КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 21-79-30013

НазваниеИсследование методами системного анализа приоритетных направлений научно-технологического развития энергетики России в условиях декарбонизации мировой экономики с учетом изменений климата

РуководительФилиппов Сергей Петрович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2021 г. - 2024 г.

Конкурс№53 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-401 - Энергетические системы на органическом топливе

Ключевые словасистемные исследования, прогнозирование, научно-технический прогресс, математические модели, оптимизация, энергетика, энергопереход, декарбонизация

Код ГРНТИ44.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Цель проекта состоит в развитии методов системного анализа и их применении для решения задач обеспечения устойчивого развития и конкурентоспособности энергетики России в условиях принципиально новых угроз и вызовов в технологической и климатической сферах. Указанные методы будут реализованы в составе модельно-информационного комплекса SCANER и применены для научного обоснования оптимальных путей и средств комплексной технологической трансформации энергетики России, необходимых для обеспечения эффективного энергоснабжения отечественной экономики и поддержания конкурентоспособности на глобальных энергетических рынках в условиях новой технологической революции, декарбонизации мировой экономики и ожидаемых климатических изменений до 2050 года. Протекающие в мире быстрые изменения в сфере энергетических технологий являются мощным фактором изменений на внутренних и мировых энергетических рынках, меняют эффективность традиционных схем энергообеспечения потребителей и угрожают ТЭК России утратой его позиций в формировании ВВП и бюджета страны. В средне- и долгосрочной перспективе драйвером радикального изменения структуры применяемых энергетических технологий во все большей степени, является глобальное изменение климата и активная политика по снижению мировой эмиссии парниковых газов через декарбонизацию экономики стран и связанное с резким сокращением потребления ископаемых топлив, а в ряде случаев и атомной энергии. Кроме того, климатические изменения и рост частоты аномальных погодных явлений меняют показатели эффективности применяемых технологий генерации энергии. Чтобы наметить оптимальный, наименее болезненный для экономики и населения, путь адаптации российского ТЭК к меняющимся условиям, необходимо разработать инструмент, позволяющий количественно прогнозировать параметры научно-технологического развития энергетики России в контексте технологических изменений в мире, сопоставлять эффективность стратегий технологической трансформации в отдельных отраслях и подотраслях энергетики, оценивать их последствия для экономики и социальной сферы страны и ее регионов. В рамках проекта средствами системного технико-экономического моделирования будет разработан модельно-информационный комплекс для решения таких задач. С его помощью будут исследованы качественно различные стратегии развития российского ТЭК, в том числе с учетом вариантов развития мировых рынков энергоносителей и энергетического оборудования, масштабов глобальной технологической кооперации, условий обеспечения технологической независимости энергетики страны, перспективы введения углеродных налогов. Один из ключевых вопросов выбора такой стратегии – это обеспечение необходимых инвестиций для реализации мер по адаптации технологической структуры ТЭК к меняющимся условиям. Зарубежные оценки предсказывают упадок энергетической отрасли в России, обусловленный снижением спроса на продукцию нефтегазовой и угольной промышленности за пределами страны. При этом зарубежные модели (их в мире не более десятка) очень грубо описывают Россию и ее ТЭК и не оптимизируют выбор структуры технологий на ее территории. По этой причине развиваемый в рамках проекта модельно-информационный комплекс, учитывающий высокую пространственную неоднородность российских систем энергетики и реалистичное распределение нагрузок по территории страны, обладает безусловной мировой новизной. Актуальность данного инструмента и получаемых с его помощью результатов определяется высокой инерционностью ТЭК как крупной технической системы и, соответственно, необходимостью заблаговременной подготовки его технологической трансформации. Результаты модельно-информационного комплекса позволят научно обосновать перспективные технологические и производственно-экономические показатели ТЭК, на основе сопоставления эффективности широкого круга технологий для различных условий их применения, вплоть до выбора типоразмерных рядов оборудования, помогут выбрать направления государственной технологической политики в сфере ТЭК.

