Специально для Украины: Huawei разработала новые "батареи", как они спасут энергосистему

15 марта "Хуавей Украина" организовала форум под названием "Храни и накапливай" об инвестициях, технологиях и законодательстве в области установок хранения энергии (УЗЭ). Украинские и международные эксперты рынка энергетики определили тенденции и вызовы для этой сферы, а также обсудили инновации, инвестиционные возможности и законодательное регулирование сектора. Наш корреспондент побывал на форуме и узнал, почему эти технологии важны для украинцев в 2024 году. Старший продакт-менеджер департамента цифровой энергетики "Хуавей Украина" Александр Алехин эксклюзивно рассказал о преимуществах УЗЭ и о новых системах, которые разработали специально для нужд Украины.

Во время форума "Хуавей Украина" представила свои новые продукты — аккумуляторные системы накопления энергии емкостью 200 кВт-ч коммерческого и индустриального масштаба для предприятий, солнечных электростанций на собственное потребление, а также УЗЭ контейнерного исполнения емкостью 2 МВт-ч для крупномасштабных СЭС и ВЭС, электроснабжения крупных предприятий и предоставления вспомогательных услуг (РПЧ и РВЧ). Как отметил директор департамента Digital Power в "Хуавей Украина" Чжао Сюэчжэн, они помогут выстоять во время блэкаутов.

"Huawei понимает решающую роль солнечной энергии в обеспечении устойчивого будущего. Поэтому на этот форум мы пригласили специалистов и экспертов из разных стран для обмена опытом и идеями, которые помогли бы определить будущее инновационных систем накопления энергии в Украине и за ее пределами", — прокомментировал Чжао Сюечжен.

Энергетический кризис в Украине

Участники мероприятия отметили важность стимулирования энергетической отрасли Украины. Стоит отметить, что ситуация в стране до сих пор сложная, поскольку энергетическая система полностью не восстановилась после многочисленных повреждений, нанесенных ударами российских ракет и дронов-камикадзе в 2022 и 2023 годах. В прошлом ноябре и декабре энергосистема не могла работать на полную мощность. По словам представителя комитета Верховной Рады по вопросам энергетики и жилищно-коммунальных услуг Сергея Нагорняка, тогда избежать массовых отключений электроснабжения удалось благодаря удачной диспетчеризации энергосистемы со стороны "Укрэнерго", а также аварийной помощи Румынии, Словакии, Польши, Молдовы. Кроме того, шел законтрактованный коммерческий импорт электроэнергии из европейских стран.

В начале марта директор по управлению ОЭС Украины — главный диспетчер "Укрэнерго" Виталий Зайченко признался, что зимой 2024 года ситуация в энергосистеме была сложной, атомная и тепловая генерация работали на полную мощность, избежать масштабных отключений света удалось благодаря высокому уровню воды в Днепре, которая обеспечила эффективную работу гидроэлектростанций

В Huawei считают, что Украина уже не сможет вернуться к довоенной модели энергетики, нужно создавать новую. В то же время вызванный полномасштабной войной энергетический кризис можно использовать как толчок для быстрого перехода к зеленой цифровой экономике. Сейчас в этой сфере перед Украиной стоят два главных вызова: выстоять войну и отстроить энергосистему после ее завершения.

Выстоять войну: для чего УЗЭ нужны Украине

Чтобы избежать нового кризиса с электроснабжением во время боевых действий, Кабинет министров уже начал децентрализацию энергосистемы. Премьер-министр Украины Денис Шмыгаль в августе 2023 года отметил, что российские войска атаковали прежде всего статические крупные электростанции, тогда как небольшие передвижные объекты поразить гораздо сложнее.

Во время форума советник министра развития общин, территорий и инфраструктуры Украины Валерий Безус сообщил, что в Украине уже предварительно сформирована нормативная база для развития "установок хранения энергии", а также разработана и принята концепция развития так называемых "умных сетей" (Smart Grid). Это электрическая сеть, которая должна обеспечить высокую эффективность, надежность и значительно снизить потери на передачу и производство энергии, опираясь на современные технологии добычи возобновляемой энергии, контроля и мониторинга, такие как умные счетчики.

