Энергоэффективность и ресурсосбережение – стратегически важные направления в экономически развитых странах, включая Россию, где положения по этим направлениям закреплены на законодательном уровне.
Наличие ресурсов в нашей стране соседствует с бездумной расточительностью. И использование умных сетей призвано справиться с существующими проблемами.
В настоящее время нет четкого определения технологии Smart Grid – умных сетей, известных также как или интеллектуальные или активно-адаптивные сети.
В западных странах под термином «Smart Grid» подразумевается слияние существующих энергетических систем с альтернативными (нетрадиционными) источниками энергии, а также использование устройств, оптимизирующих работу системы, в первую очередь приборов учета.
Относят сюда же и способность сети к самодиагностике и самовосстановлению.
В России можно выделить следующую трактовку, применяемую к данному термину в большинстве источников: с помощью интеллектуальных сетей осуществляется модернизация энергетики с целью уменьшения потерь.
Энергетическая система устроена довольно просто, ее можно изобразить в виде цепочки: , посредством сетей подается потребителям. При этом все мощности любого звена цепочки должны быть надежными и эффективными, что подразумевает вывод устаревших образцов оборудования и применение инновационных решений и технологий.
- возможность регулирования нагрузок для потребителей;
- сокращение потерь энергии;
- уменьшение затрат ресурсов;
- уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу за счет экономии и привлечения альтернативных источников, то есть улучшение экологической ситуации в краткосрочной и долгосрочной перспективе;
- толчок к развитию альтернативной энергетики, отрасли производства «умных» счетчиков, трансформаторных подстанций и других смежных областей;
- автоматическая быстрая реакция на изменившиеся условия, быстрый ответ на аварийную ситуацию, самовосстановление цепи;
- повышение эффективности работы системы в целом.
Солнце и ветер как источники энергии отличаются непостоянностью, и так как доля такого вида энергии возрастает, все острее ощущается потребность в гибкости системы энергоснабжения, балансе между спросом и предложением.
Интеллектуальные сети умеют хранить энергию, выдавая ее в случае необходимости – например, при пиковых нагрузках или авариях, могут регулировать пропускную способность и качество электричества.
Smart Grid помогают собрать всю энергию от различных источников, и правильно распределить ее между потребителями, обеспечив при этом стабильность сети в плане напряжения и частоты. Кроме перенаправления энергии, важнейшей задачей является соединение потребителей с новыми источниками. Предполагается, что ими станут в том числе генерирующие источники с нулевым или пониженным выбросом углекислого газа.
Защищенность всей системы достигается , способности сетей и оборудования к самодиагностике и самовосстановлению.
Реализация концепции умных сетей на практике требует системного подхода и значительных финансовых вложений. В этом направлении ведутся научные изыскания и активная работа по внедрению инноваций.
Пилотные проекты реализовываются по всему миру, активно в этот процесс включились и российские компании.
Человечество вовремя задалось обозначенными вопросами, ведь их игнорирование может привести к всеобщему энергетическому коллапсу. А внедрение умных сетей поможет этого избежать.
Общая энергетическая система нашего государства является централизованной системой, в которой практически вся электрическая энергия производится крупными электростанциями. Далее она при помощи электросетей поставляется конечному потребителю. К особенностям такой системы можно отнести тот факт, что ограниченное количество электростанций способно легко поддерживать стабильность между самим производством и потребителями данной энергии. Но если этот баланс будет нарушен, это приведёт к изменению частоты электрического тока. А если эти частотные колебания будут довольно большими, то сеть может стать неустойчивой. Всё это приведёт к аварии.
Как возникла система Smart Grid?
В нынешнее время российские энергосистемы практически не развиваются, что способствует их физическому и моральному износу. Именно поэтому очень актуальным становится вопрос развития в нашей стране сети совершенно нового уровня, в основу которой будут положены передовые достижения и современные технологии, мировая наука и техника. Ведь развитие самой отрасли подразумевает под собой увеличение энергетических мощностей, ввод в работу новых электростанций. Усовершенствование сети многие считают второстепенной задачей. Но это ошибочное мнение. Уже во многих развитых странах мира активно ведутся работы по формированию интеллектуальных сетей. Они получили название Smart Grid. Это является одним из основных сигналов о том, что грядёт смена технологических приоритетов в энергетике.
Интеллектуальные сети Smart Grid
Они представляют собой модернизированную сеть электроснабжения. Умные сети Smart Grid объединяют в себе комплексные инструменты маркетинга и контроля, а также информационные передовые технологии со средствами коммуникации. С их помощью удаётся обнаруживать в автоматическом режиме самые уязвимые, аварийные и опасные участки электросети. После этого данная сеть осуществляет изменение характеристик и схемы самой сети для того, чтобы минимизировать потери и риск возникновения аварийных ситуаций. Всё это гарантирует высокий уровень производительности и предоставление населению качественной электрической энергии.
