например газа, тепла и электроэнергии. Есть расчеты, показывающие, что затраты на транспорт и распределение различных видов энергии сравнимы [2, 3].

Отечественными экономистами и энергетиками в 1980-хгг. были заложены основы экономики электрификации [2, 3] и теплофикации [9]. Исследования, которые были проведены при плановой экономике, требуют дополнения и доработки с учетом принципов рыночной экономики.

Энергия являет собой вид товара, имеющего вполне определенные потребительские свойства. Преимущество электрической энергии над тепловой заключается в том, что продажа ее конечному потребителю возможна на основе конкурентного рынка. Однако прямые сравнения такого рода (т. е. с кривой спроса — потребления) бессмысленны, так как ни тот, ни другой вид энергии невозможно физически «складировать» 3. Сам процесс потребления энергии неотделим от процессов производства и распределения. Концепция новой энергетической инфраструктуры базируется на утверждении, что качествами энергии как товара являются не только те, которые задаются ГОСТ (частота, напряжение, ток, мощность активная и реактивная), но и качества самой энергетической инфраструктуры.

Факторы потребления. Информатизация и энергосбережение являются основными факторами потребления, которые определят будущую конфигурацию энергетической инфраструктуры мегаполиса. Рост проникновения персональных компьютеров, оргтехники и Интернета толкает потребление электроэнергии домохозяйствами вверх. Сама экономика Московской агломерации носит «информационный» характер: ключевые отрасли, дающие наибольший вклад в ВРП, активно используют информационные технологии.

Противоположную тенденцию представляют усилия по энергосбережению. Намерения государства экономить энергию были недавно подтверждены законодательно Федеральным законом от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» [6]. Увеличение теплового сопротивления, рост энергоэффективности зданий и сооружений способен сделать альтернативы схеме отопления, используемой сейчас, коммерчески привлекательными. Схемы отопления (аккумуляторные системы теплоэлектроснабже-ния — АСТЭС, тепловые насосы, греющие кабели, инфракрасные излучатели), использующие электроэнергию, неоднократно предлагались исследователями [2, 3, 12]. Использование электроэнергии в

3 Здесь опускаются такие способы аккумулирования энергии, как, например, гидроаккумулирующие электростанции (1АЭС), теплоаккумуляторы, хранилища сжатого воздуха, выработка водорода в часы ночных минимумов нагрузки.

целях отопления решает проблему выбора для владельцев домохозяйств. В этом случае хозяин имеет возможность управлять температурным режимом в жилом помещении, при этом стремясь к экономии энергии. В домах с нерегулируемым централизованным отоплением управление температурой происходит неэффективно (открыть форточки, если «жарко», или включить низкоэкономичный обогреватель, если «холодно»).

Существенно воздействует на потребление домохозяйств в мегаполисе маятниковая миграция, как рекреационная, так и трудовая. В Москву на работу ежедневно въезжают до 1,5 млн «маятниковых мигрантов» из Подмосковья. А в дачный сезон население Подмосковья увеличивается на 3—4 млн чел. [13]. Такие показатели миграции населения не могут не воздействовать на переброску энергии и мощности по агломерации. Для оценки влияния «маятниковой» и сезонной миграций на энергопотребление следует проанализировать показатели работы Московской энергосистемы. Это возможно сделать двумя путями: либо замерами на уровне потребителей (выборка из потребителей Москвы и Подмосковья), либо изучив диспетчерские графики регионального диспетчерского управления (РДУ) системного оператора ЕЭС. Первый вариант невозможен без привлечения существенных ресурсов, поэтому предпочтителен второй вариант при условии методологической проработки.

Перспективная конфигурация энергоснабжения мегаполиса. Может ли город обеспечивать свою жизнедеятельность (потребность в отоплении, горячем водоснабжении) только за счет электроэнергии? В средней перспективе — вряд ли. В российских условиях необходим системный анализ в каждом конкретном случае; подобные шаги не могут рассматриваться изолированно. Дело в том, что изменение энергобаланса не может быть проведено без глубоких изменений конфигурации энергетической инфраструктуры (ЭИ).

