“Community Microgrid Ownership Models” – експерт CIGRE, Володимир Гомонай

Community Microgrid Ownership Models

 

Pacific Energy Institute — це незалежна організація/інститут, що займається дослідженнями та аналізом питань, пов’язаних із переходом електричних систем до більш розподілених, сучасних і стійких моделей роботи.

Інститут працює над тим, щоб надати незалежну, ґрунтовну та збалансовану перспективу у складних дискусіях про енергетичну трансформацію та перехід до розподілених електричних систем.

 Аналіз і побудова ідей щодо того, як сучасні електричні мережі можуть стати більш адаптивними, розподіленими та стійкими — із використанням прикладів з різних регіонів, включно з Австралією, Каліфорнією та Гаваями.

Pacific Energy Institute прагне змінити традиційний дискурс про електричну інфраструктуру та підтримати перехід від чисто централізованих систем до більш розподілених, де місцеві ресурси (наприклад, сонячні панелі, батареї, гнучне управління навантаженням) грають суттєву роль у забезпеченні надійності та стійкості енергопостачання.

Мікромережі як інструмент підвищення стійкості громад

Посилення екстремальних погодних явищ призводить до зростання частоти та тривалості перебоїв в електропостачанні, що робить питання енергетичної стійкості громад критично важливим. Мікромережі дедалі більше розглядаються як ключовий інструмент підвищення надійності електропостачання та зменшення соціально-економічних наслідків від стихійних лих.

Четверта національна оцінка клімату США (NCA) визнала мікромережі ефективним засобом підвищення стійкості до ураганів і лісових пожеж, інтенсивність та частота яких зростатимуть упродовж століття. Очікується, що кількість ураганів 4–5 категорії зросте майже на 30%, а площа територій, уражених лісовими пожежами, збільшиться на 30% до 2060 року. Це призведе до зростання кількості відключень електроенергії, що щороку впливатимуть на мільйони споживачів і спричинятимуть значні економічні втрати.

У відповідь на ці виклики міста та муніципалітети активно інтегрують мікромережі в енергетичну інфраструктуру громад. Такі ініціативи, як конкурс NY Prize у штаті Нью-Йорк та регуляторні програми в інших штатах США, спрямовані на стимулювання впровадження мікромереж на місцевому рівні.

Особливого поширення набувають багатокористувацькі мікромережі на базі громад. Вони об’єднують суміжні навантаження та джерела генерації й накопичення енергії в межах локальної розподільної мережі та здатні працювати як у нормальному («блакитне небо»), так і в ізольованому («острівному») режимах. На відміну від мікромереж типу «кампус», такі системи використовують мережу електропостачальної компанії для підключення різних споживачів і можуть масштабуватися від кількох об’єктів до рівня цілого міста (міні-мережі).

Водночас багатокористувацькі мікромережі є технологічно та організаційно складними, оскільки залучають різні групи учасників з відмінними інтересами, можливостями та вимогами. Їхній розвиток потребує впровадження нових моделей власності, експлуатації та розподілу ризиків між розробниками, операторами, споживачами та комунальними підприємствами.

Оскільки переваги мікромереж для стійкості громад виходять за межі безпосередніх вигод для учасників, актуальним стає питання компенсації за послуги зі забезпечення стійкості. Чинне законодавство багатьох штатів США поки що не дає чітких відповідей щодо власності, відповідальності та тарифоутворення для багатокористувацьких мікромереж, що створює виклики для регуляторів у сфері нагляду, захисту споживачів і розробки тарифних механізмів.

Цей аналіз висвітлює сучасні тенденції у бізнес-моделях мікромереж на базі громад, а також ключові переваги та регуляторні виклики, які необхідно враховувати при формуванні політики та практичних рішень у сфері енергетичної стійкості.