Ожидаемые результаты
1. Новые методы и модели для исследования путей и средств технологической перестройки энергетики России в условиях технологической революции и декарбонизации мировой экономики с целью обеспечения эффективного энергоснабжения страны и конкурентоспособности на мировых энергетических рынках; интеграция методов и моделей в созданный в ИНЭИ РАН модельно-информационный комплекс (МИК) мирового уровня SCANER (Super Complex for Active Navigation in Energy Research) в целях расширения его исследовательских возможностей и повышения обоснованности предлагаемых решений. 2. Комплексные оценки влияния долгосрочных изменений климата на производственные показатели и перспективы развития энергетических технологий, а также на конкурентоспособность энергетики России. 3. Технологические приоритеты развития энергетики России в новых условиях, включая выделение критических технологий, определяющих научно-технологическую независимость отраслей ТЭК, и оценку народнохозяйственных мультипликативных эффектов инвестиций в разработку и реализацию новых энергетических технологий. 4. Научно обоснованная система экономических и регуляторных мер (в т.ч. ценовой и налоговой политики) в энергетике страны для реализации научно обоснованных приоритетов научно-технологического развития энергетики России. 5. Научно обоснованные сценарии эффективного энергоснабжения страны, производства и экспорта энергоресурсов в условиях технологической революции и декарбонизации мировой экономики. Получение результатов по предлагаемому проекту запланировано по этапам с тем, чтобы решения и рекомендации по актуальным вопросам были получены своевременно. Результаты проекта по комплексности решаемых задач, методическому, алгоритмическому, программному оснащению модернизируемых и создаваемых модельно-информационных комплексов соответствуют мировому уровню исследований в сфере стратегического планирования и технологического прогнозирования в энергетике в условиях растущей экономической (в т.ч. рыночной) и климатической нестационарности, а в ряде случаев – задают новую планку для мировой энергетической науки. Важнейшими факторами этого являются: - современная программная архитектура модельно-информационных комплексов (подробнее об этом см. Форму 4), интегрированных в единую информационную среду с многоуровневой системой согласования результатов решений; - возможность моделирования максимально широкого (доступного для анализа сегодня только одному конкуренту – комплексу NEMS Министерства энергетики США) охвата технологических, экономических, экологических, социальных и иных факторов, формирующих потенциальные вызовы, угрозы, выгоды при формировании сценариев технологической трансформации энергетики России для эффективного энергоснабжения страны и обеспечения конкурентоспособности в структуре мировой энергетики; - корректное описание в энергетических моделях стохастического характера работы новых классов энергоустановок и электроприемников потребителей при моделировании режимов работы энергосистем и рынков электроэнергии; - включение в контур исследований наиболее реалистичных распределений климатических изменений во времени и пространстве, являющихся обобщением данных реанализа и прогноза, с оценкой их влияния на работу энергетических систем, в том числе в экстремальных условиях; - выбор приоритетных технологий для отечественной энергетики не только на основе анализа мировых тенденций научно-технического прогресса, но и с учетом производственных и территориальных особенностей энергетики страны и сопутствующих макроэкономических, социальных и экологических последствий; - детальный учет институциональных ограничений на внутреннем и внешних рынках, влияющих на баланс интересов потребителей энергии, энергетического бизнеса и государства, при обосновании системы регуляторных и экономических мер для управления научно-технологическим развитием энергетики России.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Выполнена модификация методических подходов, реализованных в составе модельно-информационного комплекса (МИК) SCANER. Модификация коснулась модулей комплекса, отвечающих за состав технологий получения, хранения и распределения энергии и прогноз их технико-экономических показателей, прогноз энергопотребления в отраслях и подотраслях экономики России, межтопливную конкуренцию на мировых и отечественных рынках. Созданы блоки для прогнозирования рынков новых энергоресурсов, включая водород, реализована возможность учитывать меры углеродного регулирования в модельных расчетах. Изменения направлены на адаптацию комплекса для исследования путей и средств комплексной технологической трансформации энергетического комплекса (ЭК) России с учетом изменений в мировой энергетике и на энергетических рынках. Оценены тенденции изменений в структуре энергетического баланса отдельных стран и регионов мира при ускорении темпов декарбонизации экономик под влиянием обязательств Парижского соглашения, пересмотра национальных энергетических политик, введения мер трансграничного углеродного регулирования, изменения условий финансирования проектов с низким углеродным следом. Исследованы экономические перспективы производства и потребления водорода, как нового безуглеродного энергоносителя, в том числе для производства электроэнергии; сопоставлены стоимости производства водорода от разных источников в России, Европе и Японии и показаны экономические ограничения для масштабного экспорта водорода из России. Проведен анализ с учетом данных гидродинамических климатических моделей наблюдающихся изменений прикладных климатических характеристик, влияющих на потенциал использования возобновляемых источников энергии и оказывающих существенное влияние на работу российских электроэнергетических систем; Уточнен наиболее вероятный сценарий динамики антропогенного климатического воздействия на глобальную климатическую систему с учетом действующих тенденций развития мировой энергетики [Клименко и др., 2021; Клименко и др., 2022]. Разработаны методы прогнозной оценки прикладных климатических характеристик, влияющих на потенциал использования возобновляемых источников энергии и оказывающих существенное влияние на работу российских ЭЭС [Крашенинников, Федотова, 2021]. На основе данных расчетов на климатических моделях проекта CMIP5 с применением авторской методики формирования модельных ансамблей получены оценки изменения основных климатических параметров (температуры воздуха, количества осадков, скорости ветра) на территории России на период до 2070 г. для наиболее вероятного сценария антропогенного воздействия на глобальную климатическую систему. Выполнены расчеты изменения прикладных климатических характеристик, определяющих потенциал ВИЭ – объема речного стока, ветропотенциала, биопродуктивности лесов.

