ОПЯТЬ ГОЭЛРО ИЛИ ВСЕОБЩАЯ ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ?

Аннотация: Доля электроэнергии в мировом энергетическом балансе неуклонно растет. Электричество является идеальным энергоносителем, обеспечивающим совершенствование технологических процессов, повышение качества продукции, повышение технического оснащения и производительности труда в производственных процессах, улучшение условий жизни населения. В статье даётся краткий обзор развития электроэнергетики в России в соответствии с планом ГОЭЛРО в первой трети прошлого столетия. Приведена оценка уровня экономического развития стран по удельному потреблению электроэнергии на душу населения. Проведен анализ процесса электрификации в Республике Беларусь и представлен прогноз баланса производства-потребления электрической энергии до 2025 года.

Ключевые слова: ГОЭЛРО, электрификация, электроэнергетика, ВИЭ, цифровиза-ции энергетики, энергетическая безопасность, энергоресурсы, АЭС, ВВП.

Немного истории

В 2020 году исполнилось 100 лет ГОЭЛРО. Вначале это была аббревиатура Государственной комиссии по электрификации России, а затем — разработанного Комиссией Государственного плана электрификации России. Председателем комиссии был назначен ГМ. Кржижановский, который руководил разработкой, а затем в должности председателя Госплана — выполнением плана.

По плану в России в течение 10 лет должно быть построено 20 тепловых и 10 гидроэлектростанций общей мощностью 1,75 МВТ с доведением ежегодной выработки электроэнергии до 8,8 млрд кВт-ч. В 1913 году этот показатель в России был равен 1,9 млрд кВт-ч, а к 1931 г. он достиг 10,7 млрд кВт-ч.

Необходимо отметить, что с самого начала ГОЭЛРО рассматривался не как отраслевая программа, а как общегосударственная, комплексная, предусматривающая развитие всей экономики в целом и ее отраслей. В ней намечалось не только строительство новых электростанций, но и создание электроемких производств, распространение «лампочек Ильича» и других бытовых электроприборов. В начальный период план ГОЭЛРО курировал руководитель Правительства России В.И. Ленин. Помимо развития энергомашиностроения (паровые и гидротурбины, высоковольтные трансформаторы, кабели и др.) он предусматривал внедрение новых технологий (электросварка, индукционные печи), создание радиотехнической отрасли, транспортного машиностроения и других электроемких производств. К сопровождению плана были привлечены ведущие ученые (А.В. Винтер, ГО. Графтио, М.А. Шателен и др.), академические институты и ВУЗы.

В результате реализации плана ГОЭЛРО Советский Союз достиг уровня ведущих промышленно развитых держав мира.

Развитие электроэнергетики в глобальном масштабе

В мировой практике до сих пор не существовало единой программы, аналогичной ГОЭЛРО. Но в разных странах и регионах электрификация занимала достойное место.

Величина 1973 г. 2018 г. Отношение 2018/1973

Валовое производство энергоресурсов, млн т н.э. 6098 14282 2,34

Производство электроэнергии, ТВт^ч 6131 26619 4,34

Конечное потребление, млн

т н.э.:

- нефти и нефтепродуктов 2252 4051 1,80

- электроэнергии 439 1919 4,37

- природного газа 652 1611 2,47

- угля 632 994 1,57

- биотоплива 608 1012 1,66

Конечное потребление по ви-

дам деятельности, млн т н.э.: - промышленность - жилой сектор - сфера услуг - транспорт - сельское хозяйство и др. 234 101 67 10,5 25,4 806 516 413 32,6 115,6 3,44 5,11 6,16 3,10 4,55

Таблица 1. Изменения в производстве и потреблении энергоресурсов в мире.

В 2020 году Мировое энергетическое агентство (МЭА) опубликовало данные по энергетике в мире за последние 45 лет (1973-2018 гг.). Некоторые из них представлены в таблице 1 и на рисунке 1 [1].

За рассматриваемый период валовое производство энергоресурсов увеличилось в 2,34 раза, а электроэнергии - в 4,34 раза. Это связано в первую очередь с изменением структуры потребления. Прирост потребления электроэнергии опередил все виды энергоресурсов. В 1973 г. электричество занимало последнее место в конечном потреблении, но в 2018 г. уступило лишь нефти и нефтепродуктам.

Рис. 1. Структура конечного потребления энергоресурсов в мире, % [1].

Интересно отметить, что в 2018 году потребители в жилом секторе и сфере услуг использовали больше энергии, чем в промышленности.