Бізнес-моделі мікромереж для громад: короткий огляд

Багатокористувацькі мікромережі для громад можуть реалізовуватися в різних формах власності та експлуатації. Узагальнено їх доцільно поділяти на приватні мікромережі, мікромережі електропостачального підприємства та комбіновані електропостачальне підприємство – приватні учасники, залежно від того, хто є основним інвестором та оператором мікромережі.

Приватні мікромережі базуються на приватних активах генерації та зберігання енергії, а також передбачають оперативне управління мікромережею з боку приватного оператора.

Мікромережі електропостачального підприємства використовують активи, що належать електропостачальному підприємству, яке також несе повну відповідальність за експлуатацію та управління мікромережею.

Комбіновані мікромережі електропостачальне підприємство + приватні учасники поєднують активи електропостачальних підприємств і приватних розробників, а відповідальність за управління та експлуатацію розподіляється між сторонами відповідно до узгодженої моделі партнерства.

Незалежно від форми власності, всі мікромережі громад використовують розподільну інфраструктуру електропостачального підприємства для підключення різних споживачів.

Тому сам факт використання мереж електропостачального підприємства не є визначальним критерієм при виборі моделі власника чи оператора.

Загалом, мікромережі громад формують спектр можливих конфігурацій, у межах якого змінюється баланс між приватними та активами електропостачальної компанії, інвестиціями й операційною відповідальністю. Оптимальна модель визначається місцевими умовами, регуляторним середовищем та цілями громади.

Приватний власник-оператор мікромережі: регуляторні виклики та практика

Приватні багатокористувацькі мікромережі для громад стикаються з низкою невирішених регуляторних питань, зокрема щодо внутрішньої монополізації в межах електричної зони, забезпечення належного рівня обслуговування всіх споживачів, а також дотримання операційних і безпекових стандартів.

Ключовою проблемою є те, що такі мікромережі перетинають або використовують інфраструктуру електропостачальних підприємств, що створює юрисдикційні конфлікти та ускладнює регуляторний нагляд. У низці штатів будь-яка організація, яка володіє електричною інфраструктурою для обслуговування двох і більше споживачів, формально визнається електропостачальним підприємством. За таких умов оператори приватних багатокористувацьких мікромереж підпадають під ті самі вимоги, що й традиційні електропостачальні  компанії.

Показовим прикладом гнучкішого підходу є штат Мен. У 2020 році закон L.D. 13 визначив, що оператори мікромереж не вважаються електропостачальними підприємствами, за умови схвалення проєкту Комісією з комунальних послуг штату (MPUC) та відповідності критеріям суспільного інтересу. Законодавство штату обмежило право власності на мікромережі суб’єктами, які мають достатні фінансові й технічні спроможності, здатність укладати договірні відносини зі споживачами та відповідати вимогам щодо відновлюваної енергетики.

Попри тенденцію до більш гнучкого регуляторного підходу, ризик внутрішньої монополії в межах мікромережі, особливо під час роботи в ізольованому режимі, залишається актуальним. Такі мікромережі потребують регуляторних обмежень, подібних до тих, що застосовуються до електропостачальних монополій, з метою захисту споживачів і забезпечення справедливих умов постачання.

Практичним прикладом приватної багатокористувацької мікромережі є Hudson Yards у Нью-Йорку. Проєкт використовує розподільчу мережу електропостачальної компанії ConEdison для підключення комерційних і житлових об’єктів до власної теплоелектроцентралі та резервних дизельних генераторів. Завдяки погодженим технічним рішенням Hudson Yards зберігає оперативний контроль над мікромережею, фінансує її розвиток самостійно та реалізує модель внутрішніх енергетичних розрахунків із будівлями та орендарями. Незважаючи на використання мережі електропостачального підприємства, мікромережа класифікується як приватна, оскільки активи, управління та експлуатація перебувають під контролем приватного оператора.