Публикации

1. Бык Ф.Л., Илюшин П.В., Мышкина Л.С. Особенности и перспективы развития распределенной энергетики в России Известия вузов. Электромеханика, Т. 64, № 6, с.78-87 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-6-78-87

2. Грушевенко Д.А., Капустин Н.О. Modelling of Energy Consumption in the Transport Sector Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems (RSES 2021). AIP Conf. Proc., - (год публикации - 2021)

3. Грушевенко Д.А., Кулагин В.А., Галкина А.А. Modelling the Hydrogen Energy Market Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems (RSES 2021). AIP Conf. Proc., - (год публикации - 2021)

4. Илюшин П.В., Филиппов С.П. Static Devices to Prevent Unnecessary Disconnections of Gas-Piston Units in Transients Proceedings - 2021 International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2021, стр. 244–249 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1109/RusAutoCon52004.2021.9537490

5. Илюшин П.В., Филиппов С.П. Approaches to Voltage Control in Distributed Generation-Enabled Nodes of Distribution Grids 2021 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), 2021, Page(s): 223 - 228 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1109/UralCon52005.2021.9559563

6. Кейко А. В. Carbon regulation and its accounting in system energy models Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems (RSES 2021). AIP Conf. Proc., - (год публикации - 2021)

7. Клименко В. В., Клименко А. В., Терешин А. Г., Микушина О.В. Энергетика и природа климата: есть ли шанс остановить глобальное потепление Энергетическая политика, № 4 (158), с. 12-29 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.46920/2409-5516_2021_4158_12

8. Клименко В. В., Клименко А. В., Терешин, Микушина О. В. Will energy be able to stop the global warming and why the climate change forecasts are wrong? Теплоэнергетика, № 3, с.1 - 15 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S0040363622030067

9. Кулагин В. А. Transformation of global energy markets in the context of the energy transition Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems (RSES 2021). AIP Conf. Proc., - (год публикации - 2021)

10. Филиппов С. П. Forecasting of Technological Development of Energy Industry: Issues of Methodology and Practice Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems (RSES 2021). AIP Conf. Proc., - (год публикации - 2021)

11. Филиппов С. П., Григорьева Н. А., Дильман М. Д. Assesment of the Carbon Footprint of Russian Exports Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems (RSES 2021). AIP Conf. Proc., - (год публикации - 2021)

12. Филиппов С.П., Малахов В.А., Веселов Ф.В. Long-Term Energy Demand Forecasting Based on a Systems Analysis Thermal Engineering, Vol. 68, No. 12, pp. 881–894 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S0040601521120041

13. Хоршев А. А., Соляник А. И. Adaptation of Capacity Expansion Optimization Models Taking into Account Heterogeneous Requirements for Power Industry Decarbonization 14th International Conference Management of large-scale system development (MLSD), Date of Conference: 27-29 Sept. 2021, Date Added to IEEE Xplore: 22 November 2021, Publisher: IEEE Conference Location: Moscow, Russian Federation (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1109/MLSD52249.2021.9600254

14. Коллектив авторов Приоритеты научно-технологического развития энергетики России: сборник докладов Школы молодых ученых. Приоритеты научно-технологического развития энергетики России: сборник докладов Школы молодых ученых. — М.: ИНЭИ РАН, 2021. — 176 с.: ил., М.: ИНЭИ РАН, 2021. — 176 с.: ил. (год публикации - 2021)

