Теплоэнергетика, 2022, № 10, стр. 5-16

РАЗРАБОТКА СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ ТЭК

Численность населения, темпы роста ВВП и другие основные показатели базового сценария правительственного Прогноза социально-экономического развития России до 2036 г. [10] были скорректированы по данным [11] на период до 2024 г. Их экстраполяция до 2050 г. с использованием комплекса моделей SCANER [12] позволила сформировать базовый сценарий развития экономики России (табл. 1), определить тенденции изменения энергоемкости ее экономики (рис. 1) и базовую динамику внутреннего спроса России на первичную энергию и электроэнергию до 2050 г. Эта информация использована при оптимизации базового сценария развития мировых энергетических рынков до 2050 г. [13] для определения экономически эффективных направлений, размеров и равновесных цен российского экспорта основных видов топлива.

Рис. 1.

Динамика изменения энергоемкости ВВП мира и России в базовом и интенсивном сценариях (данные МЭА за 2000–2020 гг., далее прогноз ИНЭИ РАН). Россия, сценарий: 1 – базовый; 2 – интенсивный; 3 – мир; 4 – Организация экономического сотрудничества и развития (Европа); 5 – Китай

По данным о внутреннем и внешнем энергопотреблении России и ценах на топливо и энергию разработан базовый сценарий развития производства топлива и энергии для обеспечения потребностей страны и на экспорт. Из опыта предыдущих исследований [14] экспертно оценено возможное замедление роста ВВП страны с конца 20-х годов⁴⁴ XXI в. до 2050 г. при переходе от базового сценария к ускоренной декарбонизации и определен спрос на электрическую, тепловую энергию и основные виды топлива для первой версии интенсивного сценария развития ТЭК страны. Важно отметить, что интенсивный сценарий сформирован при допущении о сохранении на существующем уровне поглощающей способности лесов и предполагает сильное снижение физических объемов эмиссии парниковых газов от использования органического топлива. По этим данным оптимизирован сценарий ускоренной декарбонизации к 2050 г. мировых энергетических рынков [12] и определены эффективные направления, размеры и цены российского экспорта основных видов топлива.

По полученным параметрам энергетического экспорта и внутреннего энергопотребления России оптимизирована первая версия интенсивного сценария развития топливно-энергетического комплекса и определены динамика внутренних цен на топливо и электроэнергию, объемы инвестиций в развитие отраслей ТЭК и размеры их вклада в ВВП страны. Его сравнение с динамикой вклада ТЭК в ВВП по базовому сценарию показало, что разница между ними замедлит развитие экономики России меньше, чем было принято при разработке первой версии интенсивного сценария.

Чтобы учесть не только прямой вклад в ВВП России, но и мультипликативные эффекты перехода к низкоуглеродному развитию, для первой версии интенсивного сценария развития ТЭК на агентских моделях [15] разработан интенсивный сценарий развития экономики страны [16] (табл. 1). Для него рассчитано потребление энергии и оптимизирована вторая (итоговая) версия интенсивного сценария производства топлива и электроэнергии. Для нее уточнены размеры инвестиций в развитие ТЭК и его вклада в национальный ВВП, а также объемы выбросов парниковых газов отраслями ТЭК и энергетическим хозяйством отраслей экономики России.

ХАРАКТЕРИСТИКА СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ ТЭК

Итеративные расчеты показали, что с конца 20-х годов XXI в. интенсификация декарбонизации России к 2050 г. уменьшит на 20%, по сравнению с базовым сценарием, размеры фонда потребления и на 21% объемы ВВП страны, что равносильно потере в 30–50-е годы трех лет развития экономики. Постепенное введение платы за выбросы парниковых газов и увеличение использования ветровой и солнечной энергии⁵⁵ вдвое ускорят уменьшение энергоемкости ВВП (см. рис. 1). В результате если в базовом сценарии объемы потребления всех видов первичной энергии вырастут на 19% к 2050 г., то в интенсивном сценарии после их роста на 4% к 2035 г. объемы потребления опустятся к 2050 г. на 2% ниже уровня в 2019 г. (табл. 2).

