Введение. Экономические проблемы в мире и проблемы экологии, а также требования четвертого энергетического перехода, вызывают рост новой энергетики, основанной на широкомасштабном использовании возобновляемых  энергоресурсов планеты: солнечного излучения, ветра, потоков воды,                      геотермальной энергии и энергии биомассы [1–8]. Эти тенденции отражены в «Энергетической стратегии России на период до 2035 года» [9]. В качестве стратегических целей использования ВИЭ и местных видов топлива в этом документе определены:- модернизация и развитие энергетики (комплексная модернизация нефтепереработки, единой энергетической системы, развитие «умных сетей», децентрализованной генерации, комплексная модернизация теплоснабжения и др.);- повышение энергетической эффективности экономики страны;- развитие внутренней энергетической инфраструктуры;- повышение доступности (по цене, наличию и надежности) и качества энергетических товаров и услуг (за счет внедрения технологических стандартов, снижения издержек компаний энергетического сектора, эффективного госрегулирования, модернизации инфраструктуры).По существующим оценкам, технический ресурс ВИЭ (преобладающую долю в котором имеет потенциал использования энергии солнца и энергии ветра) составляет не менее 4,5 млрд т у.т. в год, что более чем в четыре раза превышает объем потребления всех топливно-энергетических ресурсов России [2, 3]. Экономический потенциал ВИЭ зависит от существующих экономических условий; стоимости, наличия и качества запасов ископаемых топливно-энергетических ресурсов; региональных особенностей и т.д. Указанный потенциал меняется во времени и должен специально оцениваться в ходе подготовки и реализации конкретных программ и проектов по развитию ВИЭ (с учетом комплексной оценки их конкретного вклада в достижение указанных стратегических целей).Вопрос бесперебойного электроснабжения удаленных населенных пунктов актуален во многих странах мира, но особенно в России [7, 9]. Современные автономные гибридные энергоустановки (АГЭУ), а именно объединение солнечных электростанций (СЭС) с ветроэнергетическими установками (ВЭУ), в сочетании с дизельными электрическими станциями (ДЭС) обеспечивают не только увеличение количества вырабатываемой электроэнергии, но, что особенно важно, обеспечивают бесперебойное электроснабжение потребителей за счет комбинации ВИЭ и покрытия недостающей энергии ДЭС. В условиях севера России, в том числе северных районов Красноярского края, при отсутствии достаточного солнечного излучения, то есть полярной ночи, это особенно актуально. АГЭУ начинают успешно применяться в качестве автономных источников электроэнергии, позволяя снизить ее себестоимость за счет экономии потребляемого топлива и средств бюджетного субсидирования его поставки в отдаленные уголки России [6, 7]. Используя традиционный способ генерации, в сочетании с ВИЭ АГЭУ положительно влияет на экологию, снижая выбросы в атмосферу продуктов сгорания нефтепродуктов. Гибридная энергетическая система является отличным решением для электрификации отдаленных сельских районов, где расширение энергосистемы, как правило, является технически нереализуемым и неэкономичным. Анализ показывает, что современное развитие конструкций АГЭУ имеет следующие тенденции [10]:– повышается надежность электроснабжения за счет установки интеллектуальной системы управления генерацией и потребления электрической энергии, а также производства энергии от разных ВИЭ;– уменьшается расход дизельного топлива;– повышаются удельные показатели выходной мощности солнечных модулей (СМ) не только в дневное, но в ночное время, за счет поиска сочетаний новых материалов для их производства, что приводит в конечном счете к увеличению КПД СМ и снижению удельных массогабаритных показателей (кг/Вт; кг/кВт.