Приватні мікромережі громад можуть бути ефективними та інноваційними рішеннями, однак їх масштабування потребує чіткого регуляторного врегулювання внутрішньої монополії, стандартів безпеки та захисту споживачів, особливо в режимах ізольованої роботи.

Власник мікромережі електропостачальне підприємство: можливості та обмеження

Багатокористувацькі мікромережі електропостачального підприємства— це мікромережі, в яких це підприємство є єдиним власником і оператором розподільних, генеруючих та накопичувальних активів. Такі мікромережі зазвичай розробляються або в межах стратегічного планування стійкості електропостачального підприємства, або у відповідь на запит місцевої громади щодо підвищення надійності електропостачання.

Показовим прикладом є Reynolds Landing (Alabama Power) — житловий «розумний» мікрорайон, що складається з 62 будинків, підключених до мікромережі потужністю 1 МВт із сонячною генерацією, акумуляторною системою та газовим генератором. Проєкт продемонстрував, що мікромережі електропостачального підпиємства можуть не лише підвищувати енергетичну стійкість, а й створювати додану ринкову вартість для забудовників: усі будинки були продані протягом перших шести місяців після виходу на ринок.

Мікромережі електропостачального підпиємства найчастіше реалізуються там, де ціпідприємства мають економічну, технічну та інституційну перевагу над приватними розробниками. Зокрема, вони здатні інтегрувати різні типи генерації, ефективно керувати мікромережами як у нормальному («blue-sky»), так і в ізольованому режимах, а також використовувати активи мікромережі для оптимізації роботи всієї електричної системи.

Водночас у штатах США, де законодавство обмежує право електропостачального підпиємства володіти розподіленими енергетичними ресурсами, впровадження таких мікромереж ускладнюється. Прикладом є проєкт Woods Run у штаті Пенсільванія, який було відкликано через правові суперечки щодо допустимості володіння генеруючими активами та потенційного перекладання витрат на споживачів, які не отримують безпосередніх вигод від мікромережі.

Попри ці обмеження, дедалі більше визнається, що мікромережі електропостачального підпиємства можуть відігравати ключову роль у забезпеченні стійкості, особливо для вразливих та недостатньо обслуговуваних громад. У низці випадків регулятори дозволяли такі проєкти за умови доведення значних суспільних вигод, зокрема під час розгортання мікромереж для підтримки критичної інфраструктури в умовах відключень електроенергії з міркувань пожежної безпеки.

Мікромережі електропостачального підприємства є потужним інструментом підвищення стійкості та оптимізації роботи енергосистеми, однак їх масштабування потребує чіткого обґрунтування суспільних вигод, справедливого розподілу витрат і гнучкого регуляторного підходу, особливо в умовах реструктуризованих ринків.

Електропостачальне підприємство + приватні учасники мікромережі: баланс інвестицій, контролю та стійкості

Ці багатокористувацькі мікромережі поєднують інституційну та операційну спроможність електропостачального підприємства із фінансовими ресурсами та активами приватного сектору для задоволення локальних потреб громад і бізнесу. У таких моделях електропостачальне підприємство зазвичай зберігає значний контроль над управлінням мережею, тоді як приватні компанії володіють частиною генеруючих або накопичувальних активів і беруть участь у фінансуванні.

Рівень впливу електропостачального підприємства в межах цієї конфігурації  мікромережі може відрізнятися, однак усі такі проєкти характеризуються розподілом власності та відповідальності. Ініціатором мікромережі може виступати як електропостачальне підприємство, так і приватна корпорація, але на практиці саме електропостачальне підприємство найчастіше є головним координатором і гарантом системної інтеграції.

Показовим прикладом є Heron’s Nest Environmental Village. Приватна компанія володіє сонячною генерацією та системою зберігання енергії, тоді як електропостачальне  підприємство відповідає за експлуатацію та оптимізацію мікромережі як у режимі ізольованої роботи, так і в умовах «blue-sky», використовуючи її для управління попитом. Проєкт також інтегрує дахові СЕС, керовані побутові навантаження та інфраструктуру для електромобілів.

