Политика инновационного технологического развития всех развитых и развивающихся стран мира предполагает внедрение технологий энергосбережения и повышения энергетической эффективности. На уровне национальной экономики их внедрение позволяет значительно сократить затраты на потребление энергетических ресурсов без сокращения объемов производства товаров и услуг Затраты на энергетические ресурсы - электрическую и тепловую энергию, природный газ, уголь и нефтепродукты, заложены в себестоимости каждого продукта либо услуги. Повышение энергетической эффективности потребления энергетических ресурсов в конечном счете позволит повысить эффективность деятельности всех потребителей электроэнергии в рамках национальной экономики.

Реализация политики повышения энергетической эффективности на уровне национальной экономики дает следующие основные эффекты:

Среди всех энергетических ресурсов особое место занимает электрическая энергия. Это наиболее распространенный энергоноситель в мире, поскольку налажено масштабное производство электроэнергии, ее транспортировка на большие расстояния осуществляется достаточно просто и относительно недорого, электроэнергию можно одновременно распределять большому количеству потребителей, энергоноситель применим во всех климатических условиях, может быть преобразован в другие виды энергии: механическую, тепловую и энергию света. Эффективность потребления электрической энергии является приоритетным направлением в программах повышения энергетической эффективности всех стран мира, в том числе в России.

Эффективность потребления энергетических ресурсов вообще и электроэнергии в частности существенно варьируется в разных странах. На уровне национальной экономики эффективность потребления энергетических ресурсов описана как частное от деления энергоемкости на электроемкость ВВП (рис. 1). Показатели общей энергоемкости и электроемкости ВВП тесно взаимосвязаны, так как большая часть энергетических ресурсов расходуется на выработку электроэнергии и, следовательно, снижение электроемкости закономерно приводит к снижению общей энергоемкости ВВП. По энергоемкости и электроемкости ВВП экономики Россия значительно отстает от развитых и даже развивающихся стран, что обусловлено как естественными климатическими и географическими факторами, так и технологическими и экономическими факторами.

За последние 15 лет электроэнергетический комплекс России претерпел ряд значительных изменений с целью повысить эффективность функционирования отрасли. В 2005- 2007 годах была проведена реформа электроэнергетики, в результате которой региональные вертикально-интегрированные активы РАО ЕЭС России были разделены по отдельным видам деятельности и созданы оптовый и розничный рынки электроэнергии и мощности. С 2009 года [Федеральный закон, 2009] в России на федеральном и региональном уровнях активно внедряются нормы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, направленные на снижение энергоемкости ВВП России на 40% к 2020 году по сравнению с 2007 годом. Несмотря на преобразования, уровень энергоемкости ВВП по-прежнему достаточно высок.

Россия интегрируется в глобальное экономическое пространство. Очевидно, что для повышения конкурентоспособности национальной экономики нужны дальнейшие системные преобразования с целью снизить затраты на потребление энершресурсов в масштабах национальной экономики и повышение энергетической безопасности [Карлик A. E., Чернышев В.В., 2010].

Согласно теории экономических циклов, следующий, шестой цикл (2018-2060 годы) будет характеризоваться новым технологическим укладом в области развития нано-, био-, информационных и когнитивных технологий (NBIC-конвергенция) [Кондратьев Н. Д., 1922].

В настоящий момент отечественные и зарубежные исследователи уделяют большое внимание внедрению интегрированных технологий умных сетей (Smartgrid) в электроэнергетике, трансформации существующей системы управления в электроэнергетике с учетом новых технологических возможностей [Technology Roadmap «SmartGrids», 2015; Ten Year Network Development Plan, 2014].

В технологии интеллектуальной энергетики используется механизм управления спросом на электропотребление (УСЭП). Это форма экономического взаимодействия субъектов электроэнергетики с конечными потребителями электрической энергии, обеспечивающая взаимовыгодное, экономически эффективное регулирование объемов и режимов электропотребления [Гительман Л. Д., Ратников Б. E., Кожевников М.В., 2012]. УСЭП позволяет выравнивать графики электрических нагрузок конечных потребителей, тем самым сокращая затраты электроэнергетической системы, возникающие из-за неравномерности спроса.

Отечественные и зарубежные исследователи занимаются проблемой выравнивания графиков спроса на электропотребление с начала 1930-х гадов, когда создавались объединенные энергосистемы в различных странах мира [Кукель-Краевский С. А., 1938]. Советские ученые одними из первых приступили к изучению проблем выравнивания графиков нагрузки потребителей электроэнергии в электроэнергетических системах. С тех пор в электроэнергетике произошли значительные изменения: повысилось КПД электростанций, увеличились показатели маневренности, усовершенствован процесс диспетчеризации энергоснабжения, однако задача выравнивания графиков электрических нагрузок в рамках ЕЭС по-прежнему актуальна.

