Дмитрий Гуджоян,
генеральный директор ОАО «МРСК Центра»
Среди
главных государственных стратегических ориентиров
энергетической стратегии России на период до 2030 года
является создание устойчивой национальной инновационной
системы в сфере энергетики для обеспечения российского
топливно-энергетического комплекса высокоэффективными
отечественными технологиями и оборудованием,
научно-техническими и инновационными решениями в объемах,
необходимых для поддержания энергетической безопасности
страны. К числу основных проблем в сфере «Электроэнергетика»
отнесена проблема создания высокоинтегрированных
интеллектуальных системообразующих и распределительных
электрических сетей нового поколения в Единой энергетической
системе России (интеллектуальные сети — Smart Grids).
Концепция
Классическая электроэнергетическая система представляет
собой систему электрических генераторов связанных линиями
электропередачи, распределительными устройствами и
трансформаторными подстанциями с потребителями электрической
энергии (электроприемниками) и объединенных общим режимом.
Цель энергосистемы является обеспечение потребителей
достаточным количеством мощности и электрической энергии для
удовлетворения их потребностей с приемлемым уровнем
экономики, надежности и качества. Энергетическая система не
приспособлена к быстрым серьезным изменениям режима работы в
широком диапазоне, даже если это требует экономическая
целесообразность, ввиду ограниченности функциональных
возможностей ее элементов с жестко фиксированными
эксплуатационными характеристиками.
Единственный реальный вариант решения на сегодняшний день
проблем изменения заданных характеристик заключается в
инвестировании значительных средств в необходимый узел
энергосистемы, что очевидно, не является самым рациональным
с точки зрения экономической эффективности, т.к. средний
срок окупаемости крупных электроэнергетических проектов
составляет десятилетия, а средний период возврата вложений в
проект потребителя, ради которого эти инфраструктурные
изменения замышляются, составляет 3-5 лет.
Концепция высокоинтегрированных интеллектуальных
системообразующих и распределительных электрических сетей
нового поколения должна эффективно удовлетворять динамично
изменяющиеся потребности потребителей, без ущерба для
экономики, надежности и качества предоставляемых услуг.
Выделяются несколько ключевых преимуществ интеллектуальных
сетей перед традиционными:
1. Надежность электроснабжения. С помощью цифровой
информации, автоматизированного управления и автономных
систем, Smart Grid обеспечивает надежное электроснабжение с
меньшим количеством коротких отключений.
2. Охрана и безопасность. Smart Grid постоянно контролирует
себя, чтобы обнаружить или обезопасить себя от небезопасных
ситуаций, которые могут снижать высокую надежность и
безопасность эксплуатации. Функция защиты информации
встроена во все системы. Кибербезопасность обеспечивается
для всех операций, включая мониторинг физического объектов
производства. Также предусматривается защита частной жизни
для всех пользователей и клиентов интеллектуальной сети.
3. Энергоэффективность. Smart Grid является более
эффективной, обеспечивая уменьшение общего потребления
электроэнергии, снижение пикового спроса, снижение потерь
электроэнергии. Система реализует способность
автоматического снижения нагрузки конечных потребителей
вместо ввода в работу новых генерирующих мощностей (конечно,
при условии добровольного согласия потребителя участвовать в
регулировании нагрузки за соответствующие экономические
льготы).
4. Окружающая среда. Smart Grid является «зеленым» объектом.
Это поможет сократить выбросы парниковых газов (ПГ) и других
загрязняющих веществ за счет уменьшения выбросов от
неэффективных источников энергии, поддерживает
возобновляемые источники энергии. Кроме того, интегрирование
в систему электрических транспортных средств (или иных
устройств с емкими аккумуляторами) позволяет реализовать
функцию «хранения» электрической энергии в сети для покрытия
пиковых нагрузок.
5. Экономическая эффективность. Smart Grid предлагает прямые
экономические выгоды. Клиенты, имея информацию о стоимости
энергетических ресурсов, имеют ценовой выбор и, на основе
полученной информации, способны принимать решения об
уменьшении или исключении лишних расходов.
Таким образом, концепция интеллектуальных сетей (Smart Grids)
должна быть реализована в разных частях
электроэнергетической системы.
