16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/270/459104.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (270) май 2015 года

Территории опережающего развития как точки роста в сфере интеллектуальной энергетики

В настоящее время в России формируется практика создания территорий опережающего развития. Создаются такие инновационные центры, как «Сколково» в Подмосковье, «Иннополис» в Татарстане, кампус Дальневосточного федерального университета на острове Русский во Владивостоке.

Готовится к выпуску закон о территориях опережающего социально-экономического развития (ТОР) на Дальнем Востоке.

Основная идея формирования ТОР состоит в создании условий для развития систем производства и жизнедеятельности нового техно-промышленного и социокультурного уклада.

По замыслу предусматривается создание новых производств, жилищной и социальной инфраструктуры «в чистом поле». Будет создаваться и новая энергетическая инфраструктура. Целесообразно при ее формировании ориентироваться на современные решения, обеспечивающие в перспективе новые возможности для бизнеса и населения данных территорий.



Переход к интеллектуальной инфраструктуре

В энергетике основным технологическим трендом является переход к интеллектуальной инфраструктуре. Поэтому в ТОР необходимо создавать энергетические системы нового поколения, построенные на основе технологической платформы интеллектуальных систем («smart grid»).

Учитывая инновационный характер данной платформы, целесообразно некоторые ТОР исходно планировать как плацдарм для технологического и социального экспериментирования в области интеллектуальной энергетики. Это позволит сформировать пакет передовых технологий, а также отработать регуляторные, организационные и бизнес-модели для обеспечения тиражирования данных технологий в стране и в мире.

Электрические сети приобретают новую роль – обеспечение клиентоориентированной, активной и адаптивной работы всей энергетики. Но для формирования исходной базы для перехода к интеллектуальной энергетике не хватает проверенного практикой пакета технологических и организационных решений. Только территории с опережающими формами деятельности могут стать плацдармом для формирования данной базы.

Основной вектор электроэнергетики направлен на извлечение наибольших эффектов не столько за счет обновления энергетических технологий, сколько за счет качественного изменения систем управления. А это значит, что ключевые изменения должны состоять в реинжиниринге процессов технологического управления и бизнес-процессов на основе их глубокой автоматизации, интенсивного использования современных информационно-коммуникационных технологий, насыщения сети активными элементами.

Наиболее перспективными для реализации на ТОР являются следующие функциональные области, характерные для интеллектуальных энергосистем:

• мониторинг и управление сетевыми активами;

• автоматизированные подстанции;

• коммуникационная инфраструктура;

• smart metering – «умный» учет и контроль;

• хранение энергии централизованное и распределенное;

• системы энергоменеджмента;

• инфраструктура электротранспорта;

• управление потреблением и генерацией абонентов;

• интеграция ВИЭ и распределенной генерации.

Для отработки новых подходов к социальным аспектам использования интеллектуальной энергетики целесообразно апробировать эти функциональные области в рамках ряда пилотных проектов.



Современная диспетчеризация

Обеспечение управления потреблением и генерацией абонентов представляется одной из ключевых задач, решение которой должна обеспечить активная, адаптивная и клиентоориентированная инфраструктура интеллектуальной сети.

Подобное управление позволяет потребителю гибко изменять потребление и генерацию в зависимости от цены на электроэнергию и / или различного рода стимулов, которые могут быть представлены сетевой компанией при участии в регулировании нагрузки. Такие условия обычно преобладают в период пиковой нагрузки или работы в условиях перегрузки. Управление потреблением и генерацией абонентов в нормальных режимах в пределах от 5 до 15 процентов от пиковой нагрузки в системе способствует получению дополнительной выгоды от сокращения потребности в дополнительных резервах и уменьшению в реальном времени цен на электроэнергию, а также сокращению потерь.

Сейчас отключение нагрузки производится диспетчерами при ручном управлении, а также при работе автоматической частотной разгрузки или автоматики регулирования напряжения. В сетях нового поколения потребление и генерацию абонентов можно регулировать и использовать этот резерв более интеллектуально.

Абоненты могут выступать не только в роли покупателей и / или продавцов электроэнергии, но и в качестве некой «виртуальной» электрической станции, предоставляющей системные услуги, способствующей повышению надежности.

Конечно, необходима детальная проработка моделей поведения абонентов перед их массовым применением.