Исходя из этого можно сделать вывод, что ИС являются самоконтролирующей и автоматически балансирующей энергетической системой, которая позволяет эффективно передавать и распределять энергию. Интеллектуальная сеть способна принимать энергию от любого источника (ветер, солнце, уголь и т.д.) и преобразовывать её в конечный продукт, который поступает непосредственно к потребителю. Техническим её аппаратом служат цифровые управляющие системы, решающие различные задачи искусственного интеллекта. А компьютеризация данной сети потребления даёт возможность максимально точно и эффективно контролировать потребление энергетических ресурсов.
Концепция Smart Grid
Появление и развитие её является естественным этапом формирования электрической энергетической системы. Обусловлено это с потребностью энергетического рынка, на котором активно взаимодействуют потребители и производители. Также это связано с наличием технических возможностей решать эти задачи (применение новых компьютерных и телекоммуникационных технологий).
Концепция Smart Grid определяется различными передовыми особенностями, такими как:
- Реализация двухстороннего взаимодействия при помощи обмена данными между всеми существующими элементами сети.
- Данная система работает с каждым элементом технологической цепочки производства (солнечные панели, ГЭС, ветровые генераторы, ТЭЦ, различные накопители энергии, АЭС и т.д.) и конечных потребителей.
- Применение цифровых коммуникационных сетей даёт возможность обмениваться информацией в реальном времени.
- Каждый элемент Smart Grid обязан оснащаться специальными техническими средствами, обеспечивающими информационное взаимодействие.
- Благодаря данной системе обеспечивается оптимальная работа электроэнергетической сети.
Технологии Smart Grid
Внедрение интеллектуальных сетей в нашей стране очень важно, учитывая все имеющиеся проблемы в нынешнее время в энергетической отрасли. Однако развитие Smart Grid в России существенно приостанавливает отсутствие нормативной базы, довольно слабые экономические стимулы и то состояние, в котором сейчас находится энергетическая инфраструктура.
Благодаря уже проведённой реформе в данной отрасли удалось создать огромнейшие комплексы. Но в них всё же остались проблемы:
- недостаточный уровень зрелости системы мониторинга;
- слабый контроль ресурсов;
- изношенное состояние основных фондов;
- довольно существенные потери электрической энергии и многое другое.
Но это не является причиной опускать руки. Сегодня технологии Smart Grid активно разрабатываются и внедряются во многие сетевые компании с непосредственным участием тут государства. Выполняется это в рамках корпоративного инновационного развития. Всё это важно по той причине, что в нынешнее время происходит настоящая революция в мировой электроэнергетике. Данные интеллектуальные технологии активно внедряются в таких странах, как Китай, США, Япония и Европа. Нашей стране нельзя отставать в этом.
Деконт и Smart Grid
Деконт представляет собой комплекс решений. В них входит телеуправление и контроль, РЗА, АСУТП и энергоучёт. К примеру, Smart Grid в электроэнергетике содержит в себе следующие Деконт-компоненты:
- Специальное каналообразующее оборудование, благодаря которому обеспечивается передача информации в современных протоколах по любым существующим физическим средам.
- АРМ диспетчер. С его помощью осуществляется комплексное управление самой распределительной сетью.
- Микропроцессорный терминал релейной защиты и автоматики.
- Цифровые устройства телемеханики для контроля электрическими устройствами.
- Многофункциональные модули измерения электрической энергии.
С помощью Деконт решений удаётся унифицировать процесс проектирования, а также комплексного оснащения элементами Smart Grid продукции большинства производителей. Кроме того, такое оборудование минимизирует затраты на обслуживание и внедрение ИС среднего уровня.
Выставка «Электро»
Проходит данное мероприятие каждый год, начиная с 1972 года, в центральном выставочном комплексе нашей страны. Выставка «Электро» - это ежегодное международное мероприятие. Оно заслужило особое внимание не только в России, но и странах СНГ. На данной выставке вы сможете узнать о технологиях Smart Energy & Smart Grid, проектировании и развитии интеллектуальных сетей и систем, передовых технологиях, современном оборудовании в данной отрасли и многом другом. В одном месте соберутся специалисты данной отрасли со всего мира. На проходящем на выставке международном форуме будут подниматься самые актуальные вопросы, решаться первоочередные важные задачи, а также задаваться направление развития энергетики на ближайший год.
