59.36 € 69.72

От аналога к цифре, или как работают умные сети

От аналога к цифре, или как работают умные сети

К 2050 году численность населения Земли вырастет, по данным ООН, на 2,5 млрд человек и приблизится к отметке в 10 млрд. Уже сейчас предприятия и государственные органы внедряют технологические решения, которые позволяют эффективно использовать различные ресурсы. Это касается и электрогенерации, где применение цифровых технологий позволит существенно сократить потери в сетях. В этом уже убедились компании из сферы российской электроэнергетики, ведь износ сетевой инфраструктуры, по некоторым оценкам, составляет 70%. 

По оценкам руководства компании Schneider Electric, из-за стремительного роста численности населения Земли, уже к 2050 году будет потребляться на 50% больше электроэнергии, чем сейчас. Сопутствующей проблемой может стать повышение уровня выбросов углекислого газа в атмосферу.

Умные сети: появление термина

Наряду с ростом производства электроэнергии, предприятия и частные потребители к этому времени должны оптимизировать потребление этого ресурса. В оптимизации, несомненно, поможет реализация концепции Smart Grid.

Термин Smart Grid («умная сеть») впервые упоминается в 2003 году в работе Майкла Берра (Michael T. Burr) «Требования к надёжности будут управлять инвестициями в автоматизацию».

«Слабые места в энергосистеме могут быть сужены благодаря новым способностям передачи энергии и системам сетевого управления. Эти два направления, вероятно, получат грандиозные инвестиции в последующие года», - отмечалось в работе исследователя.

В докладе Майкл Берр также ссылался на исследования Electric Power Research Institute, сотрудники которого прогнозировали, что электронное управление в реальном времени заменило бы существующее электромеханическое распределительное устройство системы, позволив более оперативно контролировать работу цифровой сети.

Майкл Берр также отмечал следующие преимущества:

  • Объединение энергосистемы с системами коммуникаций создало бы «динамическую, интерактивную энергосистему», которая поддержит обмен информацией в режиме реального времен».

  • Расширенные измерения: замена старой системы учета на систему учета в режиме реального времени

  • Распределенные ресурсы: внедрение распределенной генерации позволит повысить надежность и производительность системы.

  • Эффективность использования энергии конечными устройствами потребителей: технологические достижения повысят эффективность конечного использования электроэнергии обеспечат более гибкое управление устройствами.

Формально определение умной сети появилось через несколько лет после доклада Берра. Оно было представлено в Законе США «Об энергетической независимости и безопасности», одобренном Конгрессом США в январе 2007 года. В пояснительной записке к нормативному документу было указано: «Политика США должна поддержать модернизацию электросетевой инфраструктуры, что приведет к увеличению уровня ее безопасности и эффективности». План мероприятий состоял из нескольких пунктов:

  • Использование умных сетей: более широкое использование цифровой информации и технологий оперативного управления и мониторинга, чтобы повысить надежность и эффективность электрогенерации;

  • Динамическая оптимизация сетевых операций и ресурсов, с обеспечением полной кибербезопасности;

  • Развертывание и интеграция распределенных ресурсов и генерации, включая возобновляемые ресурсы, внедрение «умных» технологий (в режиме реального времени, автоматизации, интерактивных технологий, которые позволяют оптимизировать физическую работу приборов и бытовой техники) для учета измерений, коммуникаций относительно операции по сети;

  • Предоставление клиентам (как частным, так и корпоративным) данных в режиме реального времени о потреблении ресурсов для оперативного контроля;

  • Обеспечение практически непрерывного управляемого баланса между спросом и предложением электрической энергии и т.д. 

Что такое Smart Grid?

Термин Smart Grid до сих пор не имеет в России четкого определения. Однако в нормативных документах России можно встретить определение «интеллектуальная электроэнергетическая система» (ИЭС). В целом, Smart Grid и ИЭС имеет следующие атрибуты: интегрированное использование энергосистемами цифровой технологии. Так, электроэнергетические компании имеют цифровую прослойку, которая является центром умной сети. Благодаря цифровым технологиям преобразуются бизнес-процессы.

Умная сеть – это сеть энергоснабжения, в которой передача электроэнергии происходит с использованием цифровых технологий. Активно задействуется анализ данных о потреблении, элементами такой системы может стать Big Data и предиктивная аналитика для своевременной профилактики оборудования и предотвращения аварийных ситуаций. Умные сети способны самостоятельно отслеживать потребление энергоресурсов, в автоматическом режиме распределять энергопотоки, чтобы избежать пиковых нагрузок и скачков напряжения. Инфраструктура Smart Grid взаимодействует друг с другом.