ч), кроме того, использование новых материалов увеличивает срок службы СМ;  – увеличивается выработка электрической энергии СЭС за счет совершенствования устройств ориентирования СМ в пространстве, а также за счет использования устройств концентрации солнечной радиации; - повышается мощность и выработка электрической энергии СЭС путем управления режимами работы оборудования СЭС, например, при учете метеообстановки. В статье [5] рассмотрен технико-экономический аспект целесообразности использования АГЭУ мощностью 30 кВт в системах электроснабжения сельскохозяйственного производства и быта в                   условиях Сибири, показывающий, что себестоимость электроэнергии, произведенной СЭС, в 3,5 раза ниже себестоимости электроэнергии, производимой ДЭС, что позволяет снизить себестоимость электроэнергии, производимой АГЭУ в целом. При этом срок окупаемости СЭС при замене существующей ДЭС на АГЭУ составляет 10–15 лет при общем сроке службы СЭС 25 лет. В настоящее время в Сибири, в том числе и в Красноярском крае, ведется массовое строительство и внедрение СЭС и АГЭУ мегаваттного класса [5, 6]. В подтверждение вышесказанного можно привести АГЭУ, построенную в Красноярском крае в п. Тура Эвенкийского муниципального района (рис. 1–2) суммарной мощностью 14,1 МВт (мощность СЭС составляет 2,5 МВт; СЭС включает в себя 6 тыс. СМ) [6].   Рис. 1. АГЭУ в п. Тура [6]   Рис. 2. Поселок Тура [6] Экономия дизельного топлива на АГЭУ п. Тура за счет использования СЭС составляет до 12 % [6], следовательно, и срок службы дизельных генераторов (ДГ) ДЭС будет продлен на указанные проценты. На основании вышеизложенного целесообразным становится рассмотрение вопроса применения дифференцированного социального тарифа на электрическую энергию при реализации проекта электроснабжения от АГЭУ мегаваттного класса северных населенных пунктов Красноярского края.Цель исследования.  Обоснование областей применения автономных гибридных энергетических установок для районов Крайнего Севера с возможностью установления дифференцированного социального тарифа для бытовых потребителей.Материалы и методы исследования. В основе исследования лежит процесс моделирования технико-экономических показателей СЭС и АГЭУ и обоснование применения дифференцированного социального тарифа на электрическую энергию при учете их режимов работы в условиях северных районов Красноярского края. Результаты исследования и их обсуждение. Село Ванавара – сельское поселение в составе Эвенкийского                          муниципального района Красноярского края [11]. Ванавара расположена на берегу реки Подкаменная Тунгуска в устье реки Ванаварка. Расстояние до краевого центра города Красноярска составляет 685 км, до районного центра Тура –                      485 км. Площадь 727,6 га. Население 2890 человек (эвенки, русские, другие национальности). В настоящее время электроснабжение потребителей с. Ванавара осуществляется от ДЭС.Объединение ДЭС с СЭС для формирования автономной гибридной системы электроснабжения с. Ванавара может обеспечить более экономичные, экологически чистые и надежные поставки электроэнергии при любых условиях спроса по сравнению с раздельным использованием таких систем. Одним из наиболее важных вопросов в этом типе гибридной системы электроснабжения являются рациональные параметры АГЭУ для удовлетворения всех потребностей с. Ванавара в электроэнергии с возможными минимальными инвестиционными и эксплуатационными затратами. Для обоснования параметров АГЭУ произведен анализ потребителей, составлены графики нагрузки для четырех сезонов (зима, весна, лето, осень) [12].                   В графиках нагрузки (рис. 3) преобладают бытовые потребители, то есть жилой сектор и социально значимые объекты.   