Компания Schneider Electric является мировым экспертом в области управления электроэнергией и ведущим разработчиком и поставщиком комплексных энергоэффективных решений для энергетики и инфраструктуры промышленных предприятий, объектов гражданского и жилищного строительства, а также центров обработки данных. За 175 лет своего существования компании удалось занять лидирующую позицию в отрасли. Об одном из наиболее интересных направлений деятельности компании в области энергетики - Self Monitoring Analysis and Reporting Technology (Smart Grid) - нашему корреспонденту рассказал Константин Комиссаров, вице-президент, руководитель бизнес-подразделения «Инфраструктура» ЗАО «Шнейдер Электрик».
Константин Комиссаров, вице-президент, ЗАО «Шнейдер Электрик»
Могли бы вы в простых терминах, понятных для большинства технических специалистов широкого профиля, пояснить, что такое «умные сети»? Какие практические выгоды дает применение этих технологий?
«Умная сеть» позволяет повысить уровень бесперебойности и качество электроэнергии, оптимизировать затраты на эксплуатацию и, соответственно, повысить экономические показатели эксплуатирующей организации. С одной стороны, потребители должны получать качественную электроэнергию, с другой - эксплуатирующей организации должно стать удобнее работать.
Обычная сеть сложилась исторически, когда не было математического аппарата, позволяющего планировать развитие сети, когда требования к надежности и качеству электроэнергии оставались вопросом далекого будущего и считались не актуальными. С тех пор возникло много глобальных и оперативных факторов: появились ЦОДы, большие больницы, высотные здания, аэропорты. То есть, появились новые потребители, которые предъявляют исключительные требования к качеству и надежности электроэнергии. С другой стороны, разрастаются городские, промышленные конгломераты, возникают «пробки» в сети, соответственно, обслуживать их становится дороже. Сами сетевые предприятия - это компании, рентабельность бизнеса которых низка и регулируется государством. Снизить издержки, сделать сетевое предприятие экономически эффективным - та задача, которой не было 20–40 лет назад. Интеграция новых функций, которые прежде были неактуальны, - вот что такое «умная сеть». Это не дешевое удовольствие. Такая сеть сегодня, благодаря специальному оборудованию и методам математического моделирования, позволяет сделать то, что в прошлом выполнялось вручную: контроль учета, снижение технических и коммерческих потерь, планирование развития, оптимизация потоков мощности, оценка надежности и т. д.
Можно ли оценить в каких-либо цифрах экономический эффект от применения технологий Smart Grid с точки зрения экономии электроэнергии, повышения надежности электросетей и т. п.?
В целом интеграцию систем в Smart Grid можно отнести к проектам, которые имеют средне- и долгосрочный горизонт возврата инвестиций. Чтобы сделать сеть экономически эффективной и умной, необходим комплекс мероприятий. Надо начинать со специфики: есть относительно современные сети, есть промышленные, есть сети инфраструктурных объектов, и все они по-разному управляются. Поэтому достаточно сложно сразу оценить экономический эффект.
Чтобы все же не быть голословным, могу сказать, что у нас есть расчет внедрения такой системы для промышленных сетей мощностью 40 МВт, т. е. небольших сетей, которые состоят из одной подстанции 110–35 кВ, четырех подстанций 35–6 кВ и 40 подстанций 6–0,4 кВ. Мы получили инвестиции порядка $1 млн, и возврат вложений за счет снижения технических и коммерческих потерь составил пять-шесть лет. Но в городских условиях цифры будут совершенно другими. Это зависит от тарифов, штрафов, договоров с потребителями, отношений с поставщиками и т. д.
Если говорить о российской ситуации, то ее основное отличие от того, что делается в других странах, - разница в расчете окупаемости проектов. Например, в Италии был реализован ряд проектов в области управления распределительными сетями, и сегодня вся Италия управляется из нескольких центров. Проект дорогой, но срок окупаемости первой части составил менее полутора лет за счет того, что однозначно была просчитана экономия от снижения потерь и затрат ресурсов. На сегодня в России мы такой метод расчета применить не можем, потому что электроэнергию продают потребителю не сетевые компании. Потери нынешнего года фактически компенсируются тарифом следующего, тарифы регулируемы, и посчитать нормальный срок окупаемости, оптимизировать потери и этим окупить проект, невозможно. Создать более или менее внятное технико-экономическое обоснование проектов диспетчеризации и автоматизации в России крайне сложно. Все понимают, что это нужно, но внятное финансовое обоснование получить невозможно, соответственно, инвестиции, которые направляются в Smart Grid, являются вкладом в общее улучшение показателей сети, а не конкретным бизнес-проектом. Это, конечно, сильно тормозит интеллектуализацию сетей. Если бы у нас были другие методы формирования тарифов, расчета потерь и разграничения зоны ответственности между сетью и потребителем, то был бы возможен нормальный расчет сроков окупаемости, это придало бы значительный импульс отрасли.