"К сожалению, не удалось по понятным причинам, в том числе из-за ограничения организационного ресурса, серьезно продвинуться в этом направлении, но этот вопрос постоянно находится в фокусе. Недавно Министерство энергетики подготовило изменения в законодательство высокого уровня, потому что сегодня у нас даже нет определения многих понятий по развитию "умных сетей", — отметил он, — Мне кажется, что комбинация фотовольтаики и систем хранения энергии на базе мощностей украинских водоканалов — это едва ли не самое перспективное направление в применении и развитии именно установок хранения электроэнергии... Надеюсь, с помощью наших партнеров мы сможем выбрать несколько образцовых проектов и разработать полный пакет физибилити-стадий проекта. И в том числе увидим объем и вызовы регуляторных барьеров, потому что в Украине очень много зарегулированных сфер. Рассчитываем, что эта работа приведет к тому, что мы преодолеем эти барьеры и откроем рынок для интеграции в том числе и установок хранения электроэнергии".

Председатель Украинской энергетической инициативы Виталий Опрышко отметил, что энергетический сектор Украины необходимо восстановить, ведь без электроэнергии невозможно развивать экономику. Причина проста — в ней нуждается каждое предприятие, а в случае длительных блэкаутов несет значительные убытки.

"Большинство украинцев, наверное, помнит прошлый год и понимает, что стоимость электрической энергии намного выше ее денежного эквивалента. Потому что при массированных атаках на электросистему каждый киловатт на вес золота, особенно когда уже вторые сутки остаешься без света. Установки хранения энергии в масштабе домохозяйства помогут решить эту проблему", — высказался Виталий Опрышко.

Чтобы сохранить свою работоспособность, многие украинские компании сейчас стремятся достичь энергетической независимости, устанавливая аккумуляторы или солнечные электростанции. Президент "МХП Эко Энерджи" Александр Домбровский рассказал, что его компания еще несколько лет назад решила к 2030 году стать полностью декарбонизированной, но для этого ей нужно генерировать очень много собственной "зеленой" энергии. Сейчас "МХП Эко Энерджи" имеет более 10 проектов различной мощности и размера — от солнечных батарей на логистических центрах в Харькове или Одессе до огромных солнечных станций промышленного уровня.

"Мое ощущение: мы находимся на пороге огромного бума в Украине по практической имплементации и запуску систем накопления. Нам для этого нужен очень серьезный законодательный и нормативный толчок, чтобы создать систему мотивации, чтобы этот бизнес и с точки зрения использования для собственного потребления, и для арбитража, и для пик-шейвинга, и для РПЧ-РВЧ давал стабильный возврат инвестиционных средств. Потому что я хочу напомнить, что вся зеленая генерация, которая создана в Украине за последние годы, а это почти 10 гигаватт, создана за счет внутренних и внешних инвесторов без привлечения практически ни одной государственной копейки. Кроме того, была очень серьёзно модернизирована инфраструктура "Укрэнерго" и операторов систем распределения", — отметил Александр Домбровский.

Системы накопления спасут энергосистему

Представители Huawei уверяют, что установки хранения энергии уже сегодня помогают обеспечивать устойчивость энергетической отрасли Украины, а глобальный опыт внедрения таких систем в других странах доказывает необходимость их применения. Аккумуляторные установки хранения энергии от Huawei позволяют балансировать работу возобновляемых источников энергии, предоставлять вспомогательные услуги, выравнивать потребление и генерацию и обеспечивать резервное питание для потребителей.

Чтобы лучше экономить электроэнергию и снизить расходы на энергетику, Украине стоит перейти от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии. Старший директор решений систем сохранения энергии (ESS) Huawei Дэвид Миннис отметил, что резкий переход может вызвать много проблем, если не использовать системы сохранения энергии.

Прежде всего, это частотные колебания, которые дестабилизируют энергосистему и угрожают блэкаутами. Именно это могло произойти на соединительных линиях между Францией и Великобританией 22 декабря 2023 года, как раз перед Рождеством, но батареи передали 1,2 ГВт электроэнергии, благодаря чему предприятия заработали и начали восстанавливать частоту до безопасного уровня. В противном случае восстановление заняло бы часы или даже дни. Таким образом, УЗЭ играют важную роль в стабильной работе энергосистем, их следует использовать в различных сферах — от генерации до распределения энергии от солнца или ветра.

Чтобы аккумуляторы с сохраненной энергией могли поддерживать энергосистему, нужно строить разветвленные сети, которые обеспечат большую стабильность напряжения и частоты, а также позволят быстро регулировать генерацию/потребление, что необходимо в ситуации, когда к системе подключается все больше и больше устройств.

Исполняющий обязанности генерального директора компании "Хуавей Украина" Тони Цао отметил в рамках форума, что Украина, как и многие другие государства, сталкивается с проблемами баланса потребления и поставки энергии. Аккумуляторные системы накопления энергии устраняют их, предоставляя решение по хранению избыточной энергии из возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, чтобы использовать ее, когда необходимо.