Главным потребителем первичной энергии в России останутся электростанции⁶⁶. Их доля возрастет с 38.6% в 2019 г. до 43% в 2050 г. по базовому сценарию (при сокращении вдвое расхода топлива котельными) и до 56% по интенсивному сценарию при уменьшении расхода энергоресурсов остальными потребителями, кроме сырьевых и нетопливных нужд (рис. 2).

Рис. 2.

Направления потребления первичной энергии в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях. 1 – коммунальные нужды; 2 – транспорт; 3 – сырьевые и нетопливные нужды; 4 – производственные нужны; 5 – котельные; 6 – электростанции

Доминирующим видом первичной энергии на внутреннем рынке России в базовом сценарии останется самое чистое топливо – природный газ, а в интенсивном его доля в энергопотреблении снизится до 46% при росте доли неуглеродных энергоресурсов с 10.6% в 2019 г. до 40% в 2050 г. и многократном уменьшении потреблении угля (рис. 3).

Рис. 3.

Потребление основных видов первичной энергии в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях. 1 – НВИЭ; 2 – атомная энергия; 3 – гидроэнергия; 4 – уголь; 5 – жидкое топливо; 6 – газ (природный и попутный)

Прогнозы внутреннего потребления энергии использованы в расчетах сценариев развития мировых энергетических рынков [12] для оптимизации объемов российского экспорта топлива (см. табл. 2, рис. 4). К 2030 г. объемы экспортируемого Россией топлива вырастут согласно базовому сценарию на 6%, по интенсивному – на 2%, а затем к 2050 г. опустятся ниже уровня 2019 г. на 9% в базовом и на 25% в интенсивном сценариях. При доминировании нефтяного экспорта в базовом сценарии экспорт газа к 2050 г. вдвое сократит отставание от него, а в интенсивном газ и нефть потеряют рынок пропорционально – при шестикратном уменьшении объемов экспорта угля.

Рис. 4.

Энергетический экспорт России по видам топлива в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях. Топливо: 1 – уголь; 2 – нефтепродукты; 3 – нефть; 4 – сжиженный природный газ; 5 – газ сетевой

Прогнозы по объемам внутреннего и внешнего потребления энергоресурсов формируют базовый и интенсивный сценарии производства первичной энергии (см. табл. 2, рис. 5). В обоих сценариях в течение всего прогнозного периода доминирует газ (природный и попутный): его доля увеличится с 41.1% в 2019 г. до 48% в 2035–2050 гг. по базовому сценарию и до 54% в 2035–2040 гг. по интенсивному сценарию со снижением до 44% к 2050 г. Доля нефти (с газовым конденсатом) в производстве первичной энергии (38.5% в 2019 г.) к 2050 г. в обоих сценариях снижается – до 31% в базовом и до 33% в интенсивном сценариях. Более быстрыми темпами происходит сокращение добычи угля – с 15.3% в 2019 г. до 11% в базовом и до 3% в интенсивном сценарии к 2050 г.

Рис. 5.

Производство первичной энергии в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях. 1 – НВИЭ; 2 – атомная энергия; 3 – гидроэнергия; 4 – уголь и прочие твердые виды топлива; 5 – нефть и газовый конденсат; 6 – природный газ

Органическое топливо замещают экспоненциально растущие (рис. 6) неуглеродные энергоресурсы в электроэнергетике [13] и теплоснабжении: их доля (5.1% в 2019 г.) к 2050 г. согласно базовому сценарию удвоится, а согласно интенсивному – возрастет в 4 раза. Доминирование в неуглеродных ресурсах атомной энергии (68% в 2019 г.) уменьшится к 2050 г. до 65% в базовом и до 56% в интенсивном сценарии, а доля гидроэнергии (22.8% в 2019 г.) сократится до 13 и 9% соответственно. Доля нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ) увеличится с 9.1% в 2019 г. до 23% по базовому и до 35% по интенсивному сценарию.