Рис. 3. График нагрузки с. Ванавара [12] Для определения параметров СЭС в составе АГЭУ с. Ванавары в соответствии с математической моделью прихода солнечного излучения на произвольно-ориентированную поверхность для любого региона России, предложенной томскими учеными [13], получены значения суммарного солнечного излучения, поступающего на СМ СЭС, наклоненные под углом 56 град. с ориентацией на юг по месяцам года в разрезе суток (табл. 1). На основе полученного среднесуточного суммарного солнечного излучения и смоделированного графика нагрузки по методике, изложенной в [3], производен расчет и выбор оборудования СЭС и ДЭС. Области применения АГЭУ в значительной степени будут определяться себестоимостью электрической энергии, произведенной АГЭУ. Альтернативным вариантом автономной системы энергоснабжения с. Ванавара рассматривался вариант, в котором используется только ДЭС. Таблица 1Суммарное солнечное излучение в с. Ванавара, Вт/м2        м ч123456789101112000000000000010000000000002000000000000300000403500000400002016015022000050003014026025612316000600471203403673562451030007001602504504584383562581500803328033554058754745835610221092615045645858562360557844818898231010022054056861664764660557826819816811236345595617655675665626598405378286124154686466686956856726456245544753951324034359962565667566862958948737820414111216446575615647644568458287198541520143349443575623599448366104980160291603255355875373462681415017005024044645842823512300018000118336367346123150001900020136260246200000200000181601200000021000004025000002200000000000023000000000000  В качестве сравниваемых вариантов приняты следующие комплекты оборудования:• ДЭС:- дизель-генератор (ДГ) АД-500С-Т400-1РМ15C Cummins (Китай) мощностью 500 кВт в количестве 5 единиц (стоимость 1 ед. 6 983,300 тыс. руб.) (один ДГ находится в резерве) [14];- ДГ АД-2000С-Т400-1РМ15 Cummins (Китай) мощностью 2000 кВт в количестве 4 единиц (стоимость 1 ед.                     39 703 тыс. руб.) [15];- номинальная мощность установки  10 МВт;• АГЭУ:- ДГ АД-500С-Т400-1РМ15C Cummins (Китай) мощностью 500 кВт в количестве 5 единиц;- ДГ АД-2000С-Т400-1РМ15 Cummins (Китай) мощностью 2000 кВт в количестве 2 единиц;- солнечный модуль SilaSolar 360 Вт в количестве 10032 шт. [16];- занимаемая площадь СМ (ориент.) 8 258 м²;- сетевой инвертор SOFAR 225KTL-HV 3-фазы в количестве 16 шт. [17].Покрытие графика нагрузки потребителей АГЭУ осуществляется от ДЭС в комбинации с использованием СЭС (без использования аккумуляторных батарей большой емкости для аккумуляции электрической энергии). Расчет выработки электрической энергии, произведенной СЭС, производился по методике, изложенной в [18], а от ДЭС по методике, представленной в [19].На основе потребности в электрической энергии потребителей с. Ванавара по месяцам определяется объем производства электрической энергии от ДЭС. Соотношение графиков нагрузки с. Ванавара и генерации электрической энергии СЭС представлено на рисунке 4. Данный анализ генерации и потребления является основной расчета себестоимости электроэнергии от ДЭС и СЭС. Как показывают графики, объем выработки электрической энергии ДЭС может быть определен как разность между потребностью электрической энергии и генерацией СЭС по месяцам.Предлагается использовать соотношение выработки электрической энергии комбинированной генерации, представленной на рисунке 4, для расчета дифференцированного тарифа для потребителей по месяцам года. Очевидно, что в летнее время тариф на электрическую энергию можно снизить, что обеспечит социальный эффект. Расчет предлагаемой величины тарифа осуществляется на основе расчета себестоимости электрической энергии.    Рис. 4. График покрытия нагрузки с. Ванавара с помощью СЭС  Сравнение себестоимости электроэнергии, произведенной СЭС и ДЭС. Расчет себестоимости электрической энергии, произведенной СЭС и ДЭС в составе АГЭУ, проводился в электронных таблицах EXCEL по методике, изложенной в статье [5]. Результаты расчета представлены в таблице 2. Таблица 2 Основные технико-экономические характеристики ДЭС ПоказательВеличина Установленная мощность, кВт10 000 Выработка электроэнергии, кВт.ч11 483 251 Капиталовложения, тыс. руб.273 157 185 Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.  (в т.ч. амортизация, техническое обслуживание, ГСМ, ремонт и пр.)422 066 735  Себестоимость ДЭС, руб/кВт.