"Система накопления энергии Huawei — это кардинальный переход к экологичной и надежной энергосистеме. Это решение — не просто наше техническое достижение. Оно является символом приверженности Huawei принципам устойчивого развития, целью которого является сокращение выбросов углекислого газа и построение лучшего будущего для следующих поколений. Мы инвестируем не только в технологии, но и в благосостояние Украины и всей планеты", — рассказал Тони Цао.

Аккумуляторные установки сохранения энергии также спасают человечество от последствий масштабной вырубки лесов и помогают не задохнуться от выбросов генераторов в городах. Последние являются особой проблемой, ведь именно дизельные или бензиновые генераторы стали основным источником электроэнергии для многих предприятий во время блэкаутов в 2022-2023 годах.

Как сообщала Всеукраинская экологическая лига, массовое использование генераторов наносит вред окружающей среде. Во время работы дизель-генератора в воздух попадают загрязняющие вещества — оксид углерода, вещества в виде взвешенных твердых частиц (сажа), азота диоксид, углеводороды С12-С19, диоксид серы. Все они негативно влияют на здоровье людей и других живых организмов. Не надо забывать и о постоянном шуме, который достигает 95 децибел при дневной норме в 55 децибел. Установки же хранения электроэнергии работают значительно тише.

Надежность и экономия

Когда Украина отстроит свою поврежденную энергосистему во время или уже после завершения войны, ей стоит подумать об экономии электроэнергии и оптимизации расходов. Именно для этого предназначена продукция Huawei. Старший продакт-менеджер "Хуавей Украина" Александр Алехин отметил в презентации, что установки хранения энергии предлагают украинским пользователям много преимуществ. Это могут быть оптовые энергетические услуги, например арбитраж, перепродажа накопленной энергии по более высокой цене, а также вспомогательные услуги: регулирование частоты, вращательные и вспомогательные резервы, поддержка напряжения, автономный запуск — блекстарт.

Сюда также входят услуги инфраструктуры передачи, обеспечение отсрочки, переоснащение системы передачи или снижение перегрузки, инфраструктуры распределения услуги, поддержка напряжения на уровне распределения, клиентские сервисы, когда установка хранения находится у потребителя и обеспечивает качество электроэнергии и надежность электроснабжения. Они также обеспечат автономное питание как для отдельных домохозяйств, так и для целых общин.

Сейчас Huawei предлагает крупномасштабное решение для хранения электроэнергии емкостью 2 МВт-ч, а в следующем году планирует выпустить систему на 4,5 МВт-ч с жидкостным охлаждением. Система преобразования мощности Power Conversion System, или PCS (двусторонние инверторы), таких установок хранения энергии имеет модульную конструкцию, которая обеспечивает значительно большую надежность благодаря перераспределению рисков. Например, выход из строя одной PCS мощностью 200 кВт почти никак не повлияет на работу всей сети. Установки хранения могут работать и с солнечными электростанциями, и отдельно. Также Huawei поставляет трансформаторные подстанции, системы мониторинга и управления, а в 2025 году появится контроллер электростанции Power Plant Controller.

Типичное решение для УЗЭ от Huawei — это 20-футовый контейнер (6 метров), простой для установки и перевозки. Внутри размещены модули с аккумуляторами емкостью около 16 кВт-ч каждый, оптимизаторы энергии (сочетают функции BMS, защиты, байпаса, автоматической калибровки УЗЭ и т.д.), система управления и система пожаротушения. Зато преобразователи PCS мощностью 200 кВт располагаются снаружи, благодаря чему повышается надежность системы и снижаются затраты на охлаждение. Установки хранения энергии Huawei могут комплектоваться 3,3 МВА или 6,6 МВА комплектными трансформаторными подстанциями.

"Благодаря тому, что система модульная, инвестиции могут быть оптимальными. То есть изначально может быть установлена меньшая емкость, вплоть на 30%, а впоследствии ее можно дооснастить в любом порядке, — отметил Александр Алехин, — И в будущем решение Huawei позволяет устанавливать только аккумулятор, без установки дополнительных трансформаторных подстанций и PCS. Новые и старые батареи можно смешивать, комбинировать, доустанавливать. То есть это позволит эффективно использовать и переоснащать УЗЭ в течение всего срока эксплуатации".

Примеры использования УЗЭ за рубежом

Как отметил Дэвид Миннис, в Великобритании пользуются практикой формирования сетей, которая используется в Италии, Финляндии, США. Но чтобы их расширять, нужны общие законодательные нормы со стандартами изготовления таких сетей. Huawei вместе с другими крупными компаниями, которые производят продукты для международного рынка, могут создать новый стандарт.

