Научная статья на тему 'Текущее состояние внедрения инновационных технологий Smart Grid в энергетический комплекс РФ'

Текущее состояние внедрения инновационных технологий Smart Grid в энергетический комплекс РФ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
716
104
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИННОВАЦИИ / ЭНЕРГЕТИКА / ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС / УМНЫЕ СЕТИ / ФСК ЕЭС / ОАО «ХОЛДИНГ МРСК» / JSC “IDGC HOLDING" / SMART GRID / INNOVATION / POWER ENGINEERING / ENERGY SECTOR / INTELLIGENT NETWORKS / FGC UES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Наумова Татьяна Александровна, Осипова Ирина Михайловна

Приведен анализ текущего состояния энергетической отрасли РФ, выделены основные проблемы электроэнергетики, указаны основные признаки инновационных технологий Smart Grid, выделены этапы внедрения этих технологий в электроэнергетическую отрасль России, рассмотрены основные направления текущей работы по внедрению умных сетей, определены ожидаемые результаты внедрения SmartGrid в энергетический комплекс РФ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CURRENT STATE OF IMPLEMENTING SMART GRID INNOVATION TECHNOLOGIES IN RUSSIAN ENERGY SECTOR

Having analyzed the current state of the energy sector of the Russian Federation the paper identifies the key problems of electrical power industry, specifies the main features of Smart Grid innovation technologies, identifies implementation stages of these technologies in the Russian power sector, discusses the basic directions of the present work on the implementation of intelligent networks, defines the expected results from implementing SmartGrid in the energy complex of the Russian Federation.

Текст научной работы на тему «Текущее состояние внедрения инновационных технологий Smart Grid в энергетический комплекс РФ»

русские из райцентра охотятся, потом наши друг к другу просятся на угодья, потому что где-то русские успели захватить, потеснить. Наши просто не смогли ответить на напор такой. ... Например, у моего отца озеро О. Русский это озеро уже рисует себе, по-новому называет, говорит: «Твоё озеро так-то называется, моё по-другому». По картам он захватил себе, по этим картам документы делают. До суда не доходило даже, но всё равно. Приезжали в поселок, карты делали. Возмущает, что ещё карты карандашом рисуют, другой сосед сотрёт резиночкой и нарисует свои. Разговоры идут, что мы останемся без угодий, и нам надо искать новые. И начинают теснить, кто меньше соболей добудет, кто-то не сдаёт кому надо, у него угодья отбирают постепенно».

На данный момент существует карта типов культур традиционного природопользования, демонстрирующая трансформацию ареалов распространения типов природопользования среди КМНС. В дальнейшем планируется дополнить её картографированием других типов природопользования, традиционных для сельской местности Байкальского региона. Также, для систематизации типов взаимоотношений между представителями коренных малочисленных народов и до-

бывающими компаниями и связанных с этим рисков, планируется создание карты рисков добычи полезных ископаемых на территориях традиционного расселения коренных малочисленных народов Байкальского региона с использованием многолетних разработок по данной тематике сотрудников Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. Помимо данных, представленных отдельными представителями коренных малочисленных народов и общей статистической информации, в дальнейшем необходимы полевые этнографические и социологические исследования, экспертные.

В зависимости от этапов освоения территории, типов взаимоотношений и возможных экологических рисков будут предложены различные меры. В случае уже освоения месторождения необходим постоянный экологический мониторинг, в случае же планирующихся проектов - на стадии обсуждения обсуждение всех последствий освоения месторождения и экологических рисков. Также в качестве необходимых указываются формирование местных специалистов или необходимых экологических знаний для осуществления экологического мониторинга собственными силами или с привлечением независимых экспертов.

Библиографический список

1. Бывшие северяне возобновили пикет у здания правительства Иркутской области [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://irk-vesti.ru/teleinform/1661-bivshi-s-v-ryan-vozobnovili-pik-t-u-zdaniya.html

2. Мишле Ж. Демократические легенды Севера [Электронный ресурс] // Отечественные записки. 2007. № 5 (37). Режим доступа: http://www.strana-oz.ш/?numid=39&artide=1548

3. Пика А.И. Неотрадиционализм на Российском Севере: идти в будущее, не забывая прошлого // Социологические исследования. 1996. № 11. С. 47-52.