В структуре потребления по видам энергоресурсов в мире электроэнергия с пятого в 1973 г. вышла на второе место в 2018 г., пока значительно (более чем в 2 раза) уступая нефти и нефтепродуктам, но превышая показатели по природному газу и углю.

Прогноз развития электроэнергетики

Большинство прогнозов показывают, что и в обозримом будущем электроэнергетика будет продолжать развиваться опережающим темпом по сравнению с другими энергетическими секторами.

Оптимистический прогнозный сценарий МЭА до 2040 года тем не менее показал, что у потребителей наиболее востребованными остаются нефтепродукты (табл. 2), хотя по темпу роста они будут уступать и электроэнергии, и природному газу [1].

Показатель 2017 2025 2030 2035 2040 Рост 2040/ 2017, % Доля в 2040 г., %

Факт Прогноз

По секторам экономики

Промышленность 2855 3265 3460 3648 3833 134 30,5

Транспорт 2794 3144 3313 3447 3617 129 28,7

Здания и сооружения 3048 3276 3439 3602 3759 123 29,9

Прочие 999 1187 1260 1320 1373 137 10,9

По видам энергоносителей

Электрическая энергия 1846 2206 2457 2717 2985 161 23,7

Тепловая энергия 289 301 302 303 302 104 2,4

Прямое использование ВИЭ 456 583 669 755 844 185 6,7

Природный газ 1503 1790 1964 2139 2298 152 18,3

Нефтепродукты 3940 4297 4405 4458 4541 115 36,1

Уголь 1004 1029 1027 1021 1020 102 8,1

Твердая биомасса 658 666 648 624 592 90 4,7

Всего 9696 10872 11472 12017 12582 130 100

Таблица 2. Прогноз конечного потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в мире по оптимальному сценарию МЭА до 2040 года, млн т н.э.

Промышленность, транспорт, энергообеспечение зданий и сооружений практически сравняются по уровню потребления ТЭР. Тем самым, создаются предпосылки для ускоренной электрификации транспорта и жилого сектора.

Первичная энергия 2017 2025 2030 2035 2040 Рост 2040/ 2017, %

Факт Прогноз

Уголь 9858 9896 10042 10189 10335 25,6

Нефтепродукты 940 763 684 606 527 1,3

Газ природный 5855 6829 7576 8324 9071 22,4

Ядерное топливо 2637 3089 3301 3514 3726 9,2

Гидроэнергия 4109 4821 5274 5726 6179 15,3

Ветровая и солнечная энергия 1519 3766 5354 6941 8529 21,1

Прочие ВИЭ 722 1057 1386 1715 2044 5,1

Итого производство 25640 30221 33618 37014 40411 100

Таблица 3. Прогноз производства электрической энергии по оптимальному прогнозу в мире до 2040 года, млрд кВт-ч.

По сравнению с 2017 годом производство электроэнергии по оптимальному сценарию увеличится в 2040 году в 1,6 раза при росте общего энергопотребления в 1,3 раза. При этом уголь сохранит лидерство в генерации электричества, но его доля сократится с 38,4 до 25,6%, удельный вес природного газа, атомного топлива и гидроэнергии практически не изменится в пределах точности прогнозирования. Предполагается, что доля возобновляемых источников в рассматриваемый период возрастет в 4,7 раза, в том числе ветровой и солнечной энергии — в 5,6 раза.

Преимущества электрификации

В середине прошлого века, когда еще повсеместно не использовались такие экономические показатели как ВВП (валовой внутренний продукт), ВВП по курсу покупательной способности, ВНП (валовый национальный продукт), специалисты косвенно оценивали уровень экономического развития той или иной страны по удельному потреблению электроэнергии (именно электроэнергии, а не валовому потреблению энергоресурсов) на душу населения. Эта корреляция сохраняется и на сегодняшний день.

В 1996 г. Мировой банк разделил все страны по уровню ВНП на душу населения на 4 категории [2]:

— с высоким доходом (ВД);

— с доходом выше среднего (ДВС);

— с доходом ниже среднего (ДНС);

— с низким доходом (НД).

На рис. 2 показана диаграмма этого разделения в пересчете на ВВП в долларах США на 2015 год. 34 страны с населением почти 3,7 млрд человек имеют ВВП на душу населения менее 2 тыс. долларов на человека в год. Это, в основном государства Африки и Азии (Индия, Пакистан и др.), из постсоветских стран в эту категорию попали Молдова и Узбекистан.