Накопительные технологии

Накопители на сегодняшний день считаются самой многообещающей технологией по централизованному и распределенному хранению электроэнергии не только с технологической, но и с экономической точки зрения.

Они являются важнейшим элементом интеллектуальных сетей, которые могут выполнять ряд системных функций: выравнивание графиков нагрузки в сети (накопление электрической энергии в периоды наличия избыточной энергии и выдачу в сеть в периоды дефицита), повышение устойчивости нагрузки, обеспечение бесперебойного питания особо важных объектов, демпфирование колебаний мощности и т. п.

Использование накопителей в интеллектуальной сети позволяет исследовать и протестировать на практике различные механизмы их применения, которые можно будет использовать для распространения этих технологий в России.

Электротранспорт продолжает завоевывать популярность по мере повышения внимания к состоянию окружающей среды, а также удешевлению стоимости его производства. Использование электротранспорта может значительно снизить уровень выбросов парниковых газов и зависимость от запасов ископаемого топлива. Но он может стать значительным фактором роста потребления электроэнергии и, в зависимости от процесса зарядки и вариантов поведения потребителей, вызвать проблемы нестабильности потребления.

Часто территории опережающего развития (например, Сколково) проектируются как экологически чистые города, в которых создаются условия для эксплуатации и обслуживания электромобилей. Необходимо решить проблему времени подзарядки, поскольку длительное время подзарядки зачастую ведет к невозможности эксплуатации, а короткое время подзарядки создает перегрузки, особенно на уровне распределительных сетей. Для решения этой проблемы необходимо создать систему автоматизированного управления зарядными станциями электромобилей. Она призвана решить все вышеперечисленные проблемы за счет интеграции ее в общую интеллектуальную сеть.

Предполагается, что для ТОР будет характерно применение концепции энергопассивных и энергоактивных зданий, в идеальном случае не нуждающихся в энергии извне или генерирующие ее в объемах, превосходящих собственное потребление. Существенная часть потребляемой зданиями энергии будет генерироваться за счет возобновляемых источников, остальная – получена из сети и / или из источников распределенной генерации.

Сейчас наиболее активно развивающимся направлением ВИЭ в России являются системы солнечной генерации. Наиболее перспективным их типом представляются системы, применяемые в административных и производственных зданиях и жилых домах.

Для административных и производственных зданий ввиду совпадения временных интервалов наибольшей солнечной активности и точек максимума энергопотребления для данного вида сооружений, а также возможности использования больших площадей кровли и фасадов административных и производственных зданий для размещения солнечных панелей наиболее привлекательны системы солнечной генерации большой мощности без системы аккумулирования электроэнергии – с непосредственной выдачей электроэнергии в сеть. Электроэнергия, вырабатываемая солнечными генераторами, может максимально использоваться в течение рабочего дня, в период потребления ее производственными и технологическими процессами, снижая потребление энергии, подаваемой от сети.

Для индивидуальных и малоквартирных жилых домов максимумы электропотребления приходятся на время суток, характеризуемое низкой солнечной активностью. С учетом относительно невысокого уровня средней потребляемой электрической мощности для них наиболее привлекательны системы солнечной генерации небольшой мощности с подсистемой аккумулирования электроэнергии. Использование данного вида систем генерации позволит значительно (в процентном соотношении от общего электропотребления) уменьшить потребление от сети.

Применение указанных технологий позволит не только реализовать концепцию построения энергоэффективного города, но и испытать на практике различные перспективные системы солнечной генерации для их дальнейшего массового внедрения.



Инфраструктура интеллектуальной сети

Инфраструктура интеллектуальной сети должна быть привлекательна для частных инвестиций и использоваться большим количеством бизнес-субъектов для предоставления большего количества сервисов для большего количества клиентов. Она должна стать «системой систем», иметь возможность безболезненно расширяться при появлении новых объектов и новых сервисов, повышая свою полезность для всех своих пользователей. Главным назначением сетевой инфраструктуры должно быть обеспечение эффективного использования всех видов ресурсов для надежного, качественного и эффективного энергоснабжения потребителей энергии за счет гибкого взаимодействия ее субъектов (генерации, электрических сетей и потребителей).