4. Пилясов А.Н. И последние станут первыми: северная периферия на пути к экономике знания. М.: ЛИБРОКОМ, 2009. 544 с.

5. Региональный общественный фонд развития коренных малочисленных народов севера Бурятии «Татьяна» // Меж-

региональный общественно-политический журнал «Байкал-Гео». 2011. № 3 (45). С. 15-19.

6. Сирина А.А., Фондал Г.А. Эвенки Северного Прибайкалья и проект строительства нефтепровода «Восточная Сибирь -Тихий океан» // Исследования по прикладной и неотложной этнологии. 2006. № 186. 146 с.

7. Скотт Д. Благими намерениями государства. Почему и как проваливались проекты улучшения условий человеческой жизни / пер. с англ. Э.Н. Гусинского, Ю.И. Турчаниновой. М.: Университетская книга, 2005. 568 с.

8. Слезкин Ю. Арктические зеркала: Россия и малые народы Севера. М.: Новое литературное обозрение, 2008. 509 с.

9. Rasmussen Rasmus Ole. More migrant workers in the Arctic // Journal of Nordregio. 2011. Vol. 11. № 2. P. 4-8.

УДК 338.3

ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ SMART GRID В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС РФ

© Т.А. Наумова1, И.М. Осипова2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведен анализ текущего состояния энергетической отрасли РФ, выделены основные проблемы электроэнергетики, указаны основные признаки инновационных технологий Smart Grid, выделены этапы внедрения этих технологий в электроэнергетическую отрасль России, рассмотрены основные направления текущей работы по

1Наумова Татьяна Александровна, кандидат экономических наук, старший преподаватель кафедры экономики и менеджмента, тел.: 89086408626, e-mail: tanya_n80@list.ru

Naumova Tatyana, Candidate of Economics; Senior Lecturer of the Department of Economics and Management, tel.: 89086408626, e-mail: tanya_n80@list.ru

2Осипова Ирина Mихайловна, кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и менеджмента, тел.: 89501200360, e-mail:phenka@mail.ru

Osipova Irina, Candidate of Economics, Associate Professor of the Department of Economics and Management, tel.: 89501200360, e-mail: phenka@mail.ru

внедрению умных сетей, определены ожидаемые результаты внедрения SmartGrid в энергетический комплекс РФ.

Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: инновации; энергетика; энергетический комплекс; умные сети;Smart Grid; ФСК ЕЭС; ОАО «Холдинг МРСК».

CURRENT STATE OF IMPLEMENTING SMART GRID INNOVATION TECHNOLOGIES IN RUSSIAN ENERGY SECTOR

T.A. Naumova, I.M. Osipova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.

Having analyzed the current state of the energy sector of the Russian Federation the paper identifies the key problems of electrical power industry, specifies the main features of Smart Grid innovation technologies, identifies implementation stages of these technologies in the Russian power sector, discusses the basic directions of the present work on the implementation of intelligent networks, defines the expected results from implementing SmartGrid in the energy complex of the Russian Federation. 6 sources.

Key words: innovation; power engineering; energy sector; intelligent networks; Smart Grid; FGC UES; JSC "IDGC Holding".

Развитие промышленности и возобновляемых источников энергии, рост городов значительно повысили требования к энергетической и информационной безопасности, гибкости и надежности сети. Уровень технологической и информационной интеграции энергосистем конца ХХ века не смог ответить на новые вызовы. В разных странах все чаще стали происходить широкомасштабные отключения энергии. И Россия не исключение.

Энергетический комплекс нашей страны сегодня находится в плачевном состоянии: 15% подстанций 610/0,4 кВ находится в неудовлетворительном состоянии, более чем у 40% воздушных и масляных выключателей давно истек срок эксплуатации, оборудование электросетей изношено более чем на 50%, около 60% электросетей нуждаются в перекладке. По причине изношенности электросетей потери энергии достигают 20-30%, вместо 6-8% (потери энергии в Европе), а сбои в энергоснабжении происходят все чаще: достаточно вспомнить масштабные отключения электричества (май 2005 г. в Москве, основная причина - износ оборудования на подстанции Чагино; декабрь 2010 г. в Москве - ледяной дождь вывел из строя электропровода и электроподстанции, в т.ч. и те, которые питают аэропорт Домодедово; август 2012 г. в Санкт-Петербурге и Казани и текущая зима не стали исключением). Основные причины кроются не только в высоком уровне морального и физического износа основных фондов электроэнергетических компаний, но и в техническом уровне развития, надежности, экономичности и эффективности использования топлива.

