2017

Smart Grid. Сети с умом

Оборудование большинства электрохозяйств в Российской Федерации имеет достаточно высокий процент износа. Чтобы решать задачи, которые всегда были приоритетными для энергетики, – а это повышение качества и надежности электроснабжения, снижение аварийности, эксплуатационных затрат и т.д. – необходимы инвестиции в инфраструктуру. Причем не просто серьезные, а масштабные: для городов размером с Ижевск счет идет на сотни миллионов рублей, а для городов-миллионников – уже на миллиарды. Инвестиционные программы должны опираться на новейшие технологии самодиагностики, анализа и отчетности – это так называемые SMART (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology). Некоторые эксперты называют Smart Grid (умные сети) Интернетом энергии, подразумевая при этом взаимопоток электричества и информации, позволяющий диагностировать систему в режиме on-line. Их внедрение неизбежно для электроэнергетики.

На пути к умной энергетике

В США в конце XX века из-за глобальных аварий в энергетической системе, связанных с повреждением оборудования, миллионы людей оставались без электроснабжения – это и послужило точкой отсчета для прогрессивного развития технологий Smart Grid. Де-юре термин впервые был оформлен в законодательном акте об энергетической независимости и безопасности США в 2007 году.

Smart Grid переводится с английского как «умная сеть». В России аналогичным понятием является «интеллектуальная электроэнергетическая система», или «активно-адаптивная сеть». Сегодня это грандиозная стратегия развития электроэнергетики, включающая в себя множество понятий, таких как Smart Metering (интеллектуальный учет), Smart City (умный город), цифровая подстанция, ВИЭ (возобновляемые источники энергии) и др. Таким образом, эта технология охватывает систему генерации электроэнергии, структуру и конфигурацию электрических сетей, автоматизированную информационно-измерительную систему учета электроэнергии, связь между объектами, автоматическую систему управления, релейную защиту. Исходя из этого, по масштабам стратегических целей технологию Smart Grid можно смело сравнить с планом ГОЭЛРО (государственный план электрификации РСФСР).

Интенсивный прогресс в усовершенствовании «умных сетей» является естественным этапом эволюции электроэнергетической системы, который обусловлен ростом потребностей потребителей и технологическим прогрессом в области компьютерных и информационных технологий. Стратегия, направленная на замену существующих источников электроэнергии на альтернативные источники, снижение энергопотребления, а также обеспечение мегаполисов качественной и надежной электроэнергией – это и есть основная социально-экономическая предпосылка развития технологии Smart Grid.

Электроинтеллектуализация мира

Потребность в электроэнергии растет с каждым годом, что не может не сказаться на качестве и надежности электроснабжения. А эти показатели сегодня приобретают ключевое значение – в мире увеличивается количество высокотехнологичных производств, оснащенных цифровыми приборами и оборудованием, чутко реагирующих на скачки напряжения. Соответственно увеличиваются требования к ресурсоснабжающим организациям, которые решают поставленные вопросы с помощью технологии «умных сетей».

Сегодня большинство стран активно пытаются интегрировать Smart Grid в энергетику и экономику. Так, в 2009 году Министерству энергетики США были выделены 4,5 млрд долларов на осуществление мер, предусмотренных главой XIII «Законодательного акта об энергонезависимости и безопасности» от 2007 года. Средства были направлены, в частности, на развитие и внедрение интеллектуальных сетей и разработку ряда национальных программ в этой области. Так, программа инвестиционных грантов была разработана для ускорения модернизации сети и стимулирования инвестиций в «интеллектуальные» технологии. В результате ее реализации в общей сложности 99 проектов получили финансовую помощь в размере 50% от общего объема капиталовложений.

Для того чтобы показать, что комплекс существующих и новых концепций в области «интеллектуальных» сетей может быть новаторски применен и интегрирован в существующую энергосистему, была создана демонстрационная программа. Она доказывала возможность реализации проектов по модернизации сетей в техническом и экономическом аспектах.Кроме того, на обучение персонала в области интеллектуальных сетей Министерство энергетики США в 2010 году выделило 100 млн долларов. В рамках проекта по подготовке квалифицированных кадров в области умной энергетики предусмотрено обучение 30 тыс. сотрудников.