Комбіновані моделі є особливо актуальними з огляду на те, що комерційний і промисловий сектори вже володіють значними обсягами генерації «за лічильником» і є основними драйверами зростання ринку мікромереж. Партнерства дозволяють ефективно інтегрувати ці ресурси в локальні мережі.

Прикладом є Rose Acre Farms, де приватна компанія, місцевий електричний кооператив та регіональне електропостачальне підприємство спільно володіють і експлуатують різними елементами мікромережі, підвищуючи гнучкість і стійкість місцевої енергосистеми.

Деякі електропостачальні підприємства розглядають мікромережі як економічно доцільну альтернативу традиційним мережевим інвестиціям.

Наприклад, у Borrego Springs (Каліфорнія) електропостачальна компанія SDG&E реалізувала мікромережу зі змішаною структурою власності (електропостачальне підприємство та приватні активи), визнавши її дешевшою та надійнішою, ніж заміну лінії електропередачі.

Подібний підхід застосовано і в проєкті Bronzeville (Чикаго), де електропостачальне підприємство експлуатує мікромережу, а приватні суб’єкти володіють частиною генерації.

Водночас висока капіталомісткість залишається ключовим бар’єром для масштабування мікромереж. Вартість проєктів може сягати десятків або сотень мільйонів доларів, що перевищує можливості малих громад. Частковим рішенням є партнерства та державні програми підтримки, зокрема гранти Міністерства енергетики США та програма NY Prize, які дозволяють зменшити фінансове навантаження та підтвердити суспільну цінність таких проєктів. Водночас не всі громади визнають мікромережі економічно ефективнішими за традиційну модернізацію мереж, що підкреслює необхідність ретельного техніко-економічного обґрунтування.

Комбіновані мікромережі є найбільш гнучкою та масштабованою моделлю для громад, оскільки дозволяють розподіляти витрати, ризики та вигоди між учасниками. Водночас їх успіх залежить від наявності державної підтримки, чітких регуляторних правил і здатності довести суспільну цінність інвестицій у стійкість.

Зростання партнерства між електропостачальними підприємствами та приватними компаніями

1. Загальна тенденція

Складність, висока капіталомісткість та інституційна новизна багатокористувацьких мікромереж зумовили формування комбінованих форм побудови мікромереж  як домінуючої моделі розвитку громадських мікромереж. Такі партнерства дозволяють поєднувати регуляторну роль та інфраструктурні можливості електропостачального підприємства із фінансовою гнучкістю, інноваційністю та активами приватного сектору.

2. Програми «Принеси своє власне обладнання» (BYOD)

Програми BYOD стають ключовим інструментом масштабування мікромереж, оскільки:

• знижують капітальні витрати на одного учасника;
• залучають активи за лічильником (PV, BESS, резервна генерація);
• скорочують терміни окупності приватних інвестицій;
• дозволяють електропостачальним підприємствам уникати дорогих інфраструктурних проєктів.

Приклад Eversource (Нью-Гемпшир) демонструє, що використання клієнтських BESS може бути економічно ефективнішою альтернативою будівництву нових ліній електропередач.

3. Роль електропостачального підприємства

Електропостачальні підприємства в партнерських мікромережах:

• залишаються операторами розподільних мереж;
• забезпечують координацію між мікромережами;
• відповідають за стандарти якості, безпеки та надійності;
• інвестують насамперед у системи накопичення енергії (BESS) як універсальний інструмент гнучкості.

4. Інтеграція мікромереж між собою

Новою тенденцією є електричне з’єднання суміжних мікромереж, що:

• підвищує системну стійкість;
• дозволяє обмін ресурсами під час аварій;
• трансформує мікромережі з ізольованих об’єктів у елементи локальних енергетичних кластерів.