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Разработан научно-методический аппарат для оценки влияния климатических изменений на располагаемые ресурсы ВИЭ, включающий в себя: 1) формирование релевантного ансамбля глобальных климатических моделей на основе валидации моделей по качеству воспроизведения ими сезонных колебаний температуры и осадков, а также ветрового режима в Северной Евразии. Достоверность полученных оценок обеспечивается сопоставлением разных вариантов мультимодельного ансамбля с данными наблюдений 2) выбор базового сценария климатических изменений на основе сопоставления результатов расчетов на глобальных гидродинамических моделей с результатами расчетов на комбинированной климатической модели для наиболее вероятного сценария антропогенного воздействия на глобальную климатическую систему [Клименко и др., 2022, Теплоэнергетика; ДАН]. 3) расчет территориального распределения прикладных климатических характеристик, необходимых для оценки потенциала ВИЭ, для сформированного модельного ансамбля и заданного сценария, и оценка климатически обусловленных изменений этого потенциала. Получены количественные оценки влияния климатических изменений на располагаемые ресурсы ВИЭ по территории страны на основе обработки данных архива CMIP5/ CMIP6 с помощью специально разработанного авторского программного комплекса на языке R. Доступ к исходному коду этого комплекса организован на условиях свободной лицензии GPL v3.0 в репозитории https://github.com/ekatef/CMIP5-ArAvr. Суммарный энергетический эффект (замещение органического топлива) к середине текущего столетия может составить более 10 млн. т у.т. по инерционному сценарию, а при ускоренном развитии ВИЭ в России – в 2-3 раза больше, что значительно превышает по абсолютной величине негативные эффекты климатических изменений в теплоэнергетике за счет снижения эффективности работы паровых и газовых турбин. Исследованы сценарии изменений в динамике и структуре генерирующих мощностей и производства электроэнергии, обеспечивающие достижение целевого снижения выбросов СО2 (в соответствии со Стратегией низкоуглеродного развития) за счет различного сочетания технологий современной газовой, атомной, гидро- и возобновляемой энергетики. Определены различия в системных эффектах, сопутствующих в разных сценариях достижению целевых показателей снижения выбросов, включая: - дополнительные потребности в генерирующей мощности, резервирующей негарантированную мощность ВИЭ-электростанций (от 25 до 100 млн кВт к 2050 г.) и ограниченный объем их годовой выработки; - дополнительные потребности в генерирующей мощности и производстве электроэнергии для обеспечения электроотопления (до 12 млрд кВтч в 2050 г.), частично замещающего котельные и действующие ТЭЦ в раздельной схеме с безуглеродными АЭС (от 47 до 67 млн кВт в 2050 г.) и ГЭС (от 60 до 72 млн кВт в 2050 г., в т.ч. от 4 до 11 млн кВт ГАЭС); - изменения в объемах капиталовложений до 2050 г. (прирост от 9,5 до 34,5% относительно базового сценария без ограничения на выбросы) и в объемах суммарных дисконтированных затрат на электроснабжение потребителей (прирост от 0,6 до 2%). Наименьшие цифры характерны для сценариев с активным развитием АЭС, наибольшие – для сценариев с максимальным объемом мощности ВИЭ-электростанций.

Публикации

1. Бык Ф.Л., Илюшин П.В., Мышкина Л.С. Forecast and Concept for the Transition to Distributed Generation in Russia Studies on Russian Economic Development, Том 33, Выпуск 4, Страницы 440 - 446 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S1075700722040025

2. Веселов Ф.В., Соляник А.И. Технико-экономический анализ эффективности развития электрифицированного дорожного транспорта в России Известия РАН. Энергетика, № 6, с. 23–35 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.31857/S0002331022060036

3. Илюшин П., Куликов А., Суслов К., Севостьянов А. Adjusting the Requirements to the Allowable Current and Voltage Error in Active Power Systems Proceedings of the 2021 Ural-Siberian Smart Energy Conference, USSEC 2021, Novosibirsk, 13 November 2021 до 15 November 2021, Код 176115 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1109/USSEC53120.2021.9655728

4. Илюшин П., Филиппов П., Куликов А., Суслов К., Карамов Д. Specific Features of Operation of Distributed Generation Facilities Based on Gas Reciprocating Units in Internal Power Systems of Industrial Entities Machines, Том 10, Выпуск 8, August 2022, Номер статьи 693 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/machines10080693

5. Илюшин П., Филиппов С., Куликов А., Суслов К., Карамов Д. Intelligent Control of the Energy Storage System for Reliable Operation of Gas‐Fired Reciprocating Engine Plants in Systems of Power Supply to Industrial Facilities Energies, 2022, 15 (17), 6333 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/en15176333

6. Илюшин П.В. Системный подход к развитию и внедрению распределенной энергетики и возобновляемых источников энергии в России Энергетик, № 4, 2022 г., с. 20 - 27 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.34831/EP.2022.54.87.004

7. Илюшин П.В. Интеграция электростанций на основе возобновляемых источников энергии в Единую энергетическую систему России: обзор проблемных вопросов и подходов к их решению Вестник МЭИ, 2022 г., № 4, С. 98—107 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.24160/1993-6982-2022-4-98-107

8. Илюшин П.В., Куликов А.Л., Суслов К.В., Филиппов С.П. Estimation of Operating Parameters in Power Grids with Distributed Generation Based on Discriminator Methods IFAC-PapersOnLine, Volume 55, Issue 9, 2022, Pages 18-23 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.004

9. Илюшин П.В., Филиппов С.П., Команденко А.В. Testing the Effectiveness of Short-Circuit Current-Limiting Methods and Tools for Medium- and Low-Voltage Grids with Distributed Generation Facilities Proceedings - 2022 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2022, Date of Conference: 16-20 May 2022, Date Added to IEEE Xplore: 09 June 2022, ISBN Information: INSPEC Accession Number: 21781365 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1109/ICIEAM54945.2022.9787114