В Китае с ускорением процесса индустриализации и урбанизации увеличивается энергопотребление в пиковые часы. Вместе с тем учащаются случаи несанкционированного доступа к энергоресурсам, что создает трудности в управлении и мониторинге энергосистемы. По этой причине в КНР активно развиваются технологии smart metering (интеллектуальный учет), которые помогают дистанционно контролировать параметры поставляемых энергоресурсов с целью обнаружения и регистрации отклонений в результате хищения электроэнергии. На сегодня Китай имеет одну из самых развитых систем интеллектуальных счетчиков в мире, в 2015 году их количество составляло 340 млн. Правительство КНР в течение 2011-2015 годов потратило на развитие энергосистемы 1,5 трлн юаней, планируя к 2020 году создать полностью функционирующую систему Smart Grid, которая охватит всю страну.

В Европе работы по внедрению интеллектуальных сетей начались с 2004 года, когда от производителей электротехнического оборудования и научных центров поступило предложение о создании технологической платформы для электрических сетей будущего. Согласно мировым тенденциям, сегодня в европейских странах наиболее активно развиваются технологии Smart Grid, связанные с альтернативными (возобновляемыми) источниками энергии, управлением энергообъединениями с помощью технологии WAMS (система мониторинга переходных режимов), «умные измерения» и микросети.

Уровень внедрения технологий Smart Grid в разных странах ЕС неодинаков. Наибольшее распространение технология «умных сетей» получила в Италии, Дании, Норвегии, Швеции и Финляндии. Так, например, в Дании значительная часть генерации приходится на энергию ветра, что составляет 40% в общем энергобалансе. При этом основной проблемой энергосистемы страны является обеспечение гибкого управления сезонными изменениями объемов энергопотребления и колебаниями производства электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Для решения этой задачи в 2012 году разработан проект интеллектуального города Калуннборга, который наглядно демонстрирует оптимизацию использования ВИЭ, децентрализацию производства электроэнергии и возможность управления энергопотреблением для обеспечения максимальной энергоэффективности города. Проект показал, что использование гибкости энергосистемы за счет участия потребителей может привести к удешевлению электроэнергии, вырабатываемой ветровыми установками. В дополнение к этому Правительство Дании планирует стопроцентный переход на возобновляемые источники энергии в транспортном и электроэнергетическом секторах к 2050 году.

В 2011 году в результате аварии на АЭС «Фукусима» Япония, которая всегда была энергодефицитным регионом, где старались использовать все возможности для снижения энергозатрат, оказалась в серьезном энергетическом кризисе. По этой причине Министерством экономики, торговли и промышленности Японии было принято решение инвестировать значительные средства в энергетику страны. На внедрение интеллектуальных технологий в 2014 году было выделено 3,8 млрд долларов, что на 29% больше, чем в 2013 году. Также Правительство Японии финансирует четыре крупных проекта интеллектуальных городов в Киото, Йокогаме, Тойоте и Китакюсю, которые направлены на разработку модели интеллектуального города за счет совместных действий жителей этих городов, частных компаний и муниципальных органов управления. В рамках проектов используются системы энергетического менеджмента, которые осуществляют управление и визуализацию энергопотребления на уровне бытовых потребителей. В результате внедрения новых технологий в городах на 3,6% снизилась пиковая нагрузка энергосистемы.

Разумная энергетика. Российский путь

По данным Минэнерго РФ, одной из ключевых задач России в настоящее время является поэтапная интеллектуализация энергосистемы. На сегодня министерством разработан проект энергетической стратегии России на период до 2035 года, основной целью которого является переход отечественного энергетического сектора через структурную трансформацию на качественно новый уровень. Также для решения задач, которые стоят перед отраслью, разработана «дорожная карта» «Энерджинет» Национальной энергетической инициативы, направленная на развитие интеллектуальной энергетики, которая рассчитана на 2016-2030 годы. В рамках «дорожной карты» планируется реализация пилотных проектов на основе имеющихся научно-технических заделов, разработка технологий для создания адаптивных инфраструктур и сервисов в энергетике, реализация пилотных проектов на базе нового пакета технологий, а также проведение исследований по темам создания самоорганизующихся инфраструктур и сервисов. В соответствии с документом на ближайшие 15-20 лет запланирован выход российских компаний в лидеры мирового энергетического рынка.