Какая страна на сегодня является самой «продвинутой» с точки зрения применения Smart Grid?
Одной из самых прогрессивных в части внедрения Smart Grid на сегодня является Италия. Крупнейшая итальянская энергетическая компания ENEL - фирма публичная, ее акции торгуются на бирже. Поэтому эффективность работы оценивается потребителями. Они имеют влияние на работу компании, что стимулирует к внедрению инновационных технологий. После завершения ряда проектов по построению интеллектуальных сетей вся Италия управляется из нескольких диспетчерских центров. В этом есть и заслуга самой компании ENEL, пропагандирующей комплексный подход к инновационным внедрениям. Они смотрят на таких мировых лидеров рынка, как Schneider Electric, как на эксперта и технологического партнера. Это связано с тем, что внедрение Smart Grid максимально эффективно с применением оборудования, готового к интеграции в эту систему. Его произвести дешевле, чем купить обычное оборудование, привлечь интегратора, разработать новый проект, после чего провести модернизацию всей сети.
Пример ENEL - это успешный мировой опыт реализации комплексного проекта, который применим и для российских компаний. Безусловно, внедрение технологий Smart Grid для сетей, где оборудование эксплуатируется уже несколько десятков лет, - это дорогое удовольствие. Сами сетевые компании не могут позволить инвестировать значительные деньги в построение такой системы. Поддержка государства и государственное регулирование важно для внедрения «умных» сетей. В свою очередь, для вновь строящихся объектов, с учетом среднесрочной перспективы их развития, комплексный подход необходим еще на этапе создания концепции объекта.
В каком из исследовательских центров Schneider Electric изучается Smart Grid?
Прежде всего, нужно отметить исследовательские центры в Новом Саде (Сербия) и в Барселоне (Испания). В Гренобле есть совместный исследовательский центр с ERDF. Ну и, конечно, мы рассчитываем, что в ближайшее время таким центром станет Сколково.
Какие российские сетевые компании владеют технологией Smart Grid?
Что касается электросетевых предприятий, надо сказать, что, прежде всего, идеология строительства сетей была заложена советскими учеными-математиками. Энергетические компании развивают Smart Grid в процессе своей операционной деятельности - в их инвестиционных программах заложены вопросы увеличения надежности энергоснабжения и управляемости сетей, а это и есть «умная» энергетика. Иными словами, в России и, ранее, в СССР внедряли элементы Smart Grid в его сегодняшнем публичном понимании еще с момента образования единой энергосистемы.
Сейчас сетевые предприятия принимают во внимание коммерческий учет и телемеханику - устройство дистанционного управления сетью. Это связано с рядом причин. Во-первых, «пробки» уже совершенно другого размера, чем 30 лет назад, и, соответственно, требования к качеству, надежности сети и ее эффективности совершенно другие, требуется снижение эксплуатационных расходов. Во-вторых, в силу разветвленности сегодняшнюю сеть очень сложно обслуживать. Есть проблемы с набором сотрудников эксплуатационных служб. Если взять, к примеру, ведущие сетевые предприятия в России, то они имеют численность персонала, в три раза большую по сравнению с сопоставимыми подразделениями западных компаний. Smart Grid позволяет решить эти проблемы.
Есть ли примеры масштабного внедрения технологий Smart Grid в России?
Первые интеллектуальные распределительные сети в качестве пилотных проектов появились в Москве, Санкт-Петербурге и Казани, чуть позже в Иркутске. То есть у нас за плечами есть ряд успешно реализованных пилотных проектов, либо проектов, которые мы для себя считаем пилотными, но они включают несколько десятков сетевых сооружений, находятся в штатной эксплуатации, и мы набираем опыт работы по таким объектам. Один из таких проектов - пилотная зона, которую мы реализуем совместно с «Ленэнерго». Она включает в себя участок сети 6 кВ в исторической части Санкт-Петербурга. Задачи, которые мы ставили перед этим проектом, - подтвердить работоспособность предлагаемых решений и технологий, на реальном примере продемонстрировать возможность интеграции в сети Smart Grid не только современного оборудования, но и оборудования предыдущих поколений. Например, одна из подстанций в Санкт-Петербурге оснащена российским оборудованием 60-х годов прошлого века.
Нельзя не отметить проект в Сибири, где пионером по части внедрения технологии Smart Grid стала «Иркутская электросетевая компания». Филиал ИЭСК «Южные электрические сети» выступил заказчиком работ по проектированию системы и строительству двух диспетчерских пунктов, позволяющих управлять «умными» сетями. Компания Schneider Electric предоставила комплекс услуг по налаживанию «умной» сети, включая проектирование, поставку и монтаж оборудования, установку программного обеспечения и последующее сервисное обслуживание аппаратуры. Более того, мы провели обучение сотрудников «Южных электрических сетей» основам работы с новой технологией.