Во многих странах мира программы управления спросом на элекгропотребление находят повседневное применение. В нашей стране внедрение механизмов управления спросом находится на этапе развития концепции. Сама по себе задача выравнивания графиков спроса на электропотребление имеет особую актуальность, поскольку общее элекгропотребление и волатильность спроса на электроэнергию у нас значительно выше, чем в Еермании, Турции, Норвегии, Финляндии, в пределах и года, и месяца. Спрос на элекгропотребление характеризуется значительным ростом в холодное время года и спадом в летние месяцы. Для сравнения: в Норвегии и Финляндии на годовом графике электропотребление распределяется более равномерно как в летний, так и в зимний период. Высокий уровень волатильности спроса на электропотребление в России наблюдается и в суточном разрезе.

Таким образом, внедрение механизмов УСЭП в России обуславливают:

При разработке и внедрении механизмов УСЭП должны быть учтены особенности экономического устройства России:

Особенности экономического устройства России определяют и характеристики электроэнергетического комплекса страны:

Особенности экономического устройства России и структуры электроэнергетического комплекса определяют факторы, которые должны быть учтены в процессе разработки системы управления спросом в России (табл. 1).

В силу иерархичности системы управления спросом каждый вышестоящий уровень управления связан со нижестоящим благодаря особенностям, имеющим отношение к величине и параметрам волатильности спроса, которые, в свою очередь, связаны со множеством факторов, например с количеством потребителей электроэнергии, отраслевой структурой электропотребления, индивидуальными факторами, влияющими на параметры спроса. Предлагается иерархическая структура УСЭП (рис. 3).

Базовым мы считаем уровень потребителей электроэнергии. Там учитываются индивидуальные характеристики спроса со стороны каждого потребителя, факторы, влияющие на спрос, объемы спроса, параметры волатильности спроса, условия энергоснабжения и пр.

По иерархической структуре уровень потребителей электроэнергии располагается ниже регионального уровня. Региональные уровни потребления электроэнергии определяются местными особенностями изменения спроса, величиной, организационной и отраслевой структурой регионального спроса на элекгропотребление, а также критериями обеспечения надежности режимов энергоснабжения на уровне региональной электроэнергетической системы (РЭС) [Баев И. А., Соловьева И. А., Дзюба А. П., 2015].

По иерархической структуре региональный уровень потребителей электроэнергии располагается ниже уровня объединенных электроэнергетических систем. Уровни объединенных электроэнергетических систем учитывают особенности волатильности спроса на элекгропотребление, периоды роста и спада, структуру спроса, критерии обеспечения надежности режимов энергоснабжения на уровне объединенных электроэнергетических систем (ОЭС).

Уровни объединенных электроэнергетических систем расположены ниже уровня Единой энергетической системы России, который определяется степенью волатильности, периодами роста и спада спроса на элекгропотребление, критериями обеспечения надежности режимов энергоснабжения на уровне ЕЭС и обеспечением параллельной работы ЕЭС России с энергосистемами иностранных государств.

На базе разработанной иерархической структуры управления спросом на элекгропотребление в России авторами была проведена классификация субъектов электроэнергетики, которые классифицированы по их участию в процессах обращения электрической энергии и влиянию на процесс управления спросом на электропотребление (табл. 2). Снижение затрат на потребление электроэнергии потенциально может привести к масштабному эффекту на уровне национальной экономики, но не все субъекты электроэнергетики заинтересованы в снижении стоимости отпускаемой электроэнергии. В основном в снижении стоимости электроэнергии не заинтересованы:

Экономические интересы остальных субъектов электроэнергетики, оказывающих влияние на процессы обращения электрической энергии и управления спросом, не будут ущемлены при внедрении механизма УСЭП и снижении цен на отпускаемую электроэнергию.

Проведенная классификация субъектов электроэнергетики еще раз доказывает, что модель управления спросом в ЕЭС России должна учитывать интересы всех субъектов электроэнергетики, в особенности тех, чья прибыль зависит от выручки за отпускаемую электроэнергию. Внедрение технологии УСЭП позволяет получить значительный эффект на уровне национальной экономики. Если экономические интересы части субъектов энергетики не совпадают с целями внедрения системы управления спросом, их участие должны жестко регулировать органы исполнительной власти соответствующих уровней.

Основой технологии управления спросом является экономическое стимулирование потребителей электроэнергии к снижению электропотребления. Пo нашему мнению, экономический критерий является одним из стимулов к внедрению решений с целью снизить объемы потребления энергоресурсов.

