Спрос на электроэнергию в Индии растет по ночам: управление растущим спросом на охлаждение

Потребление электроэнергии в Индии растет на фоне роста экономики и населения, а также растущего использования систем кондиционирования воздуха, поскольку все больше домохозяйств покупают кондиционеры и повышаются температуры. С 2019 года спрос на электроэнергию в стране увеличивается на 5% в год. На этом фоне обеспечение адекватной мощности по выработке электроэнергии в периоды пикового спроса становится ключевым вопросом электроэнергетической безопасности – особенно в ночное время, когда спрос на электроэнергию для охлаждения растет, а солнечные фотоэлектрические мощности страны не могут внести свой вклад.

Ситуация последних дней подчеркнула двойную задачу удовлетворения спроса на электроэнергию по мере роста населения, доходов и температуры, а также обеспечения стабильности и устойчивости сетей. Северо-запад и Центральная Индия с середины мая изнемогают от сильной жары, при этом максимальная дневная температура колеблется в диапазоне 40-47 °C, а в некоторых местах температура достигает 48 °C. Это привело к рекордному росту спроса на электроэнергию: 21 мая пиковый спрос достиг 270 гигаватт (ГВт). Для сравнения, в 2019 году пиковый спрос на электроэнергию достиг около 180 ГВт, а это означает, что рост только за последние семь лет превышает пиковый спрос на электроэнергию во Франции сегодня. И хотя летний пик в Индии обычно достигается днем, спрос снова резко возрастает ночью, когда люди включают кондиционеры.

Изменение климата и локальное потепление бетона и асфальта в городах (или так называемый эффект городского острова тепла) усугубляют проблему удовлетворения растущего пикового спроса в Индии. Средние и экстремальные температуры растут по всей стране, но ночные температуры растут в два раза быстрее, чем дневные. Общенациональные последствия изменения климата усиливаются в городах из-за эффекта городского острова тепла, который непропорционально повышает ночные температуры. Для сравнения, самые высокие ночные температуры у жителей Индии в среднем примерно на 2 градуса выше, чем в Техасе, и почти на 8 градусов выше, чем в Калифорнии.

Доступ к охлаждению в Индии по-прежнему не является всеобщим: примерно каждое пятое домохозяйство имеет кондиционер. Однако к 2035 году, исходя из сегодняшних политических установок, МЭА прогнозирует, что спрос на охлаждение в Индии увеличится более чем вдвое по мере роста доходов и повышения температуры.

На охлаждение уже приходится чуть более 10% общего годового спроса на электроэнергию в Индии. Однако в жаркие летние ночи на кондиционеры приходится гораздо более высокая доля спроса на электроэнергию, когда они могут обеспечить до одной трети потребляемой электроэнергии.

Индия извлекает выгоду из одних из лучших в мире условий для производства солнечной энергии, и мощности быстро расширяются, чтобы удовлетворить растущий спрос на электроэнергию. В 2025 году Индия добавила рекордные 50 ГВт солнечных фотоэлектрических систем, что помогло удовлетворить растущее энергопотребление. 21 мая возобновляемые источники энергии обеспечили около четверти электроэнергии, необходимой для удовлетворения пикового спроса.

Однако системным планировщикам также необходимо обеспечить наличие достаточного количества ресурсов для удовлетворения спроса на электроэнергию в периоды, когда он высок, а выработка возобновляемых источников энергии низка. Это известно как «пиковая полезная нагрузка», и это критический показатель для обеспечения электробезопасности в системах со значительной долей возобновляемых источников энергии, зависящих от погоды.

Летний пик чистой нагрузки в Индии обычно приходится на 8 часов вечера и медленно снижается в ранние утренние часы. В Индии чистая нагрузка в 4 часа утра в среднем лишь на 10% ниже пиковой, а в Калифорнии, например, она в среднем ниже примерно на 30%. Для операторов электроэнергетической системы Индии строка из известной болливудской песни резюмирует ключевую проблему: Раат Бакиночь еще впереди. Энергосистеме Индии приходится удовлетворять высокий уровень спроса в летние ночи, когда солнечная энергия недоступна.

В последние годы электроэнергетическая система Индии работала на удивление хорошо на фоне быстро растущего пикового спроса и воздействия экстремальных температур. Сильный рост солнечной фотоэлектрической энергетики сыграл свою роль, внося существенный вклад в достижение пика при одновременной экономии угля и оптимизации гидроэнергетических ресурсов. Инвестиции в интеграцию различных рынков электроэнергии по всей огромной стране также приносят дивиденды.

Однако задача удовлетворения растущего спроса в ночное время становится все более актуальной. 21 мая общая диспетчерируемая мощность, которую можно увеличивать и уменьшать в зависимости от изменения спроса, достигла пиковой выходной мощности, составившей 90% от доступной мощности. Это подчеркивает ограниченную рентабельность, в которой в настоящее время работает система, с очень небольшими резервными мощностями, позволяющими справиться с неожиданными скачками спроса или отключениями электростанций.

Иногда утверждают, что, поскольку спрос остается высоким в течение всей ночи, батареи не могут экономически способствовать его удовлетворению из-за короткого срока хранения сегодняшних батарей. Но батареи могут помочь снизить пиковый спрос и снизить темпы роста угольных электростанций. Кроме того, на рынок выходит все больше аккумуляторов с длительным сроком службы, а портфели аккумуляторов с коротким сроком службы могут охватывать более длительные интервалы времени. В Калифорнии портфели аккумуляторных батарей обеспечивают в среднем около четверти чистой нагрузки в течение ночи и поддерживают высокий уровень производительности более семи часов. Самое главное, что аккумуляторные батареи можно построить относительно быстро (среднее время строительства аккумуляторов коммунального масштаба составляет около 275 дней), а проблема емкости в Индии является актуальной.

Индия также инвестирует в традиционную и гидроаккумулирующую гидроэнергетику, но социальные, экологические и гидрологические факторы ограничивают потенциал и скорость развития. Использование большего количества энергии ветра также может помочь, хотя скорость ветра в летние месяцы обычно ниже.

Теоретически электростанции, работающие на природном газе, хорошо подходят для удовлетворения сезонных скачков спроса из-за низких капитальных затрат. Однако глобальные представления о безопасности поставок природного газа меняются после недавних кризисов, а рынок газовых турбин сильно ограничен, а цены на турбины растут на фоне высокого спроса. Даже если бы Индия решила инвестировать больше в производство электроэнергии на природном газе, это не произошло бы быстро.

21 мая угольный электроэнергетический парк Индии обеспечил гибкость наращивания мощности на 45 ГВт, снижая выработку в полдень для размещения солнечных фотоэлектрических станций и увеличивая ее вечером, когда выработка солнечной фотоэлектрической энергии прекращается. Угольный парк достиг максимальной выработки электроэнергии почти в 92% от доступной мощности, что оказалось критически важным для удовлетворения ночного скачка спроса. Поскольку он все больше играет роль в обеспечении гибкости системы и достаточности мощностей, использование угля в качестве источника энергии для базовой нагрузки (с высокой и постоянной производительностью) в Индии сокращается. В результате выбросы от угля будут расти медленнее, чем увеличение мощностей угольной энергетики. В настоящее время строится около 40 ГВт новых угольных мощностей.

Продолжающееся внедрение строгих стандартов эффективности кондиционеров и кодексов эффективности зданий в Индии – наряду с мерами, поддерживающими поведенческие изменения, например, теми, которые продвигаются программой «Образ жизни ради окружающей среды» (LiFE), – также будет иметь важное значение. Анализ МЭА показывает, что такого рода меры могут снизить пиковый рост спроса в Индии почти на четверть в среднесрочной перспективе.

Планирование электроэнергетической системы Индии также подвержено ряду неопределенностей. К ним относятся возможное влияние повышения экстремальных температур на сроки и масштабы спроса на охлаждение, а также на производительность и доступность энергетических активов; темпы роста продаж кондиционеров, а также когда и как ими пользуются домохозяйства; и перспективы внедрения таких технологий, как батареи и системы длительного хранения.

Для Индии решающее значение имеет комплексный подход, учитывающий спрос, предложение и устойчивость электроэнергетической системы к изменяющемуся климату. Анализ МЭА подчеркивает, что влияние экстремальных температур на спрос, предложение и доступность активов может значительно снизить запасы резервов в энергосистемах по всему миру. По этой причине МЭА вложило значительные ресурсы в интеграцию своих возможностей моделирования в каждой из этих областей и готово расширить и углублять сотрудничество с индийскими учреждениями по этой важной проблеме.