По словам Александра Алехина, Huawei сейчас реализует в Саудовской Аравии у Красного моря крупнейший в мире проект микросетей с солнечными электростанциями, который использует исключительно возобновляемые источники энергии. Система имеет установку хранения мощностью 1,3 ГВт-ч и питает целый город.

Александр Алехин рассказал еще о нескольких удачных проектах Huawei. Один из них реализован в Сингапуре, имеет мощность 100 МВт и емкость 200 МВт-ч. Одно из преимуществ, которое было ключевым для владельцев, — это автоматическая оптимизация уровня заряда, что позволяет обходиться без персонала для обслуживания при том, что установка хранения объединяет сотню контейнеров. Другую УЗЭ установили в Амазонии, чтобы обеспечить электроэнергией несколько местных поселений.

"Так как уровень электрификации Южной Америки далек от идеального, с помощью установок хранения и микросетей можно обеспечить надежное и безопасное круглосуточное питание электроэнергией без дизель-генераторов, загрязнения и т.д.", — пояснил старший менеджер.

Ян Фусек, генеральный директор Ассоциации хранения энергии AKU-BAT и председатель правления Ассоциации солнечной энергии рассказал, какова ситуация с возобновляемой энергетикой в Чехии. В 2009-2011 годах страна установила всего 2 ГВт солнечных электростанций, а затем почти десять лет ничего не строила. С начала энергетического кризиса Чешская Республика переживает второй бум развития хранения энергии и фотоэлектрической системы, вызванный энергетическим кризисом из-за войны в Украине. Общее количество солнечных установок всех размеров составляет примерно 170 000, общая установленная мощность достигла 3,5 ГВт на конец 2023 года.

"Около 92% всех фотоэлектрических установок в семейных домах построено с использованием накопителей энергии, что является рекордом для Чехии. Мы занимаем первое место в Европе по количеству новых подключенных аккумуляторов на душу населения и третье место в ЕС в хранении энергии в жилом секторе", — подчеркнул Ян Фусек.

Проблема заключается в том, что почти все крупные электростанции мощностью 1 МВт строят без систем хранения энергии. Почему это важно: малые установки работают только на своих владельцев и в критической ситуации никак не помогут промышленности или государству обеспечить электроэнергией миллионы семей. Похожая ситуация сложилась и в Украине, которая до полномасштабной войны опережала некоторые страны по количеству бытовых солнечных батарей.

Сейчас в Чехии не установлено ни одного автономного аккумулятора, потому что их использование до сих пор не урегулировано на законодательном уровне, несмотря на семь лет борьбы за изменения. Кроме того, страна никак не примет так называемый "Пакет чистой энергии", как того требует законодательство ЕС. Стоит отметить, что его давно ввели все другие страны, включая Польшу, Германию, Словакию. Из-за задержки в мае 2022 года Еврокомиссия подала на Чехию в суд за невыполнение европейского закона.

Война диктует правила: что Huawei приготовила специально для Украины

В кулуарах форума мы пообщались с Александром Алехиным, чтобы больше узнать о том, насколько системы сохранения энергии актуальны для Украины. Представитель "Хуавей Украина" отметил, что согласно разным источникам, в 2022-2023 годах в Украине бытовые потребители установили аккумуляторные батареи на сотни мегаватт-часов. Чтобы обеспечить бесперебойное снабжение и резервное питание во время блэкаутов, они приобрели батарейки различных типов и масштабов, начиная с зарядных станций и заканчивая полноценными солнечными станциями с накоплением.

"Сейчас, наверное, единственный сценарий применения батарей для бытовых потребителей — это чисто резервное питание. Задачей на 2022-2023 год было обеспечить энергетическую безопасность. У нас сценарии несколько отличаются от европейских, потому что в Европе действуют "рибейты" — возврат налогов или прямые компенсации за установку батарейки в быту. В Украине пока такого не предусмотрено", — высказался менеджер.

Он обратил внимание, что в Украине стоимость бытовых тарифов на электроэнергию фактически ниже себестоимости. Повышать их, с одной стороны, трудно, потому что есть незащищенные слои населения, а с другой — эти деньги все равно будут заплачены через механизмы PSO из налогов граждан и через более высокую стоимость продукции народного хозяйства. Однако, если тарифы не повысят, то незащищенные слои фактически будут платить больше.

"Из-за того, что стоимость электроэнергии ниже, те, кто могли бы себе позволить платить полную стоимость, пользуются определенными преференциями. Человек, который способен платить за электроэнергию много, платит мало, потому что за это платят все налогоплательщики", — пояснил Александр Алехин.