Важной частью такого внедрения являются:
- Автоматизация подстанций;
- Изменение метрологической инфраструктуры и расширение метрологических функций;
- Интеграция телекоммуникационных и электроэнергетических систем;
- Автоматизация распределительной сети;
- Энергоменеджмент.
Реализация
Следует отметить, что на сегодняшний день не предложена
реализация полной концепции интеллектуальной сети в России.
Продвижение вперед концепции интеллектуальной сети требует
изменения среди многих элементов энергосистемы. И успех во
многом зависит не только от таких краткосрочных шагов как
установка новых счетчиков и повышение эффективности поставки
электроэнергии. Это также зависит от серии долгосрочных мер,
таких как развитие силовой электроники и устройств на их
основе, прежде всего различного рода сетевых управляемых
устройств (гибкие системы передачи переменного тока — FACTS)
для повышения пропускной способности линий и обеспечения
устойчивой работы энергосистемы при различных возмущениях,
широкое развитие распределенной генерации и возобновляемых
источников электроэнергии. При этом различные технологии
интеллектуальной энергосистемы входят на рынок с различной и
скоростью. Некоторые элементы, например «умные счетчики»,
внедряются достаточно быстро. Другие важные составляющие,
такие как накопление или хранение электрической энергии в
сети продвигаются намного более медленно.
Другим препятствие комплексной реализации концепции
интеллектуальной энергосистемы сложность перенастройки
взаимоотношений субъектов электроэнергетики, поскольку ее
внедрение затрагивает всех непосредственных участников
(физических и юридических лиц любой формы собственности)
процессов выработки, передачи, распределения, потребления,
покупки и продажи электрической энергии. Соответственно,
масштабы такого проекта соизмеримы с масштабами создания
новой электроэнергетической системы, а глубина его
проработки и детализация до каждого отдельного
электроприемника. Одной из ключевых частей умной электросети
является «умный потребитель» электроэнергии.
Внедрение таких
технологий связано с решением двух критических вопросов,
которые позволят по новому взглянуть на отношения
потребителя и энергетической компании:
1. обеспечение потребителя технологией двухстороннего
контроля, которая может помочь управлять заявленной пиковой
мощностью;
2. реализация динамического ценообразования на розничном
рынке электрической энергии, стимулирующая потребителей к
изменению их привычных графиков электрических нагрузок.
Таким образом, большое значение в реализации проекта
интеллектуальной сети зависит от конечного потребителя и его
желания пользоваться предоставленными возможностями.
Несмотря на то, что целью реализации проекта
интеллектуальных сетей является улучшение качества
электрической энергии и повышение надежности
электроснабжения, в сложившихся условиях на уровне
потребителя можно наблюдать реальное нежелание принятия этих
концепций. Поэтому в целом реализация такого проекта
сопряжена со значительными трудностями: технологическими,
ресурсными, нормативно-правовыми и др. Однако, есть попытки
частичного внедрения элементов интеллектуальных сетей, в
которых практические приложения этих технологий применяются
обособленно. Как правило, это связано с применением
разработок одного или группы производителей в отдельных
системах или на отдельных объектах.
Для примера рассмотрим,
какие технологии интеллектуальных сетей нашли практическое
применение в системах передачи, распределения и потребления
электрической энергии:
— телеуправление различными системами приемников
электроэнергии (например, системами уличного освещения, а
так же внутреннего или наружного освещения для зданий);
— автоматизация низковольтных сетей;
— продвинутая контрольно-измерительная инфраструктура;
— автоматизация подстанций;
— применение гибких линий для управления режимом
электрических сетей;
— хранение энергии в сети.
Все эти технологии, кроме последней, в той или иной мере
были реализованы на отдельных объектах. Апробация таких
систем доказала их превосходство по сравнению с
классическими технологиями, даже в случае частичного их
использования.
Основными конкурентными преимуществами
технологий интеллектуальных сетей, которые они показали во
время работы, являются:
— местное измерение и мониторинг:
— удаленные измерения и контроль;
— мультиинформационное измерение и мониторинг;
— управляемые измерения и мониторинг;
— общее улучшение качества электрической энергии;
— низкие эксплуатационные расходы;
— минимизация дорогостоящих визуальных осмотров системы;
— автоматический учет времени и параметров работы
конкретного оборудования для своевременного проведения
профилактических ремонтов;
— снижение потерь электрической энергии, улучшение
экологической обстановки, минимизация светового и шумового
загрязнения;
— лучший уровень надежности и безопасности;
— быстрая реакция на изменение внешних условий;
— быстрый и легкий доступ к базе данных системы.
