Сергей БЕЛОБОРОДОВ
Вице-президент Некоммерческого партнерства по содействию внедрению энергоэффективных технологий «Энергоэффективный город», к.т.н.
E-mail: 290461@bk.ru

Евгений ГАШО
Профессор Национального исследовательского университета «МЭИ»,
д.т.н.
E-mail: 290461@bk.ru

Режимно-балансовая ситуация в энергосистемах г. Москвы и Московского региона

По оперативным данным «Системного оператора», в период с декабря 2025-го по февраль 2026 года потребление электрической мощности регулярно обновляло исторические максимумы в энергосистемах г. Москвы и Московской области, г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области, Воронежской области, Новгородской области, Республики Татарстан, Красноярского края, Забайкальского края, Калужской энергосистеме. АО «СО ЕЭС» рассматривает низкую температуру воздуха в качестве одного из основных факторов роста потребления мощности.
В Московской энергосистеме за последние 15 лет наблюдается динамика роста потребления электрической мощности при более высоких температурах воздуха (табл. 1).

В соответствии с методическими указаниями по разработке схем теплоснабжения и схем электроснабжения расчетная температура наружного воздуха равняется температуре воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.
Изменения средней температуры холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 в СП «Строительная климатология», принятые в 2025 году, привели в г. Москве и Московской области к повышению расчетной температуры наружного воздуха в отопительный период с минус 26 °С до минус 23 °С (табл. 2) [1, 2]. Необходимо отметить, что в январе 2024 года среднесуточная температура наружного воздуха опускалась ниже минус 25 °С в течение нескольких дней.

Температура воздуха наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92 в новой редакции СП «Строительная климатология» равняется минус 28 °С. Температура наиболее холодной пятидневки с вероятностью 8 % может оказаться ниже расчетной температуры отопительного периода.
Необходимо отметить, что потребление электрической мощности в отопительный период в Московской области в результате роста нагрузки на электроотопление больше, чем в г. Москве. Напротив, в летний период при высоких температурах воздуха потребление электрической мощности в г. Москве из-за роста нагрузки на электрокондиционирование больше, чем в Московской области (рис. 1).

Согласно СП 256.1325800.2016, при расчете электрических нагрузок жилых зданий, выполненных по типовым проектам, в расчете удельной электрической нагрузки не учитывают: электрическое отопление, электроводонагреватели, бытовые кондиционеры. Переход жителей многоквартирных домов на электроотопление для компенсации недоотпуска им тепловой энергии в систему отопления дома оказывает влияние на изменение качества и надежности электроснабжения всех потребителей, подключенных к общему питательному центру района.
Таким образом, необходимо разработать мероприятия по адаптации Московской энергосистемы к температурам наружного воздуха, которые отличаются от расчетных значений.

Климатические прогнозы

Климатические прогнозы, как правило, описывают динамику изменения средних температур, в то время как для проектирования развития энергосистемы необходим прогноз диапазона отклонения температуры от средних значений.
Климатические модели являются основным инструментом, используемым для прогнозирования будущих изменений климата в ответ на повышение уровня антропогенных парниковых газов в атмосфере. В шестом оценочном докладе международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), подготовленном в 2022 году, прогнозируется рост средних температур в зависимости от сценария объема антропогенных выбросов парниковых газов до 5 °C к концу XXI века. Климатические прогнозы выполняются с помощью следующих инструментов (табл. 3) [3]:

• интерактивный атлас МГЭИК (IPCC WGI Interactive Atlas) [4];
• Copernicus Interactive Climate Atlas (C3S Atlas) [5];
• Climate Change Knowledge Portal (CCKP) Всемирного банка [6];
• Climate impact explorer (CIE) [7].

Базовый период

Необходимо отметить, что в качестве базового периода во всех моделях отсутствует период с 1900 по 1960 год. В первой и второй половине ХХ века было два периода потепления. Потепление во второй половине может быть объяснено с точки зрения антропогенных выбросов парниковых газов, в то время как потепление в первой половине – нет. В этом смысле аномалия 1930–1940-х годов рассматривается как случайная [8]. В то же время наблюдается корреляция между изменением солнечной активности и потеплением в первой половине ХХ века (1910–1943) [9]. В докладе Департамента энергетики США указывается, что утверждения об увеличении частоты или интенсивности ураганов, торнадо, наводнений и засух не подтверждаются историческими данными США [10].
В настоящей статье в качестве примера представлены данные из доклада об аномальной жаре и интенсивности волн тепла за период с 1900 по 2020 год. Аномальная жара в США достигла своего пика в 1930-х годах, как и интенсивность волн тепла [10].
Таким образом, можно сделать вывод, что период с 1900 по 1960 год не вписывается в теорию о потеплении в результате роста антропогенных выбросов парниковых газов, поэтому не используется в качестве базового периода в расчетных климатических моделях.