10. Илюшин П.В., Филиппов С.П., Куликов А.Л., Суслов К.В. Statistical Methods in Measuring the Emergency Condition Parameters in Networks with Distributed Energy Resources 2021 International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies (ICECET), Date of Conference: 9-10 Dec. 2021, Date Added to IEEE Xplore: 11 February 2022, Код 177176 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1109/ICECET52533.2021.9698793

11. Илюшин П.В., Шавловский С.В. Принципы построения систем управления гибридными СНЭЭ на основе детерминированного подхода в изолированных промышленных энергорайонах Релейная защита и автоматизация, 2022, № 3 (48), С. 32 - 42 (год публикации - 2022)

12. Карамов Д.Н., Илюшин П.В., Суслов К.В. Electrification of Rural Remote Areas Using Renewable Energy Sources: Literature Review Energies, Том 15, Выпуск 16, August 2022, Номер статьи 5881 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/en15165881

13. Карамов Д.Н., Минарченко И.М., Илюшин П.В., Филиппов С.П. Application of energy performance contracts for rural remote areas electrification Energy Reports, Volume 8, Supplement 13, November 2022, Pages 1377-1386 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.08.258

14. Кейко А., Веселов Ф., Соляник А. Decarbonization Options in the Russian Energy Sector: A Comparative Study on Their Economic Efficiency International Journal of Energy Economics and Policy, Том 12, Выпуск 4, Страницы 368 - 378 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.32479/ijeep.13100

15. Клименко В. В., Кондратьева О. Е., Локтионов О. А., Федотова Е. В. Impact of Changing Wind Loads on the Reliability of Power Transmission Lines in Different Regions of Russia Doklady Physics, 2022, Vol. 57, No. 6, pp. 173–179. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S1028335822060064

16. Клименко В.В., Клименко А.В., Микушина О.В., Терешин А.Г. ENERGY, DEMOGRAPHY, CLIMATE – IS THERE AN ALTERNATIVE TO ABANDONING FOSSIL FUELS? ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ФИЗИКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, 2022, том 506, № 2, с. 66–72 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.31857/S2686740022070070

17. Куликов А.Л., Илюшин П.В., Суслов К.В., Карамов Д.Н. Coherence of digital processing of current and voltage signals at decimation for power systems with a large share of renewable power stations Energy Reports, Volume 8, Supplement 9, November 2022, Pages 1464-1478 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.08.215

18. Куликов А.Л., Шеповалова О.В., Илюшин П.В., Филиппов С.П., Чирков С.В. The effect of complex load on the reliable operation of solar photovoltaic and wind power stations integrated into energy systems and into off-grid energy areas Energy Reports, Volume 8, Supplement 9, November 2022, Pages 1501-1514 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.08.217

19. Малахов В.А., Несытых К.В. Russia’s Long-Term Macroeconomic Losses and Benefits from the Low-Carbon Development of the World and Domestic Energy Industry Studies on Russian Economic Development, 33, pages392–401 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S1075700722040050

20. Филиппов С., Веселов Ф., Кейко А., Панкрушина Т. Information and Model Support for Decarbonization Management in the Russia Energy Sector Proceedings of 2022 15th International Conference Management of Large-Scale System Development, MLSD 2022, 2022, pp. 1-3 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1109/MLSD55143.2022.9934541

21. Филиппов С.П. The Economics of Carbon Dioxide Capture and Storage Technologies (Review) Thermal Engineering, Том 69, Выпуск 10, Страницы 738 - 750, October 2022 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S0040601522100020

22. Филиппов С.П., Жданеев О.В. Opportunities for the Application of Carbon Dioxide Capture and Storage Technologies in Case of Global Economy Decarbonization (Review) Thermal Engineering, 69, 637–652 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S0040601522090014

23. Хоршев А., Соляник А. Adaptation of Capacity Expansion Optimization Models to Study Impacts of Electrification of Heat Supply and Transport on the Low-Carbon Development of the Power Sector Proceedings of 2022 15th International Conference Management of Large-Scale System Development, MLSD 2022, 2022, pp. 1-5 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1109/MLSD55143.2022.9934382

24. Хоршев А.А., Соляник А.И, Веселов Ф.В. An Integrated Assessment of the Low-Carbon Transition in the Power Industry of Russia until 2050 under Accelerating Electricity Consumption Growth Proceedings of 2022 15th International Conference Management of Large-Scale System Development, MLSD 2022, 2022, pp. 1-4 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1109/MLSD55143.2022.9934633