Говоря о проектах Smart Grid, нельзя не отметить важное событие в жизни Schneider Electric, которое расширило наши возможности в области интеллектуализации сетей. Это приобретение компании Telvent - мирового лидера в системах диспетчеризации и SCADA. На сегодня компания Schneider Electric реализует проекты по управлению распределительными сетями в целом, от поставок умного электрооборудования в трансформаторные подстанции до систем управления режимами в масштабах региона. Весь этот спектр мы способны закрыть собственными решениями, и такие проекты уже реализуются.
Оправдано ли привлечение зарубежных компаний к внедрению и развитию интеллектуальных сетей в России?
У зарубежных компаний существует опыт внедрения. С другой стороны, мы должны учитывать вопросы стратегической национальной безопасности. Энергетика относится именно к таким базовым отраслям, которые определяют безопасность существования государства. С одной стороны, необходимо использовать уже наработанный опыт зарубежных компаний. В то же время российские граждане должны быть уверены, что международный партнер «не свернет» свою деятельность и не уедет «обратно», оставив все здесь без технической поддержки. Это опасно - привозить решения компаний, которые не знают российских технических привычек, не имеют развернутой производственной базы и сервиса. Поэтому компания должна иметь сильное присутствие на российском рынке, заниматься поставкой, внедрением, разработкой.
Чувствуете ли вы понимание важности внедрения технологий Smart Grid со стороны российских органов власти?
На сегодня все понимают, что «умные сети» внедрять надо. Но пока в России создать внятное технико-экономическое обоснование внедрения Smart Grid достаточно сложно. Если на Западе Smart Grid и Smart Metering - неразрывные понятия, то в России окупить затраты на «умные сети» за счет снижения потерь или недоотпуска пока невозможно. Ситуация не изменится, пока не появятся государственные стандарты в области организации распределительных сетей и требования по телемеханике и диспетчеризации, соответствующие современным условиям развития городов. Так что понимание важности есть, а денег нет.
Необходимо ли предпринимать какие-то активные действия для популяризации идеи Smart Grid в России?
Если посмотреть на опыт других стран, то проекты, связанные с внедрением Smart Grid и управлением сетями, занимают не один год. Обычно это происходит поэтапно, в зависимости от установленного парка и бюджета. Если в России поменяется законодательная база и компании получат экономический стимул к внедрению данных технологий, то в течение десяти-пятнадцати лет можно будет заметить эффект от массового применения интеллектуальных технологий. Нужны активные действия на всех фронтах - от пропаганды до материального стимулирования, как, например, налоговые льготы при реализации долгосрочных проектов. То есть фактически нужно законодательно разрешить сетям при внедрении проектов Smart Grid получать возмещение либо в тарифе, либо в налоговых льготах.
Интеллектуализация существующей сети требует затрат, сопоставимых со строительством новой сети, притом что стоимость самого оборудования, программное обеспечение, работы при организации Green Field не будут превышать 10% от стоимости проекта. Поэтому при реализации новых планов строительства распределительной сети целесообразно изначально закладывать современные технические принципы. Такой подход будет более эффективным экономически по сравнению с традиционным, когда строится базовая сеть, которая спустя некоторое время оснащается интеллектом.
Schneider Electric была основана братьями Шнейдер спустя два года после того, как в 1836 г. к ним перешли литейные заводы Крезо, испытывавшие в то время проблемы. Через полвека фирма взялась за освоение зарождающегося рынка электроэнергетики. Спустя практически 100 лет компания продолжает концентрировать усилия в электротехнической промышленности. Приобретение в 1988 г. компании Telemecanique, в 1991 г. - Square D и в 1992 г. Merlin Gerin привело к созданию Schneider Electric Group. Такая политика позволила компании заявить о себе в новых сегментах рынка: HMI, UPS, управление передвижениями, оборудование VDI, сенсорная технология, автоматизация и системы безопасности зданий и т. д. В настоящее время Schneider Electric предлагает российским клиентам также сервисное обслуживание, эффективную логистику, энергоаудит, передачу инновационных технологий и обучение
Проблемы и решения
- Работа возобновляемых источников энергии (ветер и солнце) обусловлена скорее погодными и климатическими условиями нежели потребностями пользователей, что делает управление и распределение электроэнергии еще более сложным. Как следствие, затрагивается стабильность сетей в части напряжения и частоты.
- Проблемы возникают и у тепловых электростанций, которые должны работать с максимальной полной нагрузкой. Тем не менее, учитывая изменения спроса и выработки электроэнергии от солнца и ветра, станции должны регулировать производство энергии довольно часто. Это приводит к потерям производительности и износу.