Аномалия Северной Атлантики

Глобальный круговорот океанических течений охватывает все океаны Земли и обеспечивает глобальное перераспределение тепла и солей на планете. Этот круговорот играет ключевую роль в формировании климата и погоды. Изменения в глобальном круговороте океанических течений могут иметь серьезные последствия для климата и окружающей среды. Изменение температурных режимов, замедление или изменение направления течений может привести к изменению климата в различных регионах [11].
В случае интенсивного таяния ледников Гренландии поступившая в море пресная вода разбавит соленые воды Лабрадорского течения, и эта вода, став менее плотной, перестанет «тонуть». Конвейер Брокера остановится, а в Европе начнется сильнейшее похолодание на много лет. Когда Гренландия перестанет таять, конвейер возобновит свою работу. В истории Земли такое уже неоднократно случалось (17 раз за последние 50 тыс. лет [8]).
В настоящее время по результатам измерений в Северной Атлантике четко выражена холодная аномалия, являющая следствием уменьшения межширотного переноса тепла циркуляцией Атлантического океана в ответ на распреснение вод [8]. Аномалия похолодания, начавшаяся в 2015 году в Северной Атлантике, отражает сдвиг в характере океанской циркуляции, связанный с десятилетней изменчивостью в Атлантике [10].

Риски предопределенности результатов моделей

Настройка – необходимый, но деликатный аспект моделирования климата, как и любой сложной системы. Плохая настройка может привести к неточному моделированию, в то время как чрезмерная – к искусственному подведению результатов к заранее определенным выводам [10]. Климатические модели содержат эмпирические настроечные коэффициенты, через них антропогенный парниковый эффект косвенно априори закладывается в модели при их построении [12].
Данный риск упрощенно можно проиллюстрировать на примере игры «Орел и решка». Предположим, что монету бросили десять раз и все десять раз выпала решка. Какова вероятность, что в следующие десять попыток опять десять раз выпадет решка? С точки зрения теории вероятности возможность данного события составляет (1/2)10, что меньше 0,1 %. Попробуем найти решение данной задачи с помощью эмпирических настроечных коэффициентов. Сформируем модель, подберем настроечные коэффициенты так, чтобы на базе первых пяти попыток (факт) можно было получить результаты, соответствующие вторым пяти попыткам (факт). Используем модель с полученными настроечными коэффициентами для прогнозирования результатов следующих десяти попыток. При таком подходе вероятность, что выпадет десять раз решка, стремится к 100 %.
Климатические модели гораздо сложнее приведенного примера, но риск предопределенности результата сохраняется.

Изменение солнечной активности

Солнечная энергия, поступающая на Землю, в 6000 раз превышает объем первичной энергии, включая ВИЭ, производимой человеком в течение года. Однако в шестом оценочном докладе МГЭИК принимается, что изменение солнечной активности не влияет на изменение климата на Земле. Изменение интегрального потока солнечной радиации в 11-летнем цикле солнечной активности составляет около 0,1 % и не превышает 0,4 % во временном интервале с Маундеровского минимума до настоящего времени [8, 13].
Вместе с тем существуют и альтернативные точки зрения. Вклад солнечной активности в потепление конца XX века может быть недооценен [10]. Мировой климат за последние 1000 лет испытывал изменения, довольно точно соответствующие вариациям солнечной активности [14]. Изменения потока ультрафиолетового (УФ) излучения в 11-летнем цикле могут достигать десятков процентов, при этом изменения в видимой и инфракрасной части солнечного спектра противоположны изменениям в УФ области [13].
По данным о содержании изотопов (14С в древесных кольцах, 10Be в ледяных кернах, δ18O в океанических отложениях), а также по историческим данным установлено, что эпохи экстремально низкой солнечной активности (минимумы Шперера (1400–1540), Маундера (1645–1715), Дальтона (1790–1830) и Глейсберга (1890–1910)) совпадали с наиболее сильными похолоданиями в Северном полушарии [13].
Ряд недавних исследований свидетельствует о приближении нового минимума солнечной активности с последующим похолоданием, аналогичным малому ледниковому периоду (рис. 4). Очередное «похолодание» на Земле может начаться в период между 2030 и 2040 годами, на который приходится очередное совпадение циклов солнечной активности [13, 15, 16].
Совпадение циклов минимумов солнечной активности имело место примерно 26 раз за последние 10 тыс. лет [13].