Необходима полномасштабная модернизация, причем устаревшее оборудование необходимо менять не на аналогичное, а на принципиально новое, инновационное. Благодаря совместным усилиям западных энергетиков, ученых и властей мировая энергетическая отрасль обрела новую концепцию - появились интеллектуальные электроэнергетические системы (Smart Grid). К 2020 г. устаревшие энергосети в России будут заменены на «умные» сети.

Термин «умные сети» (Smart Grid — Self Monitoring

Analysis and Reporting Technology) стал общеупотребительным недавно, в 1998 г., хотя исследования возможности создания и внедрения подобных технологий велись в Европе, США и СССР еще в 70-е годы. Тогда, прежде всего, речь шла о самодиагностике, и ствилась основная задача - повысить надежность работы оборудования и возможности его дистанционного контроля.

Сегодня термин Smart Grid приобрел более широкий смысл и заявил о себе как о новом масштабном направлении в энергетике, позволяющем, с одной стороны, решать проблемы, касающиеся энергоэффективности, - сокращение энергопотерь, а ежегодно в мире при передаче энергии теряется от 5 до 15% энергии, уменьшение затрат ресурсов и объемов выбросов в атмосферу. С другой стороны - сделать более удобной жизнь современного человека, например, при помощи этих технологий управлять электроснабжением дома и электроникой в нем [4]. Это новый подход к построению энергосистемы, отвечающей таким требованиям, как способность к самовосстановлению, сопротивляемость к атакам, более высокое качество и надежность электроснабжения, интеграция любых типов генерации и хранилищ энергии, мотивация потребителей к активному вовлечению в управление сетью. [5]

Сегодня эта проблема стала актуальной по нескольким причинам: во-первых, из-за вопроса энергоэффективности, во-вторых, существенной причиной стал вопрос износа сетей (проблемы энергетических пиков), в-третьих, причина состоит в том, что сегодня открылись новые возможности на фоне развития современных информационных технологий.

В России идея Smart Grid в настоящее время выступает в качестве концепции интеллектуальной активно-адаптивной сети, которую можно описать следующими признаками [3]:

• насыщенность сети активными элементами, позволяющими изменять топологические параметры сети;

• большое количество датчиков, измеряющих те-

кущие режимные параметры для оценки состояния сети в различных режимах работы энергосистемы;

• система сбора и обработки данных (программно-аппаратные комплексы), а также средства управления активными элементами сети и электроустановками потребителей;

• наличие необходимых исполнительных органов и механизмов, позволяющих в режиме реального времени изменять топологические параметры сети, а также взаимодействовать со смежными энергетическими объектами;

• средства автоматической оценки текущей ситуации и построения прогнозов работы сети;

• высокое быстродействие управляющей системы и информационного обмена.

На основе указанных признаков можно дать достаточно чёткое определение интеллектуальной сети как совокупности подключённых к генерирующим источникам и электроустановкам потребителей программно-аппаратных средств, а также информационно-аналитических и управляющих систем, обеспечивающих надёжную и качественную передачу электрической энергии от источника к приёмнику в нужное время и в необходимом количестве [3]. При этом используются новые принципы, технологии передачи и управления процессом. Предполагается объединить на технологическом уровне электрические сети, потребителей и производителей электроэнергии в единую автоматизированную систему.