Рис. 6.

Производство неуглеродной энергии в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях. 1 – НВИЭ; 2 – атомная энергия; 3 – гидроэнергия

Для этой динамики изменения объемов добычи, транспортировки и переработки топлива и производства электроэнергии⁵ рассчитаны необходимые размеры инвестиций (рис. 7). В базовом сценарии они достигнут максимума в 2041–2045 гг. и опустятся к 2050 г. до уровня 2026–2035 гг., а в интенсивном сценарии в целом за период будут на 20% меньше. Доля ТЭК в объемах инвестиций России сократится с 26.5% в 2019 г. [18] до 24% в базовом и до 26% в интенсивном сценарии в 2031–2035 гг. и, соответственно, до 12 и 13% в 2045–2050 гг.

Рис. 7.

Пятилетние капиталовложения в отрасли ТЭК России по базовому (I) и интенсивному (II) сценариям, млрд дол. 2019 г. 1 – неуглеродная энергетика; 2 – ТЭС и электросети; 3 – угольная промышленность; 4 – газовая отрасль; 5 – нефтяная отрасль

Размеры вклада отраслей ТЭК в ВВП страны (рис. 8) вырастут к 2035 г. на 38% в базовом и на 34% в интенсивном сценарии, а затем к 2050 г. снизятся (относительно уровня 2019 г.) до 96 и 55% соответственно. Топливные отрасли внесут менее половины вклада в ВВП, а доминировать будет электроэнергетика с быстрым ростом вклада неуглеродной генерации. Доля отраслей ТЭК в ВВП увеличится с 19.5% (2019 г.) до 22% в базовом и до 24% в интенсивном сценарии в 2025 г. и затем снизится к 2050 г. до 8 и 5% соответственно. Таким образом, уже с 30-х годов XXI в. декарбонизация мировой энергетики “избавит” Россию от пресловутого “ресурсного проклятья”.

Рис. 8.

Годовой вклад отраслей ТЭК в ВВП России по базовому (I) и интенсивному (II) сценариям. 1 – электроэнергетика; 2 – угольная промышленность; 3 – газовая отрасль; 4 – нефтяная отрасль

Рассчитанный выше прямой вклад отраслей ТЭК в ВВП страны дополнят их мультипликативные эффекты в других отраслях экономики. Главные из мультипликативных эффектов:

заказы на продукцию машиностроения и строительства при инвестировании развития отраслей ТЭК (см. рис. 7);

использование заработанной при экспорте топлива валюты для покупки дефицитных товаров и услуг для других отраслей экономики;

сдерживание динамики роста внутренних цен на топливо (особенно на газ, в том числе благодаря компенсации затрат внутреннего рынка частью экспортной выручки) и электроэнергию (подробнее см. [17]).

Как было отмечено ранее, уменьшение мультипликативных эффектов ТЭК обусловило не менее половины отставания развития экономики России по интенсивному сценарию относительно базового.

СЦЕНАРИИ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ

Для рассмотренных сценариев развития ТЭК по нормативам Международной группы экспертов по изменению климата рассчитаны объемы выбросов парниковых газов отраслями ТЭК и энергохозяйством потребителей (рис. 9). В 2019 г. эти объемы оказались меньше официальных данных (2119 млн т СО₂ (экв.)⁷⁷ [7]) на часть выбросов ПГ в сельском хозяйстве (метан от продуктов жизнедеятельности животных) и от свалок бытовых отходов.

Рис. 9.