Альтернативные модели климатических изменений

Истина рождается только в научном споре (дискуссии), который подчиняется определенным правилам. Одним из условий является корректность представляемых доказательств, аргументов.
К сожалению, в настоящее время в качестве доказательств верности антропогенной теории активно используются некорректные рисунки спектров излучения, приходящего и уходящего от Земли. На рисунках спектров излучения показывается, что уходящее от Земли излучение полностью поглощается в спектре поглощения СО2 уже при текущей его концентрации в атмосфере. Следовательно, обсуждение вопроса влияния удвоения концентрации СО2 в атмосфере на потепление теряет всяких смысл.
Естественные выбросы углекислого газа составляют около 600 млрд тонн в год. Однако годовые балансы естественных выбросов отсутствуют. Нет анализа годовых отклонений, оценки точности измерений объема естественных выбросов. Различия в оценке объема поглощения СО2 фитопланктоном в разных источниках сравнимы с объемом антропогенных выбросов СО2. Объем антропогенных выбросов СО2 может оказаться меньше ошибки измерений естественных выбросов СО2.
Связывание изменения климата или экстремальных погодных явлений с выбросами СО2 в результате деятельности человека оспаривается естественной изменчивостью климата, ограниченностью данных и присущими моделям недостатками [10]. Изменение глобального облачного покрова на 1–2 % оказывает большее радиационное воздействие на климат, чем прямой радиационный эффект от удвоения выбросов СО2 [10].
Климатическая модель, рассматривающая Солнце как единственный источник тепла на Земле, не описывает механизм выхода из ледникового периода. В недрах Земли происходят активные процессы с выделением тепла и выходом его на поверхность земной коры. При большом альбедо Земли во время ледникового периода планета могла выйти из состояния оледенения только за счет эндогенного тепла [12].
Климатическая повестка в настоящее время играет ключевую роль в развитии энергетики в мире. Существует широкий спектр мнений о причинах борьбы с антропогенными выбросами парниковых газов: от необходимости спасения жизни на Земле до попыток развитых стран ограничить экономический прогресс развивающихся стран в рамках конкурентной борьбы. Климатические прогнозы в настоящее время формируются на базе результатов расчетов одной или нескольких климатических моделей.

Управление спросом

Существует множество климатических прогнозов: от малого ледникового периода из-за циклов снижения солнечной активности до роста средней температуры в результате антропогенного парникового эффекта в диапазоне от 1 до 5 °C в зависимости от сценария с возможным переходом к малому ледниковому периоду в Северном полушарии в результате остановки теплых течений в Северной Атлантике. Общими во всех климатических прогнозах являются колебания (неустойчивость) климатических (погодных) условий, волны тепла и холода.
Климатические прогнозы не отменяют отопительный период в Российской Федерации. Управление спросом является одним из способов обеспечения баланса производства и потребления электрической мощности в энергосистеме. Ниже рассмотрены механизмы управления спросом.

Модель рынка «5–15»

Повышение эффективности энергосистемы за счет улучшения электрических режимов загрузки генерирующего оборудования может быть достигнуто в результате сглаживания суточного графика потребления. Двухставочная модель оптового рынка электрической энергии и мощности создала экономические стимулы для выравнивания суточного графика нагрузок, а также роста потребления электроэнергии в часы суточного минимума. Потребление электроэнергии промышленными потребителями в европейской части оптового рынка в часы ночного минимума в энергосистеме примерно на 1000 МВт превышает их потребление в часы суточного максимума нагрузок в энергосистеме (рис. 5).
Снижение потребления с 07:00 связано с правилами расчета платежей потребителей за электрическую мощность, учитывающими их потребление только в плановые часы пиковой нагрузки, устанавливаемые СО ЕЭС [17].
Таким образом, потребление электрической энергии промышленными потребителями формирует базовую часть суточного графика нагрузок с ростом потребления в часы суточного минимума, улучшая режимы загрузки генерирующего оборудования электростанций. Суточная неравномерность в ЕЭС России формируется в основном суточной неравномерностью потребления гарантирующими поставщиками, которые реализуют электроэнергию населению, малому и среднему бизнесу. На рис. 5 представлены данные о суточном потреблении гарантирующих поставщиков (ГП) в европейской части оптового рынка электрической энергии и мощности.