Он добавил, что у Huawei было решение для хранения энергии, представленное в Украине, но оно не пользовалось спросом именно потому, что не соответствовало потребностям украинского потребителя. Украинский филиал заставил компанию кое-что изменить, чтобы новые установки стали более полезными.

"Мы идем навстречу украинскому потребителю, и наше решение как однофазных (до 10 кВт), так и трехфазных (до 12 кВт) систем будет иметь возможность быстрого переключения на резервное питание до 20 мс с поддержкой всех типов солнечных батарей, работы с дизельными генераторами, а также энергетическим менеджментом. То есть умная розетка может автоматически включать или выключать потребителей в соответствии с запрограммированными сценариями, — отметил Алехин, — Мы в "Хуавей Украина" неоднократно писали жалобы в штаб-квартиру, что нам нужно решение, которое обеспечит резервное питание для обеспечения энергетической независимости украинцев".

Huawei планирует завершить однофазное решение с быстрым резервом уже в начале лета, а в начале осени — выпустить вариант с трехфазным питанием. Сейчас компания собирается испытывать уже разработанное оборудование, чтобы представить на украинском рынке решение, готовое ко всем сценариям использования. Александр Алехин не назвал ориентировочную стоимость систем, поскольку продажами занимаются дистрибьюторы, однако заверил, что украинцы со средним уровнем доходов смогут их приобрести.

"Относительно окупаемости — энергетическая безопасность является бесценной. Прошлой зимой мы это почувствовали, многие пользовались дизельными генераторами для электроснабжения, и мы поняли, что электроэнергия не только имеет цену в 20-30 грн за киловатт-час, но и запах горелого топлива. Вместе с нашим решением мы предлагаем чистую и безопасную электроэнергию. Несмотря на то, что решение может быть в среднем дороже, чем у конкурентов, мы обеспечиваем такие преимущества, которые конкуренты предоставить не в состоянии", — прокомментировал он.

Отдельной темой для обсуждения стали преимущества УЗЭ. Здесь Александр Алехин отметил, что есть множество сценариев использования, например, для коммерческой батарейки 90-95% задач, которые запрашивают предприятия, — это энергетическая независимость. Но отключения происходят не каждый день, и когда электроэнергия поступает из сети, батарейка может обеспечить более эффективную работу солнечной электростанции, потребление. В моменты, когда электроэнергия дороже, батарея может прийти на помощь пользователю и уменьшить расходы, когда это нужно. Также УЗЭ может заряжаться из сети в те часы, когда электроэнергия дешевле.

"Относительно частотного регулирования, НЭК "Укрэнерго", наш оператор передачи, нуждается во вспомогательных услугах, которые позволяют стабилизировать частоту. Среди таких я отмечу резерв поддержания частоты (РПЧ) и автоматический резерв восстановления частоты (АРВЧ). Это услуги, которые может предоставлять оператор, использующий установки хранения. Частота электроэнергии меняется, если в системе слишком много мощности или ее не хватает. Тогда установка хранения может быстро подставить плечо энергосистеме и предоставить услугу, которая обеспечит надежность работы всей энергосистемы. За это НЭК "Укрэнерго" платит деньги, а оператор УЗЭ предоставляет такую услугу", — поделился Алехин.

Мы поинтересовались, поможет ли наличие в Украине значительного количества установок сохранения энергии легче войти в Европейский союз в будущем? По словам Александра Алехина, уже сегодня производители и различные бизнесы, которые пользуются возобновляемой энергетикой, имеют определенные преференции. Благодаря Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM) они смогут поставлять свою более конкурентную продукцию на европейский рынок. План развития нашей энергетической системы до 2050 года предусматривает энергетическую независимость и развитие возобновляемых источников энергии, поэтому мы синхронизированы с запросом Европейского Союза. Помогут ли установки хранения энергии украинцам экономить, когда платежки за электроэнергию вырастут до европейского уровня? Этот вопрос остается спорным, но Александр Алехин предполагает, что финансовая выгода возможна.

"Я скажу: и да, и нет. Установки хранения энергии очень эффективно работают, когда есть большая разница между стоимостью электроэнергии в какие-то пиковые моменты. В некоторых странах, где короткий временной промежуток, чем у нас, а у нас это один час, стоимость энергии может взлетать до небес. Как это произошло в Техасе несколько лет назад, когда были блэкауты и проблемы с генерацией. Установки хранения одновременно способны помочь потребителю и энергосистеме и сбалансировать такие моменты. Стоимость не будет слишком высокой, потому что предложение пойдет за спросом, батарейка возьмет удар на себя, ее владелец заработает немножко денег, а потребитель заплатит не так много, потому что найдется тот, кто предложит энергию дешевле, чем на рынке".