Подтверждением того, что в России будут развивать интеллектуальную энергетику, служит включение расходов на создание «умных» сетей в инвестиционную программу ОАО «ФСК ЕЭС» и приоритетные направления научно-технического прогресса в электроэнергетике, выделенные в «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» [6]:

• создание высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети -Smart Grid);

• использование низкотемпературных сверхпроводниковых индукционных накопителей электрической энергии для электрических сетей и гарантированного электроснабжения ответственных потребителей;

• широкое развитие распределенной генерации;

• развитие силовой электроники и устройств на их основе, прежде всего, различного рода сетевых управляемых устройств (гибкие системы передачи переменного тока - FACTS);

• создание высокоинтегрированного информационно-управляющего комплекса оперативно-диспетчерского управления в режиме реального времени с экспертно-расчётными системами принятия решений;

• создание высоконадёжных магистральных каналов связи между различными уровнями диспетчерского управления и дублированных цифровых каналов обмена информацией между объектами и центрами управления;

• создание и широкое внедрение централизован-

ных систем противоаварийного управления, охватывающих все уровни Единой энергетической системы России;

• создание автоматизированных систем управления спросом на электроэнергию;

• создание водородных систем аккумулирования энергии и покрытия неравномерностей графика нагрузки.

В России задачу по созданию электрических сетей нового поколения взяла на себя компания ФСК ЕЭС. В 2010 г. она вложила в разработку интеллектуальных электросетей 1 млрд. рублей, в 2011-м - 3 млрд., а в 2012-м - 5 млрд. рублей. Но стоит отметить, что в США, чтобы перевести на Smart Grid 20% пятимиллионного населения города Хьюстона (штат Техас) понадобилось вложить в проект 100 млн. долларов. Это в три раза больше, чем ФСК планирует потратить на введение интеллектуальных сетей в России, стране с населением в 141 млн.

Создание «умных» сетей в ОАО «ФСК ЕЭС» предполагается в несколько этапов:

1) разработка концепции построения интеллектуальной сети в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) до 2020 г. (этап уже завершен);

2) работа над созданием интерфейсов, способных связать модернизированные объекты магистрального электросетевого хозяйства с генерацией и потребителями;

3) развитие пилотных проектов, в рамках которых отрабатываются технологии для создания интеллектуальной сети (2 и 3 этапы реализуются параллельно). К таким проектам относятся [1]:

- установка СТАТКОМ (статический преобразователь реактивной мощности на базе преобразователя напряжения) на подстанции 400 кВ «Выборгская»;

- установка управляемых шунтирующих реакторов на подстанциях 50 кВ «Таврическая», «Барабинская», «Иртыш»;

- установка статического тиристорного компенсатора и конденсаторных установок на подстанции 500 кВ «Ново-Анжерская»;

- две подземные подстанции 220 кВ общей мощностью 252 МВА в «Сколково»;

- строительство энергетического кольца 330 кВт в Санкт-Петербурге;

- строительство экспериментальной цифровой подстанции в Москве (первый пусковой комплекс уже введен в строй в 2010 г.);

- внедрение сетевого накопления энергии на базе подстанций 220 кВ «Псоу» (Сочи) и 330 кВ «Волхов-Северная» (Санкт-Петербург).

Для того, чтобы отдельные элементы «умной» сети заработали как единая интеллектуальная система, в ФСК создается единое информационно-технологическое пространство на отдельных территориях - так называемые энергокластеры, в состав которых входят предприятия генерации и транспортировки энергии, а также компании, осуществляющие услуги в области инжиниринга, энергосервиса, энергетического машино- и приборостроения, образовательные учреждения. По словам председателя правления

ОАО «ФСК ЕЭС» Олега Бударгина, первые кластеры уже реализуются на Дальнем Востоке (обеспечат энергоснабжение Эльгинского месторождения и порта Ванино) и сформированы предложения по созданию энергокластеров в ОЭС Северо-Запада и ОЭС Волги (точные параметры не разглашаются) [2].

Перед российскими энергетиками стоит задача создания умной сети совместно с российскими производителями и российскими научно-исследовательскими институтами, т.е. внедрение данного проекта будет способствовать не только модернизации российской энергосистемы, но и поможет создать новую электротехническую базу для производства оборудования. По словам Олега Бударгина, председателя правления ОАО «ФСК ЕЭС», 3 года назад 70% было импортного оборудования, 30% выпускалось на территории России; на сегодняшний день - 50 на 50; через три года планируется, что 70% будет составлять оборудование, которое выпускается на территории России [1]. Однако российские компании неохотно идут на участие в проекте с отдаленной экономической выгодой и медленной окупаемостью. На последнем Санкт-Петербургском международном экономическом форуме ФСК подписала ряд ключевых соглашений, среди которых большую долю занимают западные предприятия: Hyundai Heavy Industries Ltd., Morgan Stanley, ВТБ Капитал, «Профотек», «Хевел», «РТСофт». Ведутся переговоры с корпорацией Siemens, ОАО «Электрозавод», энергомашиностроительной корпорацией «Силовые машины». Всего компания заключила 78 соглашений с отечественными производителями электротехнической продукции. Частные и государственные инвестиции в этом проекте распределились примерно поровну.