Для обеспечения создания сложных инфраструктур («системы систем») с участием многих независимых субъектов практикуется создание эталонной архитектуры. Это гарантирует совместимость и эффективность совместной работы различных компонентов, ориентацию на перспективные требования пользователей инфраструктуры, использование наиболее передовых технологических решений.

Эталонная архитектура интеллектуальной сети определяется, прежде всего, информационно-коммуникационной составляющей, так называемым киберслоем. Это означает, что при большом разнообразии технологических решений на энергетическом уровне, при большом разнообразии бизнес-моделей и бизнес процессов, которые нельзя исходно посчитать и спланировать, необходимо создать информационно-коммуникационную инфраструктуру, которая будет связывать новые устройства и новые бизнес-сервисы и бизнес-модели в единую метасистему. Эталонная архитектура должна фиксировать определенные принципы построения кибер­слоя. Она определяет единый язык, на котором должны быть описаны такие системы; позволяет проектировать пилотные зоны перехода к интеллектуальным сетям, координировать вопросы, связанные со стандартизацией, а также является инструментом формирования требований к новым технологиям.

В отличие от сложившейся практики использования автономных проприетарных систем управления технологическими процессами, предполагается для создания интеллектуальной сети использовать открытую модульную архитектуру.

Была определена целесообразность создания единой системной платформы для создания интеллектуальных систем управления технологическими процессами. Основная задача такой системной платформы состоит в том, чтобы при помощи универсальных интерфейсов скрыть от прикладных систем особенности вычислительного и технологического оборудования, систем передачи информации и обеспечить гарантированную производительность системы при взаимодействии прикладных систем различного назначения и различных производителей. Такой подход позволил бы внедрить де-факто стандарты взаимодействия, обеспечить качество, быстродействие, надежность и кибербезопасность систем, а также облегчить комбинации решений на базе решений различных разработчиков.

Задача создания интеллектуальной сети должна решаться с применением новейших разработок в сфере электроэнергетики, информационных технологий, телекоммуникаций. Различные способы представления данных в этих разработках требуют, чтобы выбранная системная платформа использовала семантический подход к обработке данных.

Данная эталонная архитектура открывает хорошие возможности для кооперации многих участников при переходе к интеллектуальной энергетике. Но для практической реализации данного подхода нужны пилотные проекты, реализуемые на площадке с опережающей практикой, и специальная инновационная инфраструктура.

Электрические сети должны опережающим образом адаптироваться к изменениям требований пользователей, а также к масштабному применению разнообразных новых технологий, гарантируя:

• саморегулирование, непрерывный самоконтроль, самовосстановление отдельных элементов или участков сети после аварии;

• обеспечение качества электроэнергии, соответствующего требованиям современной высокотехнологичной экономики;

• поддержку и мотивирование потребителей быть активными участниками электроэнергетической системы;

• поддержку развития энергетических рынков (многообразие, быстротечность торговых операций);

• поддержку формирования новых рынков сервисов для различных пользователей;

• интеграцию в сеть всех типов устройств пользователей сетевых услуг;

• оптимизацию состава и повышение эффективности использования активов электросетевого комплекса и электроэнергетики в целом;

• обеспечение физической и кибернетической защищенности;

• ускорение и удешевление создания, эксплуатации и развития системы.

Одновременное полное выполнение всех этих требований само по себе является предельно сложной задачей. Но сети ТОР должны стать и прообразом будущих схем электроснабжения городов, платформой для рыночных, управленческих и технологических инноваций.

Поэтому при создании сетей должно использоваться максимальное число решений, работающих вместе надежно и эффективно. Они должны стать полигоном для испытания нового оборудования, приложений и решений на соответствие вышеизложенным требованиям и на возможность совместной работы. Сети должны использоваться для конфигурации и реконфигурации систем, созданных различными разработчиками. На основе данной платформы должны создаваться совместимые решения, отвечающие требованиям заложенных в принятой концепции интеллектуальных сетей.

Каждое из этих требований поддерживается определенной группой стейкхолдеров данного проекта. Процессы проектирования, разработки и эксплуатации системы должны сопровождаться постоянным обсуждением с ними, выработкой консенсусов решений.