Первым одобренным проектом «Энерджинет» стал «Цифровой район электрической сети», который будет реализовывать компания «Янтарьэнерго» (Калининградская область). Основная цель проекта – создание пилотного кластера для отработки базовых технологий Smart Grid и последующее тиражирование инновационного опыта в сетевых компаниях ПАО «Россети. В результате комплексной автоматизации планируется снижение затрат на эксплуатацию оборудования и уменьшение потерь в сетях до 50%.

По словам заместителя генерального директора по развитию и реализации услуг ПАО «Россети» Константина Петухова, еще одним российским регионом, в котором будет реализован проект НТИ «Энерджинет» по созданию цифровой распределительной электросети нового поколения может стать Новгородская область. В июне 2017 года на прошедшем в Москве круглом столе «Умная инфраструктура Energynet как будущее российской экономики» он отметил, что за 5 лет объем потребления электроэнергии населения России вырос на 16%, при этом каждый потребитель желает минимизировать издержки, ищет разумный подход в энергопотреблении. Государство, в свою очередь, предъявляет энергетическим компаниям требования по снижению потерь и повышению качества электроэнергии. В связи с этим компании ищут новые возможности, чтобы соответствовать таким стандартам, прежде всего с технической стороны.

Еще один важный проект, при разработке которого учтена мировая практика создания «дорожных карт» Smart Grid, – Интеллектуальная энергетическая система России (ИЭСР), взаимоувязанная с НТИ «Энерджинет». Основная цель проекта – создание нормативно-правовой и нормативно-технической базы для перехода к интеллектуальной энергетике. В рамках ИЭСР в 2011 году на базе ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» создан опытный полигон «Цифровая подстанция». Основной задачей этого инновационного проекта является развитие основных информационно-технологических и управляющих систем подстанций на основе рационального использования возможностей современных технологий, а также организация всех потоков информации при решении задач мониторинга, анализа и управления в цифровой форме на основе протоколов МЭК (международная электротехническая комиссия).

Проект по построению интеллектуальных электрических сетей сегодня успешно осуществляется АО «Башкирская электросетевая компания» в Уфе. Его реализация должна обеспечить управляемость и наблюдаемость сети за счет инновационного подхода к автоматизации при реконструкции приблизительно 25% электрооборудования. Завершить реализацию проекта планируется до 2020 года. Срок окупаемости составит 9 лет. Рабочая группа по внедрению интеллектуальных энергетических систем Минэнерго РФ предложила тиражировать опыт Уфы в других субъектах Российской Федерации.

Реалии Удмуртии

Удмуртскую Республику интеллектуализация электроэнергетики пока задевает лишь по касательной. Нужно понимать, что для полной реализации технологии «умных сетей» необходимо техническое перевооружение действующих электроустановок, что требует больших финансовых затрат. Но большинство крупных игроков в республике работают над внедрением технологий Smart Grid. Планируются мероприятия в области автоматизации и удаленном контроле групп учета потребителей, что значительно повысит управляемость и наблюдаемость сети, а также снизит потери электроэнергии, которые в тех же распределительных сетях в Удмуртии меньше, чем в среднем по России, но больше, чем в Татарстане и Кировской области.

В 2011 году Филиалом «Удмуртэнерго» компании ПАО МРСК «Центра и Приволжья», например, в рамках пилотного проекта «Энергоэффективный объект» было установлено новое оборудование с элементами Smart Grid в поселке Каракулино, позволяющее контролировать точность и достоверность расчетов за потребленную электроэнергию с обеспечением сбора данных с приборов учета. Это дорогостоящий проект, выводы об эффективности которого пока делать рано, поскольку оборудован не весь поселок.