До 2 тыс. доля ./чел  От 2 до 9,3 тыс. долл ./чел От 9,3 до 27 тыс. долл./чел.  От 27 тыс. долл./чел.

Рис. 2. Количество и население стран с различными уровнями производства ВВП в 2015 г.

Потребление электроэнергии в этих странах мало зависит от ВВП и составляет либо ниже 2000 кВт-ч или меньше 1000 кВт-ч на человека в год (рис. 3, г), причем уровень в большей степени зависит от географического положения страны. Рост электропотребления здесь идет, в основном, на бытовые нужды и практически не влияет на экономику.

Весьма сильная корреляция между ВВП и потреблением электроэнергии наблюдается в странах следующей категории ДНС (48 государств с населением 2,68 млрд человек), куда входит Беларусь. Здесь в среднем, увеличение удельного потребления электроэнергии с 2000 до 5000 кВт-ч связано с ростом ВВП в 1,4 раза. Еще более сильная корреляция наблюдается в 32 странах ДВС с населением 0,93 млрд человек. Здесь увеличение удельного электропотребления с 2 до 10 тыс. кВт-ч соответствует росту ВВП почти в 2,5 раза.

И, наконец, в меньшей степени эта корреляция проявляется в странах с высокодоходной экономикой (рис. 3, а), где увеличение доли электричества в конечном потреблении приводит, в основном, к улучшению экологии и качества жизни.

120000

S 100000

80000

60000

40000

20000

а) ВД 11 ♦

♦ 4 Г -5 . ♦

9 8

♦л ♦♦ 7 ♦

+ Высокий доход

Исландия

1-Люксембург

2-Швейцария

3-Катар

4-Ирландия

5-Австралия

6-С41_иАИ

7-ОАЭ

8-Великобритания

9- -идерланды

* BUSD (Binance USD) -тип цифровой крипто-валюты. - Прим. ред.

0 5000 10000 15000

Электропотребление на душу населения

20000

0

30000

25000

20000

15000

10000

5000

б) ДВС

♦ 11

10 ♦♦ ♦ ^

. ♦ ♦

♦X

14

♦♦ 15 13

+ Доход выше среднего уровня

Бахрейн

10-Словения

11-Корея

12-Эстония

13-Казахстан

14-Российская Федерация

15-Аргентина

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Электропотребление на душу населения

0

№

О

3 ш

э

>

с со со

10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

+ Доход ниже среднего уровня

16-Болгария

17-Беларусь

18-Китай

19-Азербайджан

20-Гондурас

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Электропотребление надушу населения

2500

+ Низкий доход

21-Молдова

22-Узбекистан

23-Индия

24-Кыргызстан

25-Мозамбик

200 400

600

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Электропотребление на душу населения

Рис. 3. Корреляция между ВВП и удельным электропотреблением для разных категорий стран.

0

Значимость электроэнергии в последнее время повысилась и в глобальном масштабе. Это связано с наступлением эпохи цифровой трансформации экономики и социальной сферы, которую часто называют цифровизацией, постепенно, охватывающей все стороны нашей жизни.

Энергетику нередко называют фундаментом экономики, поэтому компьютерная трансформация экономики немыслима без цифровизации энергетики. А в свою очередь именно электрификация — наиболее рациональный путь цифровой трансформации.

Несмотря на значительное число работ, до сих пор нет однозначного определения цифровой экономики. Многочисленные определения этого понятия включают в себя следующие элементы:

— активное внедрение и практическое использование цифровых технологий автоматизированного сбора, хранения, обработки, преобразования и передачи информации во всех сферах человеческой деятельности;

— систему социально-экономических и организационно-технических отношений, основанных на использовании цифровых информационно-телекоммуникационных технологий и сетей в режиме реального времени;

— оп-Ппе управление производственными процессами, поставкой и использованием продукции и др.

В Указе Президента Российской Федерации от 07.05.2018 № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» определены среди других следующие направления:

— преобразование приоритетных отраслей экономики, включая энергетическую инфраструктуру, посредством внедрения цифровых технологий и платформенных решений;

— гарантированное обеспечение доступной электроэнергией, в том числе за счет внедрения интеллектуальных систем управления электросетевым хозяйством на базе цифровых технологий.

Среди всех видов энергии к цифровой трансформации более всего подходит использование электрической энергии.

Электрическую энергию можно легко трансформировать как по величине (объединять и разделять потоки), так и по параметрам, закольцовывать, передавать на большие расстояния, объединять в систему большое количество разнородных потребителей и производителей от крупнейших в мире ГЭС и АЭС до малых собственных энергоисточников потребителей (блок-станций), с высокой точностью учитывать потребление, потери и платежи, преобразовывать в другие виды энергии, обеспечивать комфортные условия для потребителей, что весьма важно для обеспечения устойчивого развития общества.

Для цифровой трансформации особо существенным является возможность управления и диспетчеризации потоками электроэнергии в реальном времени, в том числе дистанционно.

Необходимо отметить еще одно преимущество электрификации. На рис. 4 показано, что увеличение потребления электроэнергии в европейских странах приводит к снижению энергоемкости ВВП.

о

СМ

О

Ü0 D о о о

с m m

0,5 0,45 ОД 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 ОД 0,05 0

9 Belarus

Hungar 9 Estonia У Czech Republic

Poland Slovak Republic Lithuania

Latvia Belgium 1 ".Ни' p 9 Finland

Netherlands Germany • Austria \l()"Vv,iy

W Uf II 1 Id 1 14

5000 10000 15000 20000

Потребление электричества, кВт-ч/чел

25000

30000

Рис. 4. Зависимость энергоемкости ВВП от потребления электроэнергии для некоторых стран в 2018 году.

Электрификация в Беларуси

Беларусь в составе СССР была одной из экономически развитых республик. Удельное потребление электроэнергии в 1990 году составляло 4850 кВт-ч/чел., как в передовых Европейских странах. В течение 15 лет до распада Советского Союза (1975-1990 гг.) прирост удельного электропотребления в Беларуси был больше, чем в США и СССР в целом, но, в основном, за счет того, что новые атомные электростанции строились в других соседних республиках (табл. 4). В результате сразу все после обретения независимости, Беларусь оказалась электродефицитной и вынуждена была импортировать в отдельные годы от 20 до 30% потребляемой электроэнергии из соседних стран. Удельное электропотребление упало до уровня 3600-3700 кВт-ч/чел в последние годы.

Показатель США СССР Беларусь

Потребление электроэнергии, МВгч/чел. 1975 год 9,9 4,1 2,4

1990 год 12,2 6,45 4,8

Прирост за 15 лет 2,3 2,35 2,4

Установленная мощность электростанций, кВт/чел. 1975 год 2,47 0,86 0,56

1990 год 3,04 1,34 0,66

Прирост за 15 лет 0,57 0,48 0,1

Таблица 4. Годовое потребление электроэнергии и мощность на душу населения в Беларуси, бывшем СССР и США.

Для обеспечения энергетической безопасности в 2008 году было принято решение о строительстве собственной атомной электростанции в Беларуси. В настоящее время завершается процесс ввода в промышленную эксплуатацию первого энергоблока, а в конце 2022 года ожидается выход на полную мощность двух энергоблоков, каждый мощностью 1200 МВт (рис. 5). Беларуская АЭС будет ежегодно производить 18 млрд кВт-ч электроэнергии, при нынешнем потреблении около 37 млрд кВт-ч в год. Поэтому ключевой задачей для Белорусского энергетического сектора является увеличение доли электроэнергии в структуре конечного потребления.

Оптимальное использование АЭС в Республике Беларусь является проблемой не только электроэнергетической сферы, но и всей экономики страны, включая промышленность, транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство и др.

На основании проведенного анализа, сотрудниками Института энергетики НАН Беларуси были выделены следующие виды экономической деятельности, которые являются наиболее перспективными для наращивания потребления электрической энергии в республике: бытовой сектор, сектор услуг, железнодорожный транспорт, пищевая промышленность, производство различных неметаллических изделий, нефтехимическое производство, машиностроение и транспортное машиностроение.

Технически возможный потенциал увеличения доли электроэнергии в структуре конечного потребления по указанным видам экономической деятельности представлен в таблице 5.

Рис. 5. Беларуская АЭС (фото 2021 года).

Показатель Наименование показателя

текущее, тыс. т н.э. текущее, млн кВт^ч имеющаяся структура, % перспективная структура, % технически возможное, млн кВт^ч прирост, млн кВт^ч

1 2 3 4 5 6 7

Общее потребление 2526 29377 13,7 21,9 46961 17584

Химич. и нефте-хим. промышленность 295 3431 30,7 33,0 3688 257

Производство немет. изделий 96 1116 10,3 17,5 1897 780

Транспортное машиностроение 31 361 33,3 54,3 588 227

Машиностроение 115 1337 40,2 56,2 1870 532

Пищевая промышленность 137 1593 19,6 33,6 2731 1138

Железные дороги 48 558 21,3 77,4 2029 1470

Бытовой сектор 575 6687 11,3 25,4 15032 8344

Торговля и услуги 688 8001 33,4 45,4 10876 2875

Суммарный прирост: 17584

Таблица 5. Расчет технически доступного увеличения потребления электроэнергии по видам деятельности.

Из таблицы следует, что возможное увеличение доли электрической энергии в структуре потребления ТЭР по выбранным видам экономической деятельности до уровня развитых европейских стран может составить почти 18 млрд кВт-ч. При этом только бытовой сектор, сектор услуг и железные дороги обеспечивают более 70% полученного значения прироста. Значительный прирост может дать пищевая промышленность и сектор промышленности, занятый производством неметаллических изделий.

Наиболее экономически доступным направлением увеличения потребления электроэнергии в республике является строительство полностью электрифицированного жилья, т.е. жилых зданий с системами отопления и горячего водоснабжения на основе использования электрической энергии.

Дополнительными влияющими факторами могут являться:

• использование электромобилей, электробусов (рис. 6) и электрификация железнодорожного транспорта;

• устранение международных дискриминационных мер, ограничивающих доступ к зарубежным технологиям, ноу-хау, финансовым ресурсам, что в свою очередь ограничивает доступ к энергоэффективным технологиям и оборудованию;

• стабилизация цен на энергетические ресурсы, от которых зависят объемы реализации энергоэффективных мероприятий и возможные объемы экспорта электрической энергии;

• отказ от перекрестного субсидирования в тарифах на электроэнергию.

Рис. 6. Электробус в Минске.

Прогноз баланса производства-потребления электрической энергии в Республике Беларусь до 2025 года, учитывающий факторы изменения электропотребления, представлен в таблице 6.

Показатель Факт Прогноз

2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

Производство 40264 38516 41289 42821 43219 43429 44337

ГПО «Белэнер-го», в т.ч.: 35944 34035 35898 37307 37702 37912 38624

КЭС 20732 18390 12597 7838 4965 4965 5443

ТЭЦ 14862 14913 14328 13604 13814 14024 14235

ВИЭ 350 394 372 380 380 380 403

АЭС 0 338 8601 15485 18543 18543 18543

Блок-станции, в т.ч.: 4320 4481 5391 5514 5517 5517 5713

с органическим топливом 3779 3632 4133 4234 4234 4138 4238

на базе ВИЭ 541 849 1258 1280 1283 1379 1475

Потребление, в т.ч.: 37926 38017 41289 42821 43219 43429 44337

полезный отпуск потребителям, в т.ч.: 29120 28933 29626 30515 30727 30985 31803

реальному сектору экономики 22230 22094 22597 23503 23682 23900 24675

населению 6890 6839 7029 7012 7045 7085 7128

Таблица 6. Прогноз баланса электрической энергии Республики Беларусь до 2025 года, млн кВт-ч [3].

Из данных, представленных в таблице, что основной прирост электропотребления остается все еще в реальном секторе экономики. Поэтому первостепенной задачей энергетической политики Беларуси является электрификация сферы услуг и населения.

Заключение

1) Выполнение плана ГОЭРЛО позволило в свое время преодолеть промышленную отсталость России и вывести СССР на научно-технический уровень передовых стран.

2) Завершение строительства собственной АЭС в Беларуси дает основу не только для обеспечения энергетической безопасности, но и для существенной электрификации экономики и социальной сферы.

3) Сформировавшаяся тенденция ускоренного развития электроэнергетики будет сохраняться в обозримом будущем и способствовать улучшению качества жизни, в том числе через цифровую трансформацию энергетического сектора.

Литература

1. IEA (2020), Key World Energy Statistics 2020, IEA, Paris [Электронный ресурс]. URL: https://www.iea.org/reports/key-world-energy-statistics-2020 (дата обращения: 20.08.2021).

2. From Plan to Market. World Development Report 1996, - Oxford University Press, 1996- 241p.

3. Концепция развития электрогенерирующих мощностей и электрических сетей на период до 2030 года. Одобрена постановлением Министерства энергетики Республики Беларусь от 25.02.2020 №7.

* ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России) - государственный план электрификации Советской России после Октябрьской революции 1917 года. - Прим. ред.