ФСК ЕЭС потратит более 500 млрд. руб. на технологии, которые сами будут выбирать выгодный режим работы.

Кроме ОАО «ФСК ЕЭС» (область деятельности -интеллектуальные силовые элементы сети), работы по внедрению проекта Smart Grid в части распределительного сетевого комплекса ведутся ОАО «Холдинг МРСК».

В настоящее время компанией активно реализуются проекты внедрения умных приборов учёта электроэнергии, создаются центры управления сетями, повышается наблюдаемость подстанций. Первоочередной задачей в «интеллектуализации» распределительной сети является умный учёт. При этом очевидной становится проблема разнородности применяе-

мых приборов учёта по функционалу и используемому коммуникационному интерфейсу. Предстоит большая работа по созданию единого информационного ландшафта системы учёта, подразумевающей применение открытых, гибких многофункциональных компонентов (в частности, приборов учёта), работающих по принципу «plug and play».

Одним из проектов является проект по установке интеллектуальных счетчиков, стартовавший в г. Перми на базе филиала ОАО «МРСК Урала» - «Пермь-энерго» в 2011 г. Целью данного проекта является отработка механизмов внедрения и функционирования технологии Smart metering (одна из составляющих Smart Grid) с последующей трансляцией опыта по всей стране.

Ожидаемыми результатами внедрения умных сетей являются:

1) повышение пропускной способности воздушных линий электропередачи и надежности энергоснабжения потребителей на 30%;

2)наличие возможности распределения графика нагрузки за счет использования электросетевых накопителей энергии большей мощности на 25-30%;

3) сокращение площади, которую занимают электросетевые объекты, за счет применения новых материалов и технологий для строительства подстанций;

4) использование сверхпроводящих, индуктивных технологий (кабельные линии) позволит сократить потери электроэнергии, обеспечить передачу больших потоков мощности при обычных габаритах кабеля, увеличить срок эксплуатации кабельных линий, повысить уровень их пожарной и экологической безопасности;

5) снижение потери электроэнергии при ее передаче на 25%, что приведет к экономии 34-35 млрд. кВт*ч в год и снижению количества сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу;

6) ожидаемый суммарный эффект для экономики России в результате реализации проекта «Интеллектуальные сети» составит до 50 млрд. рублей;

7) наличие возможности мониторинга и прогнозирования режимов, а также управления ими существенно повысит эффективность и адаптивность про-тивоаварийного управления электроэнергетическими системами;

8) обеспечение потребителей выгодным для них регулированием нагрузок и наличие реакции сети на любые аварийные ситуации в режиме реального времени.

Библиографический список

1. Интеллектуальные умные сети в России - предпосылки [Электронный ресурс] / УК «Альянс. Венчурный бизнес». URL: http://venture-biz.ru/energetika-energosbe

2. Ледин С.С., Игнатичев А.В. Развитие промышленных стандартов внутри- и межсистемного обмена данными интеллектуальных энергетических систем // Автоматизация и IT в энергетике. 2010. № 10. С. 39-43.

3. Ледин С. Интеллектуальные сети Smart Grid - будущее российской энергетики // Автоматизация и IT в энергетике. 2010. № 11(16). С. 4-8.

4. Панков А. Для чего нужны умные сети [Электронный ре-

сурс] / РБК daily ежедневная деловая газета. URL: http://pda.rbcdaily.ru/2012/06/06/tek/

5. Умные сети модернизируют российскую энергетику / материал подготовлен редакцией журнала «Электротехнический рынок» совместно с пресс-службой «Сименс» [Электронный ресурс] // Рекламно-информационный журнал Электротехнический рынок. № 6 (42). 2011. URL: http://market.elec.ru/nomer/39/

6. Электроэнергетика России 2030: целевое видение / под общ. ред. Б.Ф. Вайнзихера. М.: Альпина Бизнес Бук, 2008. 352 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.