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках проекта построены и модернизированы ряд математических моделей, включая модели межотраслевой оптимизации структуры технологий ТЭК, почасовой оптимизации загрузки электрогенерирующих мощностей, финансово-экономические модели секторов электроэнергетики и газовой отрасли. Созданы и актуализированы базы данных для информационного обеспечения моделей. Обоснована целевая структура отчетного и прогнозного топливно-энергетического баланса страны. Исследована динамика и масштабы технологической перестройки в электроэнергетике и централизованном теплоснабжении при разных сценариях декарбонизации и прямом квотировании выбросов СО2 от электростанций и котельных в 2050 г. до 50% от уровня 2019 г. Показано, что в базовом сценарии (без введения квот) оптимизированная структура технологий позволит сдержать к 2050 г. выбросы СО2 от электростанций и котельных на отчетном уровне за счет роста газовой электро- и когенерации. Темпы развития АЭС критически зависят от технологического обучения и удешевления серийных энергоблоков. Чтобы в 2050 г. электроэнергетика и теплоснабжение достигли среднестранового уровня выбросов, установленного Стратегией развития с низким уровнем выбросов парниковых газов (СНУР), требуется увеличить долю неуглеродных источников до 50% (в т.ч. АЭС до 30%). При этом развитие ВИЭ-электростанций сверх объемов, определяемых существующими мерами поддержки, нецелесообразно. Современные технологии атомной, гидро- и газовой энергетики позволяют к 2050 г. снизить выбросы до 70-75% от уровня 2019 г.; дальнейшее снижение выбросов потребует вовлечь следующие по эффективности ВИЭ и электроотопление; наименее эффективны атомная теплофикация и ТЭС с улавливанием СО2. Выявлено, что квотирование выбросов для сектора в целом и отдельно для электростанций и котельных оказывает существенное влияние на структуру инвестиционных решений, однако при скромном снижении выбросов (до 75% от уровня 2019 г.). При рассмотренных сценариев квотирования низкоуглеродная перестройка электроэнергетики и теплоснабжения существенно сократит внутренний спрос на топливо: к 2050 г. спрос на газ снизится на 15-45%, на уголь – на 40-75%. Однако, при реализации стратегии CCS спрос на газ снизится к 2050 г. всего на 10%, а на уголь – вдвое (а не в 4 раза). Ужесточение квот на выбросы требует нелинейного роста капиталовложений для адаптации производственной структуры: для достижения параметров СНУР рост капвложений составит 15% от базового варианта, для сокращения выбросов на 50% - в 2,5 раза. Рост капиталовложений кратно увеличивает налоговые поступления, однако цена электроэнергии для потребителей существенно и нелинейно возрастает; достижение параметров СНУР повлечет ее реальный рост к 2045-2050 гг. на 11-12%, а снижение выбросов на 50% – в 1,9 раза. ВВП России наиболее чувствителен к возмущениям цены электроэнергии, составляющей наибольшую долю в промежуточном и конечном потреблении страны. Второй по значимости для динамики ВВП является цена централизованной тепловой энергии. В среднесрочном периоде коэффициенты эластичности ВВП для указанных продуктов составляют -0,153 и -0,114, снижаясь в долгосрочной перспективе из-за инвестиционно-обусловленного снижения энергоемкости ВВП. Исследованы экстремальные климатические характеристики в течение последних семидесяти лет и их влияние на баланс мощности и режимы работы энергосистем. Показано, что, несмотря на значительный резерв мощности в ЕЭС России и всех ОЭС, четверть региональных энергосистем энергодефицитны, а три из семи ОЭС (Северо-Запада, Центра и Юга) имеют дефицит регулировочного диапазона, покрываемый за счет энергосистем Средней Волги, Урала и Сибири. Установлено, что наблюдаемое повышение температур воздуха во всех сезонах, влечет замедление роста зимних и ускорение роста летних максимумов нагрузки почти во всех ОЭС. Тем самым оно способствуют увеличению надежности энергоснабжения зимой и ее уменьшению летом. Летом повышаются потребность в регулировочном диапазоне и риск массовых нарушений электроснабжения. Количественно оценены колебания выработки ВЭУ на территориях развития ветрогенерации из-за климатической динамики на временных масштабах от суток до нескольких десятилетий. Показано, что наличие долгопериодических компонент климатической изменчивости требует регулярной актуализации справочных климатических данных при принятии инвестиционных решений. Основные сложности при интеграции ВЭУ в энергосистему будут связаны не с балансовой надежностью, а с ростом потребности во внутрисуточном регулировании, что создает нишу для накопителей. Оценены перспективы снижения углеродоемкости экономики России и возможности достижения ею климатической нейтральности к 2060 г. Показано, что полное поглощение антропогенных выбросов парниковых газов (ПГ) биосферой (в первую очередь, лесами) возможно лишь теоретически при условии чрезвычайно амбициозных реформ во всех отраслях экономики – от энергетики до лесного хозяйства. Так, в оптимистическом сценарии темпы снижения эмиссии ПГ на душу населения должны составить максимальные достигнутые в мире за последние 50 лет значения 1% в год, а управление лесами включать полную компенсацию растущих вырубок и 50%-ное сокращение потерь лесов от пожаров. Наиболее вероятны скорость снижения удельных выбросов в 0,5%/год, и умеренный рост поглощающей способности лесов за счет лесоклиматических проектов. В этом случае нетто-эмиссия ПГ составит примерно 700 Мт СО2-экв. к 2060 г., что потребует для достижения климатической нейтральности создания национальной CCS-индустрии беспрецедентных масштабов. Рассчитана будущая конфигурация мировых энергетических рынков для базового (инерционного) сценария и для ускоренной и скоординированной декарбонизации. Конечное потребление энергии в мире будет расти до 2060 г. (с замедлением темпов прироста до нуля на конце периода) и составит в 2060 г. от 10,9 до 11,7 млрд т н. э. в зависимости от сценария. Во всех сценариях ожидается масштабная электрификация конечных секторов, включая транспортный. В базовом сценарии доля электроэнергии в конечном энергопотреблении составит к 2060 г. 30%, в сценарии «Декарбонизация» - 42%. Долгосрочный тренд – рост доли электроэнергии от ВИЭ в структуре генерации с текущих 13% до более чем 50% во всех сценариях. Мировой спрос на нефтепродукты проходит свой пик в базовом сценарии около 2040 г., в сценарии «Декарбонизация» – до 2030 г. По мере вытеснения нефтяных топлив из энергетики (преимущественно электроэнергией) растет спрос на нефтепродукты как сырье для химического синтеза. Центры мировой нефтедобычи останутся прежними, а центры нефтепереработки значительно сместятся в Африку, на Ближний Восток и в Юго-Восточную Азию. Российский экспорт нефти в обоих сценариях сохранится на современном уровне до 2035 г., затем начнет снижаться (быстрее в сценарии «Декарбонизация»). Экспорт нефтепродуктов в обоих сценариях падает быстрее, чем экспорт нефти и к 2060 г. сократится почти вдвое. Совокупный экспорт нефти и нефтепродуктов из России к 2060 г. составит 210–260 млн т. Мировой спрос на природный газ в базовом сценарии устойчиво растет почти на четверть к 2060 г., преимущественно за счет газовой генерации, а в сценарии «Декарбонизация» проходит пик до 2040 г. за счет вытеснения газовых мощностей солнечными и ветряными. В обоих сценариях мировой спрос растет за счет развивающихся экономик. Ожидается существенный рост спроса на СПГ, к 2060 г. мощности СПГ увеличатся в 3,5 раза. Экспорт СПГ из России к 2035 г. превысит 100 млрд куб. м, но ближе к 2060 г. останутся лишь ограниченные экспортные ниши. Трубопроводный экспорт зависит от успеха переориентации поставок в Китай и может достичь до 100 млрд куб. м к 2040 г. Мировой спрос на уголь в обоих сценариях снижается, в сценарии «Декарбонизация» он составит к 2060 г. всего треть от текущего уровня, в базовом сценарии – половину. В 2060 г. свыше 80% угля будут потреблять развивающиеся страны Азии. Центры производства угля также сосредоточатся в АТР. Экспорт угля из России сократится к 2050 г. в 3-4 раза от текущих значений.