5. Фінансування та регуляторна підтримка

Більшість успішних проєктів реалізовані за умов:

• державних грантів (DOE, EPIC, NY Prize);
• включення частини витрат у тарифну базу;
• законодавчих змін, що дозволяють електропостачальним підприємствам володіти BESS.

Водночас навіть за наявності грантів вартість мікромереж (10–25 млн дол.) залишається бар’єром для малих громад, що підсилює необхідність партнерських моделей.

6. Майбутня модель багатокористувацьких мікромереж

Перспективна модель розвитку включає:

• високу частку ВДЕ;
• інтегровані BESS;
• зарядну інфраструктуру для електромобілів;
• послуги реагування на попит;
• управління з боку комунального підприємства;
• диверсифіковане фінансування (гранти + приватний капітал + тарифи).

7. Ключові виклики

Попри позитивну динаміку, залишаються актуальними:

• регуляторні обмеження гнучкості електропостачальних підприємств;
• складність масштабування для невеликих громад;
• необхідність балансування між монополією електропостачальних підприємств та захистом споживачів;
• відсутність уніфікованих стандартів для багатокористувацьких мікромереж.

Багатокористувацькі мікромережі найбільш ефективно розвиваються в умовах раннього, глибокого та структурованого партнерства між електропостачальними підприємствами, приватним сектором і громадами. Саме комбінована модель сьогодні формує основу для масштабування стійких, гнучких і економічно обґрунтованих локальних енергосистем.

 

Висновок

Мікромережі й надалі набиратимуть популярності як у великих містах, так і в малих громадах як інструмент досягнення цілей місцевої стійкості та сталого розвитку. Електроенергія є життєво важливою основою сучасної економіки, а наслідки перебоїв у електропостачанні наочно продемонстрували суспільну цінність мікромереж громад.

Модель партнерства електропопстачальної компанії та приватного сектору перебуває на передовій розвитку багатокористувацьких мікромереж і, як очікується, залишатиметься домінуючою моделлю власності та експлуатації. Це зумовлено її суттєвими економічними та технічними перевагами, зокрема можливістю поєднання регуляторної стабільності, інфраструктурних ресурсів електропостачальних підприємств та фінансової гнучкості приватного сектору.

Рішення на рівні законодавства штатів та подальше регуляторне середовище відіграватимуть визначальну роль у формуванні майбутніх моделей власності та експлуатації багатокористувацьких мікромереж. Це залежатиме від того, як кожна юрисдикція трактуватиме регуляторну відповідальність за мікромережі та роль електропостачальних підприємств у розвитку громадських енергетичних систем.

 

Міркування щодо використання досвіду в Україні.

• Необхідно забезпечити регуляторний нагляд за надійним електропостачанням та якістю обслуговування приватних громадських мікромереж.
• Слід враховувати регуляторний контроль за наданням послуг стійкості, що не забезпечуються традиційними електропостачальними підприємствами, а також за ціноутворенням для споживачів з метою недопущення завищення тарифів.
• Потрібно впроваджувати ефективні тарифні механізми для послуг мікромереж, які справедливо розподіляють витрати та компенсацію між електропостачальними підприємствами, операторами мікромереж і власниками приватних генеруючих активів.
• Доцільно надати електропостачальним підприємствам більшу гнучкість у питаннях власності та експлуатації з метою стимулювання розвитку мікромереж громад.
• Слід розробити механізми фінансування мікромереж громад, які враховують суспільну цінність підвищення стійкості та надійності енергопостачання.

Більша регуляторна гнучкість для електропостачального підприємства, громад і приватних забудовників у застосуванні різних моделей власності та експлуатації дозволить інноваціям визначити найбільш ефективні підходи до розвитку громадських мікромереж. На ранньому етапі формування багатокористувацьких мікромереж громад створення середовища, що сприяє інноваціям і реагує на безпекові загрози, відповідатиме інтересам як споживачів, так і громад у цілому.