Сердцем умной сети по праву можно считать цифровые подстанции (ЦПС). ЦПС, в отличие от традиционных подстанций, оснащены информационно-технологическими и управляющими системами. Таким образом осуществляется взаимодействие (обмен данными) между ЦПС и другими сетевыми объектами.

ЦПС, как правило, включают в себя гибридный набор технологий: АСУ ТП, АСКУЭ (Smart Metering), автоматизированные измерительные системы контроля за технологическими параметрами подстанции и т.д. В итоге аналоговые сигналы оборудования сети преобразуются в цифровые, что трансформирует сеть в «умную».

Для передачи данных используются оптоволоконные кабели, что позволяет на порядок сократить использование обычных кабелей для трансформаторной подстанции.

Интеллектуализация электрификации

Сейчас в России износ сетевого комплекса достигает 70%, а потери электроэнергии в некоторых регионах могут составлять до 40%. Поэтому премьер-министр России Дмитрий Медведев поручил создавать в энергетической отрасли умные электрические энергосети. Отечественные эксперты оценивают рынок умных сетей в $800 млрд до 2035 года. Проекты по интеллектуальным сетям (EnergyNet) включены в Национальную технологическую инициативу. Первый замминистра энергетики Алексей Текслер рассказал, что одним из перспективных направлений EnergyNet станет «виртуальная электростанция».

«Это электронная система, состоящая из интеллектуальных коммутационных аппаратов, систем управления, учета энергии, оперативно-диспетчерского управления, которая в автоматическом режиме управляет сетью. Это позволит на четверть снизить стоимость владения сетью, не менее чем на 50% уменьшить потери электроэнергии и более чем на 70% снизить аварийность», - цитируют «Известия» Текслера. По его словам, первый этап проекта реализуется в Калининграде. 

Проект в Калининграде

В 2014 году «Янтарьэнерго» (Калининград) инициировало проект по внедрению «умных» сетей. В двух районах города энергетики создали систему распределенной автоматизации сетей. К существующей инфраструктуре были добавлены реклоузеры, которые позволяют без участия оперативного персонала автоматически находить и выделять повреждённый участок, сохраняя электроснабжение основной части потребителей.

Первые результаты проекта показали, что достаточно одного выезда аварийных бригад и до 49 минут, чтобы ликвидировать последствия аварий. Раньше на это уходило до пяти выездов для поиска места аварии и ликвидации нарушений. На эти мероприятия уходило около шести часов. Кроме того, при авариях сейчас отключается до 10 трансформаторных подстанций и максимум 900 жителей (ранее 20-30 подстанций и 3 тыс. человек). Элементами умной сети в Калининграде также стали умные счетчики. Так как опыт «Янтарьэнерго» уникален для России, то его планируют тиражировать по всей стране. 

Умные сети в Башкирии

Износ оборудования в Уфе до реализации проекта «умная сеть» составлял 50%.

Проекты, реализуемые «Башкирской электросетевой компании» (БЭСК) и Siemens с осени 2013 года, также, как и в Калининграде, уже сейчас позволили существенно сократить время обесточивания потребителей. Энергетики решили использовать концепцию SmartGrid, для чего обновили 512 наблюдаемых и 157 управляемых трансформаторных пунктов, а также проложили 350 км кабельных линий. Был построен и Центр управления сетями, сообщала «Независимая Газета».

Siemens использовал для реализации проекта:

  • устройство контроля состояния сети (позволяет обнаружить короткое замыкание и указать его направление, контролировать основные электрические параметры);

  • оборудование релейной защиты и автоматики (защита, автоматика  управление распределительными устройствами);

  • контроллеры (собирают сигналы о положении ключей и коммутационных аппаратов, а также о срабатывании защит и передают команды).

После реализации в некоторых районах Уфы концепции Smart Grid, на 70% сократились коммерческие, а на 30% - технологические потери. Завершить переход на интеллектуальную энергетику в городе планируют к 2019 году. И если до старта проекта коммерческие потери составляли 400 млн руб. ежегодно, то новая система позволит снизить потери и экономить до 500 млн руб. в год.

Подписаться на новости

Назад

Комментарии

Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Реклама на iot.ru