Таким образом, внедрение технологий умной сети повышают
надежность и качество обслуживания и имеют экономическую
целесообразность по долгосрочным расчетным показателям, хотя
и приводят к значительному увеличению затрат в краткосрочной
перспективе. Такое применение в целом показывает
положительных эффект, однако достичь значительной
эффективности при раздельном и несогласованном применении
даже самых прогрессивных технологий затруднительно.
Внедрение интеллектуальных сетей является многогранной
проблемой. Инвестиции, государственное регулирование,
бизнес-модели, обучение потребителей, интеграция
телекоммуникационных и электроэнергетических систем, а как
следствие и кибербезопасность. Но вызовы, которые стоят
перед современной Россией, должны преодолеваться на основе
современной инфраструктурной базе соответствующей времени, а
не на технологиях 19-20 веков. Поэтому последовательное
внедрение успешных технологий Smart-Grids в Российскую
электроэнергетическую систему должно быть поступательным и
вписываться стратегическую концепцию создания эффективных
высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и
распределительных электрических сетей нового поколения.
Конкретные шаги
Инновационность и энергоэффективность стали
основополагающими направлениями развития российской
экономики. ОАО «МРСК Центра» активно включилось в этот
процесс. В частности, в компании реализуется проект «Умный
город — умные сети», который в 2011 году получил
международный статус. В рамках этого проекта оформлено
энергетическое побратимство между городами Белгород, где
стартовал «Умный город», и Сан-Диего (США). Параметры этого
сотрудничества закреплены в Меморандуме о взаимопонимании
между ОАО «МРСК Центра», правительством Белгородской
области, компанией San Diego Gas & Elektrik и офисом мэра
Сан-Диего.
В апреле 2012 года делегация ОАО «МРСК Центра» посетила с
рабочим визитом Сан-Диего. Состоявшиеся переговоры главным
образом были посвящены развитию пилотной версии проекта «Smart
Grid», которая может объединить два города единой
технологией интеллектуальной микросети, построенной на
основе научных достижений России и США в областях
энергоэффективности и энергосбережения. Представителям ОАО «МРСК
Центра», впервые в России реализовавшим перспективные идеи
интеллектуализации управления передачей и распределением
электроэнергии, управления наружным электрическим
освещением, естественно, было, каким опытом поделиться с
американскими коллегами. Ведь созданная специалистами МРСК
Центра «умная сеть» в Белгороде является интегрированной
безопасной и надежной системой, охватывающей генерацию,
транспорт, распределение и потребление электроэнергии,
способной принимать и передавать энергию конечному
потребителю при минимальном участии человека. Она может
взаимодействовать с потребителями, в реальном времени
предоставляя им необходимую информацию о нагрузке и качестве
электроэнергии. «Умная сеть» — это массив технологий и
инструментов, начиная от интеллектуальных счетчиков и
заканчивая использованием солнечной энергии, эффективность
которого обеспечивается оперативным учетом энергоданных и
основывается на применении передовых средств мониторинга,
коммуникации, анализа и динамического управления. Этот
массив призван уменьшить финансовые затраты и обеспечить
экономию электроэнергии, а также наладить взаимодействие
между коммунальными службами и их клиентами.
Американские энергетики, побывавшие с визитом в Белгороде,
смогли воочию в этом убедиться. Гости МРСК Центра посетили в
белгородском филиале компании Центр обслуживания клиентов,
Центр обработки данных, Контакт-центр и Центр управления
сетями, где познакомились с различными направлениями
деятельности и уровнем автоматизации бизнес-процессов.
Коллег из США заинтересовали как технические особенности
функционирования «умных сетей», так и механизмы работы с
клиентами, принципы и методы отработки обращений
потребителей.
Альтернативы нет
По мнению экспертов, развитие системы интеллектуальных
электросетей в масштабах России приведет к уменьшению потерь
электроэнергии на 25% и обеспечит экономию энергоресурсов в
объеме 34-35 кВт/ч в год, что в денежном выражении составит
порядка 50 миллиардов рублей ежегодно. В таком контексте
вопрос «есть ли альтернатива развитию интеллектуальных сетей
в нашей стране?» звучит однозначно риторически.