- Аккумулирование электроэнергии может решить обе проблемы.
- Среди различных доступных технологий для хранения электроэнергии, аккумуляторная (гальваническая) батарея получила наибольшее распространение.
- Однако аккумулятор - это источник постоянного тока, поэтому для его подсоединения к сети необходим преобразователь.
- Ansaldo Sistemi Industriali производит силовое оборудование и соответствующие системы управления, необходимые для регулирования аккумуляторов электроэнергии и гарантии соответствия параметров с национальной сетью.
Аккумуляторы электроэнергии - часть проекта ASI под названием Zeus
ZEUS: Локальные интеллектуальные сети
Локальные интеллектуальные сети (Micro Smart Grid) представляют собой электросистему связанных генераторов и нагрузок. Интеллектуальная электрическая сеть может представлять собой небольшую сеть,обслуживающую определенную территорию и не подсоединенную к другим сетям(напр. остров).
Локальная сеть контролируется интеллектуальной инфраструктурой (напр. Система управления электроэнергией), которая управляет энергопотоками.
Power Management System (PMS) или Система управления электроэнергией регулирует в режиме реального времени выработку и потребление электроэнергии.
Интеллектуальная электрическая сеть (Smart Grid) подразделяется на кластеры, как правило, по территориальному принципу Каждый кластер может работать в автономном режиме, если внешняя сеть не работает.
Локальные интеллектуальные сети
Решения для хранения электроэнергии
Главные характеристики аккумулятора
Система хранения электроэнергии может брать энергию из сети, когда наблюдается избыток её выработки, и наоборот, выдавать электроэнергию соразмерно
потребностям, в случае если наблюдается дефицит. Временная граница зарядки /разрядки может занимать секунды, минуты или часы. Поэтому система может работать по-разному:
- Снятие пиков нагрузки / временная манипуляция : система может хранить энергию, когда нагрузка сети мала, и выдавать электроэнергию во время пиков нагрузки. Стандартное применение: солнечная энергетика, ветровые станции для увеличения производительности.
- Балансирование : компенсация произвольного производства энергии от солнца/ветра ежесекундно/ежеминутно. Качество электроэнергии: система может осуществлять контроль над реактивной мощностью, независимо от активной мощности. Благодаря этому увеличивается линейный коэффициент мощности либо уменьшаются нежелательные гармоники в сети.
- Регулирование напряжения : устройство регулирования реактивной мощности может применяться оператором сети для обеспечения стабильности линейного напряжения.
- Регулирование частоты, первичный и вторичный резервы : специально выделенная функция управления соединяет активную мощность с линейной частотой автоматически. Оператор сети может использовать данную функцию для обеспечения работы оборудования в режиме «резерва» для регулирования частоты.
- Холодный пуск : система может также обеспечивать аварийный запуск из полностью обесточенного состояния. Аккумулятор через инвертор питает сеть после перебоя электроснабжения и позволяет, тем самым, сети работать в нормальном режиме.
- Первичный «резерв» для традиционных электростанций : оборудование работает параллельно с главным теплогенератором, обеспечивая их полную загрузку, поскольку необходимый «резерв» может быть предоставлен аккумулятором в течение одной минуты.
Решения для аккумулятора
Аккумулятор соединен с сетью посредством инвертора с активным фильтром; данное решение используется в солнечных и ветряных электростанциях. Зарядка / разрядка группы аккумуляторов контролируется DC/DC преобразователем.
 |
Система базируется на |
DC/DC преобразователь
Зарядка / разрядка группы аккумуляторов контролируется отдельными DC/DC преобразователями, каждый из которых работает с группой аккумуляторов в
соответствии со схемой (В/ I) напряжения - тока, предоставленного производителем аккумуляторов. У каждой группы аккумуляторов есть BMS (система управления
аккумулятором). BMS соединена с системой Scada Artics Smat Energy компании. Стандартные кривые аккумулятора приведены ниже:
 |
 |
Система может взаимодействовать с различными типами аккумуляторов: литий-ионные, натриевые и прочие. Использование отдельного dc/dc контроллера для каждой группы аккумуляторов позволяет лучше управлять системой в оперативном режиме и достичь более высокой эффективности.
Каждая группа аккумуляторов может быть заряжена и разряжена с помощью отдельной логики управления с целью оптимизировать работу аккумулятора. Разница в работе среди различных видов аккумуляторов из-за неизбежных отклонений может быть компенсирована. Каждый dc/dc преобразователь связан с внутренней шиной постоянного тока преобразователя с активным фильтром. Стандартная внутренняя DC схема работает в диапазоне напряжения 0,6 -1 кВ, в зависимости от размеров и мощности системы хранения. Решение Ansaldo Sistemi Industriali предусматривает резервирование в группе аккумуляторов (напр. Каждая группа будет работать независимо от работы других групп аккумуляторов).