Публикации

1. Бойко Е. Е., Мышкина Л. С. Влияние расположения пиковых источников на надежность систем теплоснабжения В сборнике: Материалы 95-го заседания Международного научного семинара "МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ БОЛЬШИХ СИСТЕМ ЭНЕРГЕТИКИ" пос. Хужир (оз. Байкал), 09–15 июля 2023 года Отв. редактор В.А. Стенников. Иркутск, 2023. С. 355-364., В сборнике: Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Материалы 95-го заседания Международного научного семинара . Отв. редактор В.А. Стенников. Иркутск, 2023. С. 355-364. (год публикации - 2023)

2. Бойко Е., Бык Ф., Илюшин П., Мышкина Л., Суслов К. Methods to improve reliability and operational flexibility by integrating hybrid community mini-grids into power systems Energy Reports, Volume 9, Supplement 9, September 2023, Pages 481-494 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.06.038

3. Бойко Е., Бык Ф., Илюшин П., Мышкина Л., Филиппов С. Approach to Modernizing Residential-Dominated District Heating Systems to Enhance Their Flexibility, Energy Efficiency, and Environmental Friendliness Applied Sciences (Switzerland), Volume 13, Issue 22, 12133 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/app132212133

4. Бойко Е., Илюшин П., Филиппов С. Building systems for automatic control of distributed energy resources on the basis of digital platform Proceedings - 2023 International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2023, RusAutoCon 2023, pp. 651-656, Date of Conference: 10-16 September 2023 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1109/RusAutoCon58002.2023.10272760