Выбросы парниковых газов и их состав в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях развития энергетики России. 1 – СО₂ от газового топлива; 2 – СО₂ от нефтетоплива; 3 – СО₂ от твердого топлива; 4 – метан; 5 – прочие газы

В базовом сценарии выбросы ПГ отраслями ТЭК и энергетикой потребителей увеличатся на 4% к 2040 г., а затем уменьшатся на 2% к 2050 г. В интенсивном сценарии выбросы парниковых газов начнут снижаться уже после 2025 г. и опустятся до 43% относительно объемов выбросов парниковых газов в России в 1990 г. Среди источников эмиссии доминируют природный и попутный газы, которые в базовом сценарии дадут 53–55% общего объема вклада энергетических источников эмиссии. В интенсивном сценарии объемы выбросов парниковых газов к 2050 г. уменьшатся на 30%, а вклад газа в их объем увеличится до 69% (см. рис. 9). Доля эмиссии ПГ от использования угля к 2050 г. сократится с 24% (2019 г.) до 20% в базовом и до 10% в интенсивном сценарии.

Отрасли ТЭК дали 44.8% объемов эмиссии парниковых газов в России в 2019 г. Доля ПГ к 2050 г. уменьшится до 43% в базовом сценарии и вырастет до 47% в интенсивном, где абсолютный объем выбросов ПГ от ТЭК будет на 36% меньше, чем в 2019 г. (рис. 10). Следующий по крупности источник парниковых газов – транспорт (20.3% в 2019 г.) – в базовом сценарии к 2050 г. увеличит абсолютный объем выбросов ПГ на 12% и свою долю в суммарной эмиссии до 24%, а в интенсивном сценарии сократит объем выбросов в 1.75 раза, снизив долю в общей эмиссии до 19%. Промышленность и коммунальная энергетика в обоих сценариях уменьшат вклад в выбросы парниковых газов, а в интенсивном сценарии по промышленности их объемы к 2050 г. сократятся в 6 раз (см. рис. 10).

Рис. 10.

Выбросы парниковых газов энергетикой России по основным видам хозяйственной деятельности в базовом (I) и интенсивном (II) сценариях. 1 – отрасли ТЭК; 2 – промышленная энергетика; 3 – транспорт; 4 – коммунальная энергетика; 5 – прочее

В табл. 3 для сравнения приведены основные параметры рассмотренных сценариев и доступные данные⁸⁸ по инерционному и целевому сценариям Стратегии низкоуглеродного развития РФ (СНУР) [2]. Видно, что инерционный сценарий в СНУР близок по параметрам к базовому сценарию авторов настоящей статьи (ИНЭИ), а целевой сценарий СНУР – к интенсивному сценарию.

В обоих сценариях СНУР объемы ВВП страны вырастут к 2030 г. на 37%, что на 5% больше, чем в базовом прогнозе Министерства экономического развития России [10]. Это опережение роста ВВП после 2030 г. исчезло в инерционном сценарии (объем ВВП увеличится всего в 1.4 раза к 2050 г.), но сохранилось до 2050 г. в целевом (низкоуглеродном) сценарии СНУР: по нему ВВП увеличится в 1.8 раза, несмотря на неизбежное снижение размеров экспортной выручки и рост затрат на низкоуглеродное развитие страны. Очевидно, что такое содержание сценариев СНУР в части развития экономики России не позволяет судить о цене декарбонизации энергетики страны.

В инерционном сценарии СНУР выбросы парниковых газов в России увеличатся на 27% к 2030 г. и уменьшатся на 9% к 2050 г. При этом 460 млн т выбросов ПГ будет предотвращено благодаря использованию безуглеродных технологий, на что потребуется 18 трлн руб. В целевом сценарии СНУР выбросы увеличатся на 3% к 2030 г. и уменьшатся к 2050 г. на 14% от уровня 2019 г.