Системные услуги: управление спросом

Рынок услуг по обеспечению системной надежности (рынок системных услуг) создает источник для финансирования специфических расходов владельцев оборудования, которые не могут быть компенсированы в рамках рынка электроэнергии или мощности. Услуга по управлению изменением режима потребления электрической энергии предусматривает готовность потребителя к изменению режима потребления электрической энергии в требуемый период времени [18].
На рис. 6 представлена динамика количества и мощности заявок субъектов электроэнергетики, оказывающих услуги по управлению спросом на электрическую энергию, за период с 2019 по 2023 год.

В 2021 году были зафиксированы максимумы количества и мощности заявок субъектов электроэнергетики, оказывающих услуги по управлению спросом на электрическую энергию. Количество отобранных заявок составило 353, а суммарная мощность – 1302 МВт.
В 2023 году в целом по оптовому рынку электрической энергии и мощности Российской Федерации количество заявок сократилось до 66, а суммарная мощность снизилась до 388 МВт [19]. Графики нагрузки промышленных потребителей уже выравнены в результате внедрения двухставочной модели рынка с часовым планированием нагрузки. Дальнейшее изменение суточного графика маловероятно. У промышленных потребителей отсутствуют экономические стимулы к ценозависимому снижению потребления электрической энергии из-за особенностей технологических процессов, а также доли электрической энергии (мощности) в затратах конечной продукции. Более вероятным сценарием является ввод графиков отключения (ограничения) потребления электрической мощности промышленными потребителями с целью ликвидации угрозы аварийных ситуаций в энергосистеме.

Графики аварийного ограничения/отключения

Графики ограничения потребления, аварийного и временного отключения электроэнергии разрабатываются ежегодно и применяются в случае возникновения или угрозы возникновения аварийных электроэнергетических режимов.
Существуют следующие основные виды графиков ограничения и отключения [20]:

• графики ограничения потребления электрической энергии (ГОПЭ) применяются в случае возникновения дефицита топлива (падение эксплуатационных запасов топлива на электростанциях ниже десятидневной величины) или гидроресурсов;
• графики ограничения потребления электрической мощности (ГОПМ) применяются в случае возникновения угрозы нарушения баланса между производством и потреблением электрической мощности и дефицита мощности;
• графики временного отключения потребителей электрической энергии (ГВО).
  Графики ГОПМ и ГВО формируются на расчетную температуру воздуха, которая для Московской энергосистемы составляет минус 26 °C (табл. 4).
  В Московской энергосистеме под ГОПМ по Х очереди подпадают потребители мощностью 166,5 МВт, а под ГВО – потребители мощностью 328,4 МВт при расчетной температуре воздуха.

Режим «выходного дня»

Альтернативой отключению (ограничению) потребления промышленных потребителей является объявление режима «выходного дня». Сравнение суточных графиков потребления электрической мощности в энергосистемах г. Москвы и Московской области для рабочих и выходных дней необходимо проводить для одинаковых среднесуточных температур наружного воздуха. Для сравнения выбирались рабочие и выходные дни, расположенные максимально близко друг к другу.
Сравнение графиков потребления электрической энергии (мощности) в энергосистеме г. Москвы в рабочие и выходные дни в 2022 году.
На рис. 7 представлен график суточного потребления электрической мощности в энергосистеме г. Москвы 20 и 22 января 2022 года при температуре воздуха около минус 4 °C.

Суточные минимумы потребления электрической мощности в энергосистеме г. Москвы 20 и 22 января 2022 года практически совпадают. В табл. 5 приведено сравнение графиков потребления электрической мощности в энергосистеме г. Москвы 20 и 22 января 2022 года.