5. Бойко Е.Е., Бык Ф.Л., Илюшин П.В., Мышкина Л.С. Ways to Improve the Efficiency of Territorial Energy Supply Systems Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika ( = Bulletin of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2022. Т. 65. № 4. С. 108-117 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.17213/0136-3360-2022-4-108-117

6. Бык Ф.Л., Илюшин П.В., Мышкина Л.С. Forecast and Concept for the Transition to Distributed Generation in Russia Studies on Russian Economic Development, 33, 440–446 (2022) (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S1075700722040025

7. Вольный В., Илюшин П., Суслов К., Филиппов С. Approaches to Building AC and AC–DC Microgrids on Top of Existing Passive Distribution Networks Energies, 2023, том16, выпуск 15, номер статьи 5799 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/en16155799

8. Илюшин П. В. Using Dynamic Load Models to Compute Electromechanical Transients in Distributed Generation-Enabled Industrial Microgrids AIP Conf. Proc. 2552, Rudenko International Conference “Methodological Problems in Reliability Study of Large Energy Systems” (RSES 2021), AIP Conf. Proc. 2552, 040001 (2023) (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1063/5.0111392

9. Илюшин П., Герасимов Д., Суслов К. Method for Simulation Modeling of Integrated Multi-Energy Systems Based on the Concept of an Energy Hub Applied Sciences (Switzerland), 2023, 13 (13), 7656 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/app13137656

10. Илюшин П., Филиппов С., Куликов А. Influence of Interdependence of Power Sources in Emergency Modes on Industrial Consumers Power Supply Reliability Proceeding of International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon-2023), ISBN:979-8-3503-0339-1, IEEE Catalog Number: CFP23URL-ART, Publisher: IEEE, Date of Conference: 29 September 2023 - 01 October 2023, Conference Location: Magnitogorsk, Russian Federation (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1109/UralCon59258.2023.10291079

11. Капустин Н. О. Выработка подходов для моделирования и прогнозирования рынка пластиков с учетом формирования «циркулярной экономики» Информационные и математические технологии в науке и управлении, 2023. – № 1 (29). – С. 123-134 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.38028/ESI.2023.29.1.011

12. Капустин Н. О., Грушевенко Д.А. Assessment of Long-Term Prospects for Demand in the Plastics Market in the Face of Industry Transformation Studies on Russian Economic Development, 2023, Vol. 34, No. 2, pp. 243–253 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1134/S1075700723020041

13. Клименко В., Клименко А., Терешин А., Локтионов О. Дорога к климатической нейтральности: через леса под землю Энергетическая политика, № 7 (185). С. 8-25 (год публикации - 2023)

14. Куликов А., Илюшин П., Лоскутов А., Филиппов С. Fault Location Method for Overhead Power Line Based on a Multi-Hypothetical Sequential Analysis Using the Armitage Algorithm Inventions, 2023, 8 (5), 123 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/inventions8050123

15. Малахов В. А. Model Stress Test of the Russian Economy with a Collapse in Energy Exports Proceeding of 16th International Conference Management of large-scale system development (MLSD-2023), ISBN 979-8-3503-3790-7, IEEE Catalog Number CFP23GAE-ART, Publisher: IEEE, Date of Conference: 26-28 September 2023,Conference Location: Moscow, Russian Federation (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1109/MLSD58227.2023.10303913

16. Филиппов С. П., Веселов Ф. В. Features and Means of Forming Technological Forecasts of Energy Sector in Modern Conditions Proceeding of 16th International Conference Management of large-scale system development (MLSD-2023), ISBN 979-8-3503-3790-7, IEEE Catalog Number CFP23GAE-ART, Publisher: IEEE, Date of Conference: 26-28 September 2023,Conference Location: Moscow, Russian Federation (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1109/MLSD58227.2023.10303946

17. Филиппов С.П., Веселов Ф.В., Панкрушина Т.Г. Перспективы применения АСММ в электроэнергетике Атомная энергия, Т. 134, ВЫП. 1 - 2, ЯНВАРЬ - ФЕВРАЛЬ 2023 (год публикации - 2023)

18. Хоршев А. А., Панкрушина Т. Г., Ерохина И. В. Features of Modelling the Effects of Sectoral Greenhouse Gas Emissions Quotas as a Decarbonization Measure in the Electricity and Heat Supply Sectors Proceeding of 16th International Conference Management of large-scale system development (MLSD-2023), ISBN 979-8-3503-3790-7, IEEE Catalog Number CFP23GAE-ART, Publisher: IEEE, Date of Conference: 26-28 September 2023,Conference Location: Moscow, Russian Federation (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1109/MLSD58227.2023.10303873

19. - Плюс декарбонизация всей страны. Российский ТЭК готовят к трансформации Еженедельная газета научного сообщества "ПОИСК", № 5, 3 февраля 2023 г. (год публикации - )