При малом различии объемов выбросов парниковых газов в 2019 и 2030 гг. в базовом сценарии ИНЭИ они увеличатся на 4% к 2040 г. и затем уменьшатся на 2% к 2050 г. Это потребует 28 трлн руб. инвестиций в освоение технологий сокращения эмиссии ПГ на 430 млн т СО₂ (экв.). В интенсивном сценарии объемы выбросов ПГ уменьшатся к 2050 г. в 1.75 раза, в том числе на 1265 млн т СО₂ (экв.) вследствие реализации низкоуглеродных технологий стоимостью 79 трлн руб. (см. табл. 3). При близких затратах и объемах использования неуглеродных технологий Россия, согласно интенсивному сценарию ИНЭИ, по меньшей мере на 10 лет быстрее перейдет к низкоуглеродному развитию, чем по целевому сценарию СНУР. Одна из причин – необоснованная амбициозность принятой в [2] динамики роста экономики страны.

Экстраполяция сложившейся в интенсивном сценарии тенденции уменьшения объемов выбросов парниковых газов отраслями ТЭК и энергетическим хозяйством потребителей топлива при условии сохранения в перспективе существующих оценок поглощающей способности лесов показывает высокую достоверность (R² = 0.993) достижения Россией углеродной нейтральности в 2057–2058 гг. (рис. 11).

Рис. 11.

Возможные сроки достижения Россией углеродной нейтральности по СНУР и прогнозам ИНЭИ РАН. Сценарий: 1 – интенсивный; 2 – базовый; 3 – целевой; 4 – инерционный; 5 – поглощение СО₂ лесами

При экстраполяции сложившейся в целевом сценарии СНУР тенденции уменьшения объемов выбросов парниковых газов при условии сохранения существующих объемов поглощающей способности лесов и болот [535 млн т СО₂ (экв.) в 2019 г.] становится очевидным, что углеродная нейтральность в стране достижима лишь после 2070 г. Предусмотренное в СНУР увеличение к 2050 г. объемов поглощения до 1200 млн т СО₂ (экв.) позволит приблизить сроки достижения нейтральности к 2065 г., но это на 10 лет дальше полученных в интенсивном сценарии ИНЭИ.

ВЫВОДЫ

1. Отсутствие необходимой полноты научных обоснований того, что антропогенная эмиссия парниковых газов – главная причина текущего потепления климата планеты, порождает подозрения в политико-экономической ангажированности доминирующей в мире концепции декарбонизации энергетики. Россия присоединилась к соответствующим международным соглашениям, но, естественно, заинтересована в минимизации связанных с декарбонизацией затрат и ущербов.

2. Разработаны весьма оптимистичный базовый сценарий развития до 2050 г. экономики и энергетики России и его модификация при интенсивной декарбонизации страны. Их сравнение определяет:

темпы и объемы свертывания добычи и переработки нефти и особенно угля;

страхующую процесс декарбонизации динамику роста и последующего снижения объемов добычи и использования газа;

темпы углубления электрификации страны и ускорения развития электроэнергетики;

приемлемые объемы и структуру производства энергии на неуглеродных источниках.

3. Сравнение базового и интенсивного сценариев по необходимым объемам инвестиций в ТЭК и размерам вклада его отраслей в ВВП страны показало, что в интенсивном сценарии с 2030-х годов ТЭК теряет ведущую роль в экономике России, доминирование по вкладу в экономику переходит в ТЭК от топливных отраслей к электроэнергетике, а полученная динамика снижения объемов энергетических выбросов парниковых газов позволит сократить их до уровня углеродной нейтральности к концу 50-х годов XXI в. (при сохранении существующей поглощающей способности лесов).

4. Декарбонизация энергетики замедлит на три года (относительно базового сценария) рост экономики России в 2030–2050 гг. и ее цена для завершения энергетического перехода будет еще выше.

5. После завершения исследования и подготовки статьи произошел слом геополитической ситуации. Он серьезно замедлит развитие экономики и энергетики России, отодвинув на несколько лет актуальность перехода страны к низкоуглеродному развитию и, возможно, изменив осознание причин потепления климата планеты. Но сохранится актуальность изложенной в статье методологии и использованных средств исследования, а также полученных количественных оценок влияния основных факторов энергетической (в том числе низкоуглеродной) политики на энергетику и экономику России.