Потребление электрической мощности в энергосистеме г. Москвы в выходной день 22 января 2022 года составляет 91,5 % от суточного максимума в рабочий день 20 января. Требуемый регулировочный диапазон в выходной день на 24 % ниже, чем в рабочий.
Максимальная скорость изменения нагрузки на 45 % ниже в выходной день. Потребление электрической энергии в выходной день на 7,5 % ниже, чем в рабочий.
На рис. 8 представлен график суточного потребления электрической мощности в энергосистеме г. Москвы 17 и 19 июля 2022 года при температуре воздуха около 18 °C.

Суточные минимумы потребления электрической мощности в энергосистеме г. Москвы 17 и 19 июля 2022 года практически совпадают. В табл. 6 приведено сравнение графиков потребления электрической мощности в энергосистеме г. Москвы 17 и 19 июля 2022 года.
Потребление электрической мощности в энергосистеме г. Москвы в выходной день 17 июля 2022 года составляет 89,2 % от суточного максимума в рабочий день 19 июля. Требуемый регулировочный диапазон в выходной день на 27 % ниже, чем в рабочий. Максимальная скорость изменения нагрузки на 43 % ниже в выходной день. Потребление электрической энергии в выходной день на 8,2 % ниже, чем в рабочий. Объявление режима «выходного дня» позволяет оптимизировать суточный график потребления гарантирующими поставщиками, которые реализуют электроэнергию населению, малому и среднему бизнесу.

Новогодние праздники

Потребление электрической мощности в новогодние праздники ниже, чем в рабочие и выходные дни, при одинаковых температурах воздуха. Среднесуточная температура воздуха в г. Москве ниже минус 20 °C за период с января 2015-го по февраль 2026 года была зарегистрирована 13 раз, из них десять раз (табл. 7) во время новогодних праздников, два раза в выходные и один раз в рабочий день.

Холодные пятидневки со средней температурой воздуха ниже минус 20 °C за последние десять лет наблюдались в 2017 и 2024 годах во время новогодних праздников. Таким образом, новогодние праздники необходимо рассматривать как механизм управления спросом на электрическую энергию (мощность) в ЕЭС России. Целесообразно, прежде чем поднимать вопросы о сокращении продолжительности новогодних праздников, определить риски локальных и системных аварий в системах электро-, тепло-, газо- и водоснабжения.

Выводы

1. Исторический максимум потребления электрической мощности в Московской энергосистеме (21 128 МВт) был достигнут 3 февраля 2026 года при температуре наружного воздуха минус 17,9 °C, что значительно выше расчетной температуры минус 26 °C.
2. При низких температурах наружного воздуха потребление электрической мощности в Московской области из-за роста нагрузки на электроотопление примерно на 1000 МВт выше, чем в г. Москве. При высоких температурах наружного воздуха потребление электрической мощности в г. Москве из-за роста нагрузки на электрокондиционирование примерно на 1500 МВт выше, чем в Московской области.
3. Существует широкий спектр прогнозов: от потепления на 1–5 °C до малого ледникового периода в результате как снижения солнечной активности, так и остановки теплых течений в Северной Атлантике. Все климатические прогнозы предполагают значительные отклонения от средних температур в результате волн тепла и холода.
4. Климатическая модель, рассматривающая рост температуры в результате антропогенных выбросов парниковых газов, не может объяснить потепление в первой половине ХХ века. Климатическая модель, рассматривающая изменение климата на Земле как результат исключительно изменения солнечной активности, не может объяснить выход из ледникового периода. Климатическая модель, рассматривающая два источника энергии (энергию Солнца и эндогенную энергию Земли), может объяснить механизм выхода из ледникового периода, но требует дальнейшей разработки.
5. В условиях неопределенности климатических прогнозов управление спросом является инструментом повышения надежности энергоснабжения. Системным решением выравнивания графика нагрузки промышленных предприятий было внедрение двухставочной модели рынка с часовым планированием потребления. Системным решением изменения графика нагрузки гарантирующими поставщиками (население, малый и средний бизнес) является введение режима «выходного дня». Эффект для энергосистемы г. Москвы превысит 700 МВт при температуре наружного воздуха минус 4 °C.
6. Вклад ценозависимого потребления (рынок системных услуг) и графиков ГОПМ и ГВО значительно уступает вкладу системных решений.
7. Новогодние праздники необходимо рассматривать с точки зрения управления спросом в энергосистеме.

Сообщение Управление спросом как инструмент повышения надежности энергоснабжения в условиях неопределенности климатических прогнозов появились сначала на Энергетическая политика.