Для Московской агломерации назрела необходимость изменения ЭИ, и существует несколько путей, по которым может идти переход к новому энергобалансу, в том числе за счет сокращения чисто тепловой нагрузки:

оптимизация существующих схем теплоснабжения;

реконструкция оборудования с использованием ресурсосберегающих технологий [7];

стимулирование теплосбережения на уровне потребителей (установка счетчиков тепла, регулируемых радиаторов);

ужесточение строительных норм и правил, требований к теплоизоляции в новом строительстве.

Следует упомянуть, что данные меры при всей своей эффективности не избавляют от необходимости содержания ТЭЦ на территории города. Согласно модельным расчетам, изменение энергобаланса может иметь дополнительный экономический эффект лишь при выносе основных генерирующих мощностей за пределы Москвы за счет снижения удельной стоимости производства энергии и строительства электростанций. Поэтому для обогрева предлагается использование технологий, основанных на преобразовании электрической энергии в тепло с дальнейшим использованием последнего для обогрева. К таким технологиям могут быть отнесены:

электрические котлы различной мощности — начиная от индивидуальных котлов на уровне потребителей и заканчивая квартальными электрокотельными;

теплоаккумуляторы (АСТЭС). Накопление тепла осуществляется в часы ночного минимума нагрузки. Для запитывания теплоакку-муляторов могут использоваться существующие центры питания, например подстанции метрополитена;

тепловые насосные установки. Источником низкопотенцильного тепла могут служить как природные ресурсы (Москва-река и ее притоки, подземные воды), так и антропогенные выбросы (энергия сточной воды, тепловые выбросы ТЭЦ).

Кроме того, существует другой аспект рыночного подхода к энергобалансу. В настоящий момент идет либерализация рынка электроэнергии и мощности. Начиная с 2011г. оптовый рынок электроэнергии в России будет полностью формироваться на конкурентной основе. Это даст практический толчок к формированию конкурентного розничного рынка. В дальнейшем потребители будут иметь возможность выбирать поставщика электроэнергии. Можно сделать вывод, что расширенное применение электроэнергии становится одним из важных механизмов развития розничного рынка электроэнергии.

Список литературы

1. Бесчинский А. А., Коган Ю. МЭкономические проблемы электрификации /2-е изд., перераб. идоп. М.: Энергоатомиздат. 1983. С. 431.

2. Вигдорчик А. Г., Макаров А. А., Волъфберг Д. Б. Проблемы долгосрочного развития ТЭК. М., 1979.

3. Журавлев О. А. Источники энергии и генерация Московского региона: стратегия развития // Промышленная энергетика, № 11. 2008.

4. Михайлова В. М. Опыт определения нагрузок и расхода электроэнергии при разных уровнях электрификации быта городского населения. М., 1980.

5. Махрова А. Г., Нефедова Т. Г., ТрейвишА.И. Московская область сегодня и завтра: тенденции и перспективы пространственного развития. М., 2008.

6. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон От23.11.2009№261-Ф3.

7. Об энергетической стратегии города Москвы на период до 2025 года: постановление правительства Москвы от 02.12.2008 г. № 1075-пп.

8. Проблемы обеспечения сетями инженерно-технического обеспечения земельных участков, предназначенных для их комплексного освоения в целях жилищного строительства. Доклад Института экономики города. 2009.

9. Проблемы качества городской среды. Сб. науч. труд. / АН СССР, Сов. ком. по прогр. ЮНЕСКО Человек и биосфера. Отв. ред. [и авт. предисл.] Г. М. Лаппо, Т. В. Бочкарева. М., 1989.

10. Соколов В. ^.Теплофикация и тепловые сети. 1995.

11. Jeremy Woods. Interview to Euronews. [электронный ресурс]. URL: http://euronews. net.

12. Mathew E. Kahn. Green Cities: Urban Growth and the Environment. Brookings Institution Press. 2006.

13. Martin Wagner. The carbon Kuznets curve: A cloudy picture emitted by bad econometrics? Institute for advanced studies, Vienna. 2007.

14. Simon Kuznets. National Income and Economic Welfare. Boletin Banco Central de Venezuela, 1949.