Инвертор с активным фильтром
 |
Интерфейс с сетью обеспечивается за счет связи инвертора с активным фильтром с отдельной системой управления, что позволяет отдельно регулировать активную и реактивную мощность. Специальный линейный фильтр чистит высокочастотные гармоники, не пропуская их в сеть. |
 |
Напряжение фильтруется инвертором для удаления гармоник. Полный коэффициент гармонических искажений - в рамках допустимых значений (напр., не более 2%). |
Контроль активной и реактивной мощности
Отдельные функции для контроля активной и реактивной
мощности
| A): Данная функция привязывает активную мощность к частоте сети B): Коэффициент мощности как функция активной мощности. C): Реактивная мощность как функция напряжения сети. |
 |
 |
 |
Способность поддержания непрерывности
электроснабжения при сбоях (пример)
 |
 |
Первичное и вторичное регулирование частоты. Регулирование реактивной мощности для стабилизации напряжения в сети. Автоматическая параллельная работа в слабых сетях, запитанных от небольших дизель-электрических групп.
Инвертор с активным фильтром для слабых сетей
Возможности системы при коротком замыкании для того, чтобы защитные распределительные устройства успели включиться.
МОДУЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР: мо щность 20 - 1000 кВт
ИНВЕРТОР В КОНТЕЙНЕРЕ: 500-750-1000-1500 кВт станции
Решение для хранения электроэнергии
Система аккумулятора в автономном режиме
Аккумуляторы в параллельном соединении на одной шине постоянного тока. Солнечная электростанция
КОММУНИКАЦИЯ: инвертор - станция - внешняя сеть
Валогенератор
Валогенератор - это особый синхронный генератор, приводимый в движение валом главной силовой установки; вращается на постоянных оборотах. Связь генератора и сети обеспечивается за счет инвертора с активным фильтром. Система используется во время навигации в режиме экономии топлива.
Сеть судна также питается от дизель-электрического генератора.
Сеть характеризуется малой установленной мощностью и может быть рассмотрена как Локальная Сеть, регулируемая Системой управления электроэнергии (PMS). Валогенератор должен обеспечивать питание сети в автономном или параллельном режиме с другими дизельными группами. Должны быть обеспечены следующие параметры:
Инвертор способен обеспечить первичное регулирование в части частоты и напряжения. Возможно также обеспечить вторичное регулирование с помощью точек, заданных PMS.
СМЕШАННАЯ ГЕНЕРАЦИЯ: ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОТ И СОЛНЕЧНАЯ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ОТДАЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
В отдаленных регионах сети могут быть изолированы от главных линий электропередач. Такие сети, как правило, работают в автономном «островном» режиме и питаются от генераторов различного типа, в т.ч. от дизель-электрических. Развитие возобновляемых источников энергии способствует развитию систем, способных работать на традиционных или экологически чистых видах топлива.
|
Новыми драйверами становятся высокая Такое решения позволяет экономить |
 |
СМЕШАННАЯ ГЕНЕРАЦИЯ: ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНАЯ И ПРИЛИВНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ (МАЛЫЕ ГЭС)
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И АККУМУЛЯЦИЯ
Солнечные установки, мощностной диапазон 1 - 10 МВт ч
ХРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Хранение электроэнергии в диапазоне от нескольких МВт до десятков МВт. Тип батареи: натриево-никелевые И литий-ионные.
Функциональность:
- Первичное и вторичное регулирование частоты
- Реактивная мощность: емкостной / индуктивный режим
- Возможность временного сдвига
- Ограничение пиковой нагрузки
ВЫВОДЫ
ASI может поставить необходимое технологическое оборудование, интегрировать его в систему, осуществлять управление большей частью энергетической цепочки.
Богатый опыт ASI в альтернативной энергетике и в создании устойчивых энергетических решений гарантирует:
- Разработку и внедрение гибких и эффективных технологических решений.
- Быстрый возврат инвестиций.
- Комплексный подход.
- Легкую интеграцию с автоматизацией здания и с беспроводными решениями для мониторинга.
Состояние энергосетей в России приближается к критической степени износа. Запас работоспособности и прочности энергетических систем практически исчерпан. На сегодняшний день приблизительно 60-70% основных фондов электросетевого комплекса уже давно выработали срок службы. В условиях резкого увеличения объемов потребления энергоресурсов диспетчерские управления не всегда справляются с возникающими ситуациями, что приводит к соответствующим последствиям и убыткам для энергетических компаний. Потребность в новых современных решениях подобных ситуаций - это не просто вопрос минимизации убытков, это условие развития энергетической отрасли в целом.