Для реализации модели УСЭП нужно разработать механизмы экономического стимулирования потребителей электроэнергии к снижению волатильности спроса с их стороны, что в конечном счете должно содействовать выравниванию графиков элекгропотребления в различных периодах на уровнях РЭС, ОЭС, ЕЭС и параллельной работы ЕЭС России с энергосистемами иностранных государств.

Предлагаемый механизм УСЭП (рис. 4) имеет уровни планирования управления спросом (уровень потребителей электроэнергии, уровень регионов, уровень объединенных энергосистем и уровень единой энергосистемы). На каждом уровне управления учитываются индивидуальные особенности функционирования системы управления спросом, уровни управления спросом составляют иерархическую систему. Предполагается организация управления спросом, стимулирование управления спросом и контроль за ним. Данные этапы должны реализовываться при участии всех субъектов электроэнергетики (табл. 2).

Потребители электроэнергии. Конечных потребителей экономически стимулируют управлять спросом, реализуется организационный механизм УСЭП, учитываются индивидуальные особенности спроса потребителей, осуществляется управление спросом в различные периоды.

Регионы России. Учитываются региональные особенности, влияющие на управление спросом: особенности волатильности регионального спроса, специфичная структура потребителей электроэнергии, региональные факторы, влияющие на спрос, особенности спроса в отдельные периоды, учитываются режимы работы региональной энергосистемы, проводится анализ параметров надежности энергоснабжения в процессе УСЭП на уровне конечных потребителей.

Объединенные энергосистемы. Учитываются особенности спроса на электропотребление на уровне энергосистем в различные периоды, программы управления спросом на уровне ОЭС сопоставляются с программами на нижестоящих уровнях, оперативно контролируется спрос на уровне ОЭС, проводятся организационные корректировки, учитываются режимы работы ОЭС, анализируются параметры надежности энергоснабжения в процессе УСЭП на уровнях региональных энергосистем.

Единая энергосистема России. Учету подлежат особенности спроса на элекгропотребление на уровне ЕЭС, программы управления спросом на непосредственно предшествующем уровне управления сопоставляются с уровнем ЕЭС, выполняется оперативный контроль управления спросом на уровне ЕЭС, учитываются режимы работы ЕЭС России, анализируются параметры надежности энергоснабжения в процессе УСЭП на уровнях объединенных и региональных энергосистем, учитывается спрос на элекгропотребление в ЕЭС России, отслеживается работа национальной энергосистемы параллельно с энергосистемами иностранных государств.

Современные экономические условия характеризуются развитием интеллектуальных технологий и внедрением их во все сферы экономической деятельности. Одним из современных и эффективных инструментов повышения энергетической эффективности на уровне экономики является УСЭП, его механизмы находят на сегодняшний день широкое применение в большинстве передовых стран мира.

За последние 15 лет в электроэнергетическом комплексе России произошли масштабные преобразования, но показатели эффективности потребления энергетических ресурсов отстают от уровня большинства развитых и даже развивающихся стран мира. В современных экономических условиях очевидно, что для повышения конкурентоспособности экономики России требуются дальнейшие системные преобразования, направленные на снижение затрат энершресурсов в масштабах национальной экономики. В России программа УСЭП находится на этапе развития концепции, что определяется организационной сложностью ЕЭС России. Выявленные особенности экономического устройства России и специфические характеристики структуры электроэнергетического комплекса России являются базовой платформой для разработки общей модели УСЭП в ЕЭС России. Разработанные модель и механизм охватывают все уровни управления и все функции УСЭП в рамках экономической системы страны. Это должно способствовать более быстрому и эффективному внедрению механизмов УСЭП в России.

Сравнение параметров спроса на элекгропотребление в России и других странах демонстрирует существенный потенциал снижения затрат на элекгропотребление посредством выравнивания спроса на электропотребление. Разработан комплекс требований к системе УСЭП в России и предложена иерархическая структура управления, что позволяет учесть характеристики различных уровней спроса на электропотребление, выявить межуровневые взаимосвязи и повысить эффективность модели управления спросом в целом.

Модель УСЭП должна гармонично учитывать экономические интересы всех субъектов, связанных с процессом обращения электроэнергии, и жестко регулировать интересы субъектов, тормозящих процесс внедрения технологий управления спросом. Разработанная модель основана на иерархической структуре УСЭП, охватывает весь комплекс функций управления и учитывает особенности управления спросом на каждом уровне управления, позволяет в значительной степени повысить эффективность УСЭП, обеспечивая качество управления режимами элекгропотребления и надежность энергоснабжения потребителей.