В АО «Ижевские электрические сети» разработан проект «Повышение энергоэффективности города за счет комплексной реконструкции распределительной сети, модернизации электрических сетей с внедрением технологий Smart Grid», основными целями которого являются повышение качества и надежности электроснабжения; снижение аварийности и эксплуатационных затрат в электрических сетях; повышение управляемости электросетевой инфраструктурой; снижение потерь, повышение прозрачности при учете потребления. Полная поэтапная реализация проекта, рассчитанного на пять лет, позволит обеспечить управляемость и наблюдаемость всей энергосистемы при модернизации не более 30 процентов оборудования. В сентябре 2017 года в его рамках в Ижевске на улице Молодежной был модернизирован распределительный пункт, на котором было установлено оборудование, позволяющее диспетчеру удаленно контролировать параметры сети для ведения оптимального режима работы, а также дистанционно управлять оборудованием. От надежности работы этого РП зависит электроснабжение множества социально значимых объектов города: поликлиник, школ, магазинов, жилых домов, поэтому внедрение оборудования с элементами Smart Grid, а также мониторинг состояния параметров сети, позволит своевременно выявить аварийную ситуацию и сократит перерыв в электроснабжении потребителей.

Да, в Удмуртии пока нет крупномасштабного проекта, инициированного Минэнерго РФ. Но на локальном уровне, внутри организаций, планируются инвестиции в инновационные проекты, направленные на оснащение энергообъектов новейшим оборудованием, которое в будущем позволит проще интегрировать технологию Smart Grid в инфраструктуру электрохозяйства.

Вектор развития «умных сетей»

В развитых странах уже несколько лет успешно внедряются и достаточно эффективно работают «умные сети» и даже «умные города», вводится система Demand Response – управление спросом, под которой понимается изменение структуры энергопотребления в ответ на стимулы, получаемые от системных операторов. При этом для ряда стран первостепенными задачами являются повышение эффективности электроснабжения и уменьшение потерь электроэнергии. В их числе и Российская Федерация, которая пока находится на начальном этапе формирования интеллектуальных сетей.

Действительно, создание умной энергетики в России является приоритетной задачей, для решения которой необходима координация работы всех участников процесса производства и потребления электроэнергии. Драйвером и основным инициатором перехода к технологии Smart Grid, конечно, является государство, цель которого – развитие интеллектуально-технологического потенциала энергетики, повышение энергоэффективности и надежности электроэнергетической системы страны в целом.

Для того чтобы реально оценивать перспективу внедрения «умных технологий» в этой сфере, необходимо учитывать огромные размеры нашей страны, протяженность высоковольтных линий электропередачи, малое количество возобновляемых источников электроэнергии и многие другие факторы. Небольшими, но верными шагами Россия движется на пути к интеллектуальным сетям: разработаны проекты, изучается успешный опыт других стран, применяются новейшие технологии.

Smart Grid – вектор развития электроэнергетики, философия которого направлена на решение системных проблем. Это направление включает огромный комплекс мероприятий. Их интенсивность зависит от возможностей и условий, в которых работают сетевые компании. Поэтому четкого прогноза, когда наступит эпоха «умных городов», сегодня не даст никто.

При подготовке материала использовались данные с сайтов: minenergo.gov.ru, energystrategy.ru, bashes.ru, so-ups.ru, www.mrsk-cp.ru, www.izhes.ru, market.elec.ru, esco.co.ua, energynet.ru, www.rosseti.ru.

Максим Владыкин


Комментировать




Александр Макаров. Подразделение высшей степени надежности

...

Екатерина Шумкова: «Присоединение ВТБ24 к ВТБ позволит объединить лучшие практики двух банков»

...

Андрей Безруков: "Сейчас мы имеем дело с «больной империей»"

...

Олег Гринько: «Я меняюcь, и страна начинает меняться с меня»

...

Яндекс.Метрика
www.izhevskinfo.ru
Купол
Полиграф
Пресс-Тайм
Управление Госэкспертизы
Разработка сайта - "Мифорс" / Дизайн-студия "Мухина"