Современные нагрузки на энергосистему требует быстрого и максимально точного анализа состояния рабочей системы для локализации неполадок, либо предотвращения таковых с помощью прогноза нагрузок на отдельные сегменты системы. В этом плане энергетические сети все больше требуют дополнения новыми цифровыми интеллектуальными решениями, способными помогать выполнять задачи сбора и анализа большого количества данных.
В ряде европейских стран процесс модернизации электроэнергетики в направлении создания «умных» сетей электроснабжения, получивших название Smart Grid, системно и последовательно идет уже длительное время . «Интеллектуальное» руководство электросетью обеспечивает автоматизацию, мониторинг и контроль двусторонней передачи энергии на всех этапах - от электростанции до бытовой розетки. Для масштабов России быстро внедрить и полностью перейти на использование Smart Grid решений не так просто. Тем не менее, проекты по интеграции «умных» технологий в промышленную энергетику уже не из разряда разговоров о будущем.
А что у нас?
Первые «умные» распределительные сети появились в Москве, Санкт-Петербурге и Казани, чуть позже в Иркутске. Один из таких проектов — пилотная зона, реализуемая совместно с «Ленэнерго» . Она включает в себя участок сети 6 кВ в исторической части Санкт-Петербурга. Задача проекта - подтвердить работоспособность предлагаемых решений и технологий, на реальном примере продемонстрировать возможность интеграции в сети Smart Grid.
Также стоит внимания проект в Сибири, где технологии Smart Grid внедряются на базе «Иркутской электросетевой компании» . Компания Schneider Electric предоставила комплекс услуг по налаживанию «умной» сети, включая проектирование, поставку и монтаж оборудования, установку программного обеспечения и последующее сервисное обслуживание аппаратуры. Более того, было проведено обучение сотрудников основам работы с новой технологией.
Следующий успешный проект - это кейс АО «Башкирская электросетевая компания» в Уфе. На данный момент выполнен пилотный проект и ведется работа по его тиражированию на город в целом. В рамках пилотного проекта было заменено устаревшее оборудование на новое с функциями наблюдаемости и управляемости, а также с высоким уровнем безопасности и надежности. Также установлены приборы коммерческого учета электроэнергии и организован центр управления сетями для города в целом. В результате реализации проекта фактический уровень потерь электроэнергии снизился с 19% до 1%.
По мнению Дмитрия Шароватова , генерального директора АО «Башкирская электросетевая компания»: "Без новых подходов в выстраивании бизнес процессов и организации производственных процессов не возможно будущее любой из отраслей, в том числе энергетики".
Безусловно, реализация концепции Smart Grid в России - процесс долгий и многоэтапный. Вместе с тем, использование «умных» платформ для управления большими данными энергопотребления дает целый перечень преимуществ.
Одна из наиболее важных возможностей «умных» систем - это способность снижения текущих расходов. Подстанции нового поколения позволяют снизить текущие расходы путем объединения нескольких систем управления и мониторинга в одну сеть. В то же время происходит снижение капитальных расходов. Не менее важным следствием внедрения smart сетей выступает улучшение защиты энергосистемы, поскольку информация со всех станций и подстанций сможет контролироваться с единого приложения.
В целом проект Smart Grid имеет средне- и долгосрочный горизонт возврата инвестиций. Чтобы сделать сеть экономически эффективной и умной, необходим целый комплекс мероприятий . Исходя из опыта стран Европы требуется в среднем полтора года, чтобы система начала оправдывать капиталовложения.
На сегодняшний день львиная доля инновационных технологий в электроэнергетике разработана за рубежом. Исходя из этого большинство интеллектуальных систем мониторинга и контроля не может быть использовано в сетях России в полных объемах, поскольку существует ряд технологических отличий электроэнергетической инфраструктуры России и стран Запада. В этом плане отечественные разработки в сфере интернета вещей, смарт микросетей, систем анализа и управления энергосистем имеют все шансы закрепится на огромном рынке, который только начинает развитие.
Смарт решения в области энергетики, которых ждет рынок - это прежде всего те, что будут направлены на решение основных задач отрасли: повышение качества и надежности энергоснабжения, увеличение операционной эффективности, качественное улучшение технического состояния энергосетевой инфраструктуры, повышение энергоэффективности.
Обсудить перспективы развития умных решений в области энергетики, а также познакомиться с готовыми смарт решениями для энергорынка России можно будет на Smart Energy Summit 2018 в Москве 27-28 марта.
Полный список участников и подробности программы доступны после заполнения этой анкеты .
Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, элементов дизайна и оформления допускается лишь с разрешения правообладателя и только со ссылкой на источник