ч(при стоимости дизельного топлива в с. Ванавара 72 руб/л)36,75   Себестоимость производства электрической энергии от ДЭС определяется затратами на приобретение и доставку дизельного топлива. Это обстоятельство наиболее актуально для условий северных районов Красноярского края (учитывая высокие затраты на доставку и хранение в этом регионе). Выведем среднюю комбинированную себестоимость по временам года в соответствии с энергопотреблением и солнечным излучением:  Cсредкомб=И∑ДЭС+И∑СЭСWДЭС+WСЭС,                                                                         где     И∑ДЭС  – суммарные издержки на ДЭС, руб.;И∑СЭС  – суммарные издержки на СЭС, руб.;WДЭС ,WСЭС  – выработка энергии ДЭС и СЭС, кВт∙ ч.   По факту издержки ДЭС на амортизационные отчисления, затраты на текущий ремонт, затраты на обслуживание ДЭС и прочие затраты на эксплуатацию являются постоянными, в том числе все издержки СЭС. Но затраты на ГСМ будут меняется в зависимости от солнечного излучения. Технико-экономические показатели системы электроснабжения с. Ванавары от АГЭУ представлены в таблице 3.  Таблица 3 Основные технико-экономические характеристики АГЭУ ПоказательВеличина12Установленная мощность, кВт10 000В т.ч.: ДЭС6 500           СЭС3 500Годовая выработка электрической энергии, кВт.ч11 483 251В т.ч.: ДЭС8 371 570Окончание табл. 3 12           СЭС3 111 681Капиталовловжения, руб.797 073 874В т.ч.: ДЭС137 372 380           СЭС659 701 494Годовые эксплуатационные расходы, руб/год330 570 097В т.ч.: ДЭС298 590 495           СЭС31 979 602Себестоимость электрической энергии, руб/кВт.ч 28,8В зависимости от времени года:зимой32,7весной 11,5летом6,05осенью12,2  Капитальные вложения в АГЭУ выше, чем в автономную систему электроснабжения на основе ДЭС, при этом обеспечивается снижение годовых эксплуатационных расходов и в конечном счете снижение себестоимости электроэнергии. Величина себестоимости электроэнергии, рассчитанная по периодам года, доказывает возможность применения дифференцированного социального тарифа на электрическую энергию. Размер тарифа на электроэнергию формируется на основании величины себестоимости производства электроэнергии и планируемой нормы прибыли. На основании рассчитанных значений себестоимости предлагается для бытовых потребителей установить льготный социальный тариф в летние месяцы, который будет покрывать величину издержек, на его величину предлагается установить ниже среднего значения тарифы на уровне 7–9 руб/кВт∙ ч, что позволит снизить величину бюджетных дотаций.Заключение. На основании анализа потребителей с. Ванавары составлены графики нагрузки для четырех сезонов (зима, весна, лето, осень), которые послужили обоснованием параметров ДЭС установленной мощностью 10 МВт, состоящей из четырех ДГ мощностью 500 кВт, четырех ДГ мощностью 2000 кВт и АГЭУ, включающей СЭС, состоящей из СМ мощностью 360 Вт в количестве  10032 шт. установленной мощностью 2,5 МВт и сетевых инверторов в количестве 16 шт. Проведенный анализ графиков покрытия нагрузки двух исследуемых вариантов автономного электроснабжения с. Ванавара от ДЭС и АГЭУ показал, что максимальное энергопотребление бытовыми потребителями составляет 1 389 912 кВт.ч в январе, а минимальное 478 488 кВт.ч – в июле.  В соответствии с режимами работы оборудования ДЭС и АГЭУ определена выработка электрической энергии от ДЭС и СЭС. Среднегодовая выработка электрической энергии в первом варианте составляет 11 483 251 кВт.ч. Во втором варианте выработка электроэнергии от ДЭС равна 8 371 570 кВт.ч, а от СЭС – 3 111 681 кВт.ч, что составляет 27 %. Себестоимость электрической энергии в первом варианте при электроснабжении от ДЭС составляет 36,75 руб/кВт.ч. Во втором варианте себестоимость зависит от времени года и составляет зимой 32,7 руб/кВт.ч, весной – 11,6, летом – 6,05, осенью – 12,2 руб/кВт.ч. На основе расчета себестоимости производства электроэнергии оценена возможность применения дифференцированных социальных тарифов для бытовых потребителей при применении автономных гибридных энергетических установок для районов Крайнего Севера, что позволит снизить величину бюджетных дотаций.