Для поддержания подобной (достаточно сложной) кооперации необходимо создание специальной инновационной инфраструктуры, обеспечивающей разработку и апробирование новых технологий и технических решений, формирование экосистемы инновационного развития и системы управления знаниями, проверку интегрируемости и взаимодействия различного оборудования и программных систем разных производителей.



Инновационное ядро

Ядром данной инновационной инфраструктуры должен стать полигон с симуляторами энергетических систем (по примеру полигона, созданного в НТЦ ФСК ЕЭС) – программно-технический комплекс, предназначенный для разработки, проверки и отладки новых алгоритмов и программно-аппаратных средств управления элементами, технологическими комплексами, новым оборудованием, фрагментами энергосистемы и энергосистемой в целом.

Целесообразно обеспечить возможность использования для экспериментов части реальной сети (по примеру полигона, созданного компанией ERDF).

Использование предлагаемой эталонной архитектуры, а также полигона при создании интеллектуальных сетей ТОР позволит существенно снизить барьеры для входа на рынок новых решений, обеспечить здоровую конкуренцию, позволит создать условия для появления наиболее качественных и экономичных решений.

Немаловажной видится задача подготовки специалистов в области интеллектуальных энергосистем на базе вузов с использованием всех современных доступных технологий, которые не только должны изучаться, но и развиваться, разрабатываться и проходить первичную апробацию на территориях опережающего развития.

Поэтому важной частью создания инновационной инфраструктуры интеллектуальной энергетики в ТОР является формирование инновационных центров компетенций, которые будут на основе реализации специальной программы обучения, исследований, участия в инновационных проектах вырабатывать видение новой инженерной практики создания интеллектуальных энергетических систем. Очень важно таким образом организовать работу с молодыми кадрами, с различными вузами, научными организациями, чтобы в отрасли сложились новые компетенции. Для широкого распространения новой инженерной практики необходимо сформировать открытую базу знаний по требованиям и архитектуре, технологиям, стандартам и лучшим практикам. Кроме того, необходимо сформировать и сделать общедоступными соответствующие обучающие программы. Определенные наработки в данном направлении уже имеются в НТЦ ФСК ЕЭС.

Формирование энергетической инфраструктуры, отвечающей потребностям пользователей сети и бизнеса, многократный рост рынка интеллектуальных решений и инновационный рывок в самой энергетике станут возможными в результате формирования открытой архитектуры интеллектуальных энергосистем, открытых интерфейсов взаимодействия, публичных стандартов, площадок для отработки новых технологий и практик.

Формирование интеллектуальных сетей в ТОР, а также создание специальной инновационной инфраструктуры соответствуют интересам различных субъектов:

• потребители получают возможность удобного и быстрого подключения к сети, использования ВИЭ, управления спросом, получения новых сервисов, обеспечивающих рост качества жизни, обеспечения энергетической надежности и безопасности;

• разработчики получают возможность снижения неопределенности и рисков при создании новых технологий за счет использования эталонной архитектуры, проверки совместимости с различными подсистемами, интеграции технологий в комплексные решения;

• вендоры получают возможность демонстрации и тестирования своих продуктов и интеграции их с различными системами и оборудованием;

• эксплуатирующие организации получают удобство в эксплуатации и развитии сети, возможность расширения функциональных возможностей и предоставления новых сервисов; • вузы получают возможность обучения студентов и аспирантов, обеспечивающего подготовку для перспективных форм занятости, проведения исследований и разработок, а также апробации новых инновационных решений;

• регулирующие органы получают возможность оценки новых практик, разработки требований и стандартов к различным типам систем и оборудования.



К. т. н. Александр АНДРЕЕВ, технический эксперт отдела по разработке и реализации решений для интеллектуальных сетей Schneider Electric в России
Мария АНДРЕЕВА, ­руководитель отдела по разработке и реализации решений для интеллектуальных сетей Schneider Electric в России
К. ф.‑м. н. Дмитрий НОВИЦКИЙ, заместитель руководителя Центра системных исследований и разработок интеллектуальных энергосистем ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»
Владимир СОФЬИН, директор Департамента технологического развития и инноваций ОАО «Россети»
Дмитрий ХОЛКИН, руководитель Центра системных исследований и разработок интеллектуальных энергосистем, ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»

Территории опережающего развития как точки роста в сфере интеллектуальной энергетики

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 10 (270) май 2015 года: