CC BY
32УДК620.9.001.12/.18
DO110.46920/2409-5516_2020_9151_60
Интеграция цифровых технологий как ключевой фактор развития российской энергетики
The integration of digital technologies as a key factor for russian energy developing
Любовь ШИЛОВА
Доцент кафедры информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве, к. т. н., доцент, руководитель группы НИИ Стратегического планирования НИУ МГСУ e-mail: ShilovaLA@mgsu.ru
Liubov SHILOVA
Senior lecturer, C.T.Sc, NR MSUCE e-mail: ShilovaLA@mgsu.ru
Алексей АДАМЦЕВИЧ
Заместитель директора НИИ Строительных материалов и технологий НИУ МГСУ к. т. н. e-mail: AdamtsevichAO@mgsu.ru
Aleksey ADAMTSEVICH
C.T.Sc, NR MSUCE
e-mail: AdamtsevichAO@mgsu.ru
Серверный зал
Источник: welcomia/Depositphotos.com
о
сц <
Аннотация. В работе представлен обзор современного состояния производства и потребления электроэнергии в Российской Федерации, освещены ключевые моменты программы развития Единой энергетической системы России на 2019-2025 годы. Рассмотрены проблемы реализации концепции «Цифровой трансформации 2030», разработанной для обеспечения энергонезависимости и инфраструктурной обеспеченности развития экономики и повышения качества и доступности услуг по передаче и технологическому присоединению, развития конкурентных рынков сопутствующих услуг и пр. Кроме того, представлен анализ мировых тенденций развития технологий интеллектуальных систем управления энергетическими сетями, а также оценены перспективы внедрения подобных технологий для оптимизации управления энергетическим балансом на территории Российской Федерации. Для определения применимости новых технологий при решении поставленной задачи, в работе проведен анализ ключевых направлений международной публикационной активности в области развития внедрения цифровых технологий в энергетическую отрасль. Ключевые слова: энергетическая система, интеллектуальные системы управления, интеллектуальные сети электроснабжения, «умные» сети, smart grids.
Abstract. The paper provides an overview of the current state of production and consumption of electricity in the Russian Federation, highlights the key points of the development program for the Unified Energy System of Russia for 2019-2025.The problems of implementation of the concept of «Digital Transformation 2030», developed to ensure energy independence and infrastructural security for the development of the economy and improve the quality and availability of services for transmission and technological connection, the development of competitive markets for related services, are reviewed. Besides the paper presents an analysis of global trends in the development of technologies for intelligent energy network management systems, as well as the prospects for the introduction of such technologies to optimize energy balance management in the Russian Federation. To determine the applicability of new technologies in solving this problem, this paper analyzes the key areas of international publication activity in the development of the introduction of digital technologies in the energy industry. Keywords: energy system, intelligent control systems, intelligent power supply networks, smart grids.
//
гетическая отрасль не стала исключением, и уже сегодня широкое применение нашли интеллектуальные системы управления, под которыми принимаются системы, включающие в себя совокупность организационных, технических, программных и информационных средств, предназначенных для сбора, хранения, обработки и анализа информации [1], необходимой для выполнения функций управления. Примерами таких систем могут быть ADMS системы с поддержкой функционала: SCADA (для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления), DMS (для отслеживания и хранения электронных документов и/или образов бумажных документов), EMS (для управления и контроля отдельного сетевого элемента группы однотипных элементов), GIS (геоинформационные системы - для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных
Цифровая эпоха трансформируется в эпоху Индустрии 4.0, где стираются границы между физическими, цифровыми и биологическими системами
Введение. Новые технологии
в энергетике РФ
Современное общество развивается стремительно, в первую очередь, из-за развития цифровых технологий и их внедрения во все сферы деятельности человека. Энер-
I ТЭС
ГЭС
АЭС
СЭС
I ВЭС
ТЭС
ГЭС
АЭС
СЭС
ВЭС
Рис. 1. Процентное распределение выработки электроэнергии и установленной мощности электростанций ЕЭС России на 01.01.2019 г.
Источник: «Системный оператор ЕЭС», официальный сайт
о
сц <
и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах) и др.
Еще одной перспективной технологией в энергетической отрасли считаются цифровые подстанции. Цифровая подстанция - это подстанция с широким внедрением систем автоматизации и управления, построенных на базе открытых стандартов МЭК 61850 [2]. Однако, стоит отметить, что отсутствие солидного опыта использования этой технологии приводит к тому, что, несмотря на солидный перечень достоинств и преимуществ данных инновационных технологий над традиционной моделью, не утихают споры между сторонниками этой идеи и ее критиков [2].
Целесообразно также упомянуть о «системах автоматизации процессов ликвидации аварий воздушных (кабельных) сетей, которые предполагают преимущественно распределенную автоматизацию воздушных сетей с применением автоматических пунктов секционирования,управляемых разъединителей и индикаторов короткого замыкания, централизованную (с применением индикаторов аварийных событий) автоматизацию кабельных сетей, а также с интеграцией в АОМБ системы» [3,4].
Таким образом, сегодня человечество живет в эпоху третьей промышленной революции, иначе говоря, цифровой, начавшейся во второй половине прошлого века и связанной с распространением информационно-коммуникационных технологий, которая постепенно трансформируется в четвертую промышленную революцию, где стираются
границы между физическими, цифровыми и биологическими системами. На 46 международном экономическом форуме, прошедшем в 2016 году в Давосе, главной темой форума стала именно четвертая промышленная революция, где повышенный интерес отдается феномену Индустрии 4.0 и сопряженным с этим явлением вопросам. Согласно результатам опроса, проведенного в рамках форума, главными двигателями на пути к переходу к Индустрии 4.0 станут облачные технологии, онтологические модели деятельности, цифровые двойники, промышленный интернет вещей, развитие способов сбора и анализа больших данных, аддитивные технологии, квантовые вычисления, биотехнологии и т. д. Большинство из этих технологий оцениваются концепцией «Цифровая трансформация 2030» как наиболее перспективными для энергетической отрасли нашей страны.
Достижение баланса между производством и потреблением электроэнергии по федеральным округам возможно за счет внедрения цифровых технологий, например, интеллектуальных систем управления
Современное состояние производства и потребления электроэнергии в РФ
Сегодня Единая энергетическая система России представляет собой совокупность объединенных энергосистем, расположенных в пределах территории Российской Федерации, в которых осуществляется централизованное оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике1 и включает в себя 71 региональную энергосистему, которые образуют 7 объединенных энергетических систем: Востока, Сибири, Урала, Средней Волги, Центра и Северо-Запада. На 1 января 2019 года общая установленная мощность электростанций ЕЭС России составила 243 243,2 МВт [5].
Ежегодно в нашей стране производится более 1 050 ООО млн кВт-ч, столько же со-
1 ГОСТ Р 57114-2016 Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Электроэнергетические системы. Оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике и оперативно-технологическое управление. Термины и определения.
ставляет и потребление в целом (рис. 2). Однако, если рассматривать каждый регион отдельно, то данный баланс не сохрафня-ется. Этот факт подтверждается статистическими данными, представленными в таблице 1.
Вместе с тем, снижение потерь и достижение баланса между производством и потреблением электроэнергии по федеральным округам возможно за счет активного внедрения цифровых технологий в отрасль, например, путем внедрения интеллектуальных систем управления инженерными сетями, которые будут учитывать особенности энергоснабжения городов в России.
Схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2019-2025 годы
В феврале 2019 г. Приказом Минэнерго России от 28.02.2019 г. № 174 утверждена схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2019-
<
Таблица 1. Производство и потребление электроэнергии по субъектам Российской Федерации с 2013 по 2018 гг.
Источник: Росстат
Субъект 2013 2014 2015
РФ 1* 2** 3*** 1* 2** 3*** 1* 2** 3***
ЦФО 227506,9 211353,8 16153,1 230856,2 213608,2 17248 227203,8 214310,8 12893
СЗФО 111001,1 107811,1 3190 113966,4 109669,7 4296,7 114523,4 110337,4 4186
ЮФО 60617,3 62457,6 -1840,3 61729 63095,9 -1366,9 64160,5 61180,4 2980,1
СКФО 22887,2 23256,1 -368,9 23755,8 22985,7 770,1 24995,4 24254,3 741,1
ПФО 195040,2 196987,5 -1947,3 188101,8 197384,2 -9282,4 184793,8 194871 -10077,2
УФО 182896,8 185033,1 -2136,3 183192,7 182263,5 929,2 186214,9 182841,8 3373,1
СФО 209336 222418,4 -13082,4 211085,4 223170,5 -12085,1 212918,7 217472,1 -4553,4
ДФО 49806,7 45505 4301,7 50200,4 45547,8 4652,6 51106,2 48207,1 2899,1
КФО - - - 1319,7 7230,5 -5910,8 1632,9 6768,2 -5135,3
Субъект 2016 2017 2018
РФ 1* 2** 3*** 1* 2** 3*** 1* 2** 3***
ЦФО 225844,5 219609,6 6234,9 228981,7 225090,2 3891,5 222890 227110,3 -4220,3
СЗФО 121617,9 111999,9 9618 120801,4 113888,7 6912,7 127076,6 114578,3 12498,3
ЮФО 72549,5 69410,8 3138,7 74148,3 68740,5 5407,8 80277,6 73582,3 6695,3
СКФО 27285 24704 2581 26827,7 24673,5 2154,2 25141,9 24971,4 170,5
ПФО 178758,6 197471,4 -18712,8 183776,3 201021,4 -17245,1 192706,6 203985,6 -11279
УФО 194673,1 184523,8 10149,3 194741,4 185452,7 9288,7 197540,1 188591,1 8949
СФО 217414,2 221761,6 -4347,4 212400 221548,6 -9148,6 202419,8 210042,3 -7622,5
ДФО 52990,1 48467,2 4522,9 52611,2 48688,9 3922,3 67035 65272,7 1762,3
КФО - - - - - - - - -
о с
сц <
"Произведено электроэнергии, млн кВт-ч; "Потреблено электроэнергии всего, млн кВт-ч; '"Разница между показателями 1*и2"
<
I
от
2025 гг., отвечающая требованиям правил разработки, утвержденных Постановлением Правительства РФ от 17.10.2009 г. № 823.
Документ разработан с целью развития сетевой инфраструктуры и генерирующих мощностей, а также для полного обеспечения спроса на электроэнергию и мощность. Для решения поставленной цели был сформирован целый ряд задач, основные из которых представлены ниже:
- обеспечить надежное функционирование ЕЭС России в долгосрочной перспективе;
- скоординировать планирование строительства и ввода в эксплуатацию объектов сетевой инфраструктуры и генерирующих мощностей с планированием вывода из эксплуатации энергетических объектов;
- обеспечить информационную поддержку деятельности органов государственной власти при формировании государственной политики в сфере электроэнергетики, а также при организации коммерческой и технологической инфраструктуры отрасли, субъектов электроэнергетики, потребителей электрической энергии и инвесторов.
Документом определен прогнозный спрос на электрическую энергию по ЕЭС России до 2025 года (рис. 3) с учетом макро-
Ленинградская АЭС-2 Источник: atomic-energy.ru
экономических показателей за предыдущие годы. Как видно из рис. 3, прогнозный спрос на электрическую энергию по ЕЭС России увеличится почти на 5 % (относительно 2020 г.) и составит порядка 1143 млрд кВт-ч.
За рассматриваемый период документом предусмотрено:
- запланированные объемы вывода из эксплуатации генерирующих мощностей на электростанциях ЕЭС
Рис. 2. График производства и потребления электроэнергии по Российской Федерации в целом в период с 2013 по 2018 гг.
Источник: Росстат
о с
к <
о
л
от
1120000 1110000 1100000 1090000 1080000 1070000 1060000 1050000 1040000 1030000 1020000
1115087,6
1108134
)54822,6 1064956,1 1060243,1
2013 2014 2015
Произведено электроэнергии, млн кВт-ч
2016 2017 2018
Потреблено электроэнергии, млн кВт-ч
России в 2020-2025 годах, которые составят порядка 11 600 МВт, из которых 5600 МВт приходится на АЭС: три энергоблока сустановленной мощностью 1000 МВт каждый, на Ленинградской АЭС в ОЭС Северо-Запада, 2 энергоблока с установленной мощностью 1000 МВт каждый, на Курской АЭС в ОЭС Центра, а также энергоблок с установленной мощностью 600 МВт на Белоярской АЭС и порядка 6000 МВт - на ТЭС;
В представленном прогнозе выработка электрической энергии оценивается в 1157,219 млрд кВт-ч, на АЭС приходится 198,856 млрд кВт-ч, на ГЭС - 187,290 млрд кВт-ч, на ТЭС - 760,951 млрд кВт-ч, ВЭС, СЭС -10,122 млрд кВт-ч. При этом в прогнозируемой структуре выработки электрической энергии по ЕЭС России доля АЭС снизится с 19,0 % в 2019 году до 17,2 % в 2025 году, доля ГЭС снизится с 17,0 % в 2019 году до 16,2 % в 2025 году, доля ТЭС возрастет с 64 до 65,8 %, доля ВЭС и СЭС возрастет с 0,09 до 0,87 %.
1143,1
<
2020
2021
2022
2023
2024
2025
Рис. 3. Прогноз спроса на электрическую энергию по ЕЭС России до 2025 года
Источник: схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2019-2025 годы
- запланированные объемы ввода новых генерирующих мощностей (с высокой вероятностью реализации) на электростанциях ЕЭС России в период 2020-2025 гг., которые составят порядка 109602 МВт, при этом на АЭС заложено 4700 МВт, на ГЭС - 89,5 МВт, на ТЭС - 3149 МВт и на ВЭС, СЭС-3020 МВт. Укрупненная структура производства электрической энергии в ЕЭС России по прогнозам на 2025 год представлена на рис. 4.
Объемы ввода новых генерирующих мощностей меньше по сравнению с выводом в связи с тем, что документом был предусмотрен ввод порядка 4200 МВт (АЭС - 1150 МВт, ГЭС- 416,7 МВт.ТЭС - 1251,9 МВт, ВЭС и СЭС - 1382,3 МВт) генерирующих мощностей в 2019 г., против вывода - 1200 МВт (16 МВт - ГЭС, 1184 МВт - ТЭС). Однако, в настоящее время эти данные требуют корректировки в связи с последствиями COVID-19.
Обзор концепции «Цифровая трансформация 2030»
Вместе с тем стоит отметить, что в нашей стране уже сделаны определенные шаги на пути активного внедрения цифровых технологий в энергетическую отрасль. Так, в 2018 г. с целью исполнения указов Президента Российской Федерации от 09.05.2017 г. № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017-2030 гг.» и от 07.05.2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года», а также для реализации программы «Цифровая экономика Российской Федерации» разработана концепция «Цифровая трансформация 2030» (далее -Концепция), которая определяет основные
о с
СЦ <
0,87%
<
65,76%
17,18%
16,18%
I АЭС ГЭС ТЭС
ВЭС, СЭС
Рис. 4. Процентное распределение прогнозной выработки электроэнергии в ЕЭС России в 2025 г.
Источник: схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2019-2025 гг.
о
сц <
направления технологических и организационных изменений работы в энергетических компаниях для повышения качества оказываемых услуг.
Концепция включает в себя целевую модель цифровой трансформации и актуальное представление ситуации с учетом существующих технологий.
При этом ключевой целью цифровой трансформации является переход компаний на риск-ориентированное управление путем изменения логики процессов, протекающих в компании. Достижение поставленной цели возможно только на основе анализа больших данных с использованием передовых/современных информационных и цифровых технологий, которые характеризуются постоянным развитием. В этой связи предусматривается актуализация Концепции не реже 1 раза в 3 года в части внедрения передовых технологий.
Целью цифровой трансформации является переход на риск-ориентированное управление процессами в компании. Достижение этой цели возможно только на основе анализа больших данных
Целевая модель, представленная в Концепции, определяет наличие в компании ряда центров, работа которых приведет к созданию единой цифровой среды:
- центров аналитических компетенций (в ПАО «Россети» и в ДЗО с разделением задач и функций в соответствии с уровнем управления) - для повышения информированности специалистов при принятии управленческих и стратегических решений, а также для выявления и предотвращения возможных технологических и организационных сложностей;
- центра кибербезопасности, который должен обеспечить создание системы безопасности объектов инфраструктуры, ее функционирование на принципах единства подходов, требований, эффективности и надежности в целях мониторинга инцидентов и координации действий по предотвращению и устранению инцидентов;
- научно-исследовательского центра (НИОКР, НТД, взаимодействие с научной средой,стартап-проекты) - для выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, необходимых в производственном процессе компании, а также по разработке нормативно-технических документов и сопровождению пилотных проектов по реализации цифровых технологий [3].
Единая цифровая среда технологических данных позволит проводить аналитические исследования в целях принятия оптимальных управленческих решений, а также анализировать информацию о состоянии оборудования,прогнозировать вероятность и последствия отказов для снижения рисков выхода оборудования из строя путем своевременного адресного ремонта или замены [3].
Концепция определяет порядок ее реализации и основные эффекты от ее реализации на уровне государства, компании и потребителя. В качестве ключевых эффектов для государства необходимо отметить возможность обеспечения энергонезависимости и инфраструктурной обеспеченности развития экономики и радикальное повышение качества и доступности услуг по передаче и технологическому присоединению, развитие конкурентных рынков сопутствующих услуг и прочее [3].
Для потребителей электроэнергии ключевыми эффектами станет повышение качества и доступности услуг по передаче электроэнергии и технологическому присоединению, а также возможность его участия в регулировании собственного потребления.
Отметим, что внедрение цифровых технологий невозможно осуществить в конкретный момент, в этой связи концепция цифровизации сетей состоит из трех последовательных этапов и включает в себя поэтапное внедрение приборов учета, управляемых элементов сети, систем управления, телемеханизации, связи, обеспечение ки-бербезопасности, и цифровых вторичных систем подстанций (рис. 5).
Стандартная материнская плата с электролитическими конденсаторами Источник: VadimVasenin /Depositphotos.com
Таким образом, концепция «Цифровая трансформация 2030» предполагает цифровизации одного из крупнейших электросетевых комплексов в мире: 2,35 млн км линий электропередачи и 507 тысяч подстанций трансформаторной мощностью более 792 ГВА.
Мировой опыт развития технологий интеллектуальных систем управления энергетическими сетями
Если рассматривать использование цифровых технологий вмире, то особое внимание необходимо уделить вопросам развития
Рис. 5. Этапность внедрения цифровых технологий
Источник: «Россети»
интеллектуальных систем управления энергетическими сетями. Понятие «умная сеть» или иначе говоря «smart grid» первоначально появилось в статье [б] 2003 г., в которой было представлено несколько определений этого термина, однако их объединяло то, что интеллектуальная сеть напрямую связана с электрической и обеспечивает цифровую обработку полученных данных на выходе.
Таким образом, ключевыми условиями реализации интеллектуальной сети является интеграция цифровых технологий для сбора информации о производстве и потреблении электроэнергии, что позволит повысить надёжность, а также устойчивость производства и распределения электроэнергии. В настоящее время технологические решения в области внедрения «умных» сетей можно условно разбить на 5 классов: - измерительные приборы и устройства, например, smart-счетчики, smart-датчики - электронные интеллектуальные устройства учета активной и реактивной энергии, которые измеряют мгновенное значение мощности и потребленной активной/ реактивной энергии в однофазных/ трехфазных сетях переменного тока, снабжённые коммуникационными средствами для передачи накопленной информации посредством сетевых технологий с целью мониторинга и осуществления расчётов за коммунальныеуслуги;
Первые несколько определений Smart grid дал М. Берр в 2003 г., но их объединяло то, что интеллектуальная сеть напрямую связана с электрической и обеспечивает цифровую обработку данных
- усовершенствованные методы управления;
- усовершенствованные технологии и компоненты электрической сети, например, гибкие системы передачи переменного тока, сверхпроводящие кабели и пр.;
- интегрированные средства коммуникации;
- интегрированные интерфейсы и методы поддержки принятия решений, технологии управление спросом на энергию, распределенные системы мониторинга и т. д.
Типовая схема интеллектуальной сети представлена на рис. б, ее основными преимуществами являются:
- наличие автоматизированных систем управления передачи и потребления электроэнергии;
Рис. 6. Схема интеллектуальной сети
Источник: «Россети»
- наличие активных сетевых элементов с изменяемыми параметрами;
- наличие системы мониторинга текущего состояния сети в режиме реального времени;
- наличие автоматизированных систем для поддержания работы энергосистемы в заданных пределах в составе единой системы анализа и принятия решений.
Внедрение интеллектуальной сети приведет к наложению на существующую систему производства, передачи и потребления электроэнергии ещё одной информационной системы, которая позволит:
- выдавать отчеты по данным о произведенной или потребленной электроэнергии, используя системы самомониторинга;
- повысить надежность электроснабжения путем переключения между источниками при отказе основного;
- снизить потери за счет распределения нагрузки, устанавливая для крупных потребителей более эффективные, например, меньшей протяженности, маршруты подключения.
За рубежом внедрение концепции Smart grids началось достаточно давно, например, в Китае, где упор делается на использование силовой энергетики на первый план выходит вопрос обеспечения безопасности эксплуатации электрической сети.
В Японии пилотный эксперимент по внедрению интеллектуальных сетей проводился в городе Йокогама, где были объединены энергосистемы нескольких крупных зданий, для поддержания оптимального уровня потребления энергии предприятиями. Для достижения поставленной цели ряд домов оборудовался исходя из принципа энергосбережения с использованием оптимальной энергоэффективной системы освещения, отопления и кондиционирования воздуха, а вблизи фабрик были установлены небольшие генераторы и аккумуляторные батареи [7].
В Торонто (Канада) и Техасе (США) проведена полная модернизация инфраструктуры интеллектуальными счетчиками, широкомасштабное внедрение технологии наблюдается и в Швеции, Финляндии и т. д.
Внедрение интеллектуальных сетей на полуострове Ютландия в Дании (рис. 7) позволило не только обеспечивать собственные нужды, но также поставлять энергию другим пользователям [7]. Кроме того, в Дании успешно развивается направле-
ние интеграции интеллектуальных систем управления инженерными сетями энергоснабжения в пассивные дома, которые при дополнительных незначительных затратах, могут стать нулевыми, а при чуть больших - активными3, где интеллектуальная энергосеть, включающая в себя функции мониторинга электросети и мониторинга генерирующих мощностей, позволит передавать переизбыток электроэнергии в общую электросеть.
Вместе с тем, статистика затрат и выгод от внедрения интеллектуальных систем электроэнергии в странах ЕС свидетельствует о том, что для большинства стран
<
Рис. 7. Первый в мире активный дом в Дании Источник: www.theguardian.com
ЕС совокупные выгоды превышают совокупные затраты (таблица 2), что также является важной мотивацией при внедрении интеллектуальных сетей.
В России работы по разработке интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью ведутся в ОАО «НТЦ ФСК», ОАО «Башкирская электросетевая компания» внедрила интеллектуальный учет, а также автоматизацию управления аварийными режимами и распределительной сетью, ОАО «Евро-сибЭнергоИнжиниринг» разрабатывает
о с
СЦ <
3 Под активным домом (active house, energy plus house) принимается сооружение, которое производит энергии больше, чем потребляет, объединяя в себе решения, разработанные институтом пассивного дома в Германии и технологий «умного» дома.
Гтпана Совокупные Совокупныевыгоды, наогн?м1ни1>131точки Выгодыотоснащения
итрана инвестиции, млн евро млн евро на у^евро 1 точки учета' евро
<
Австрия 3195 3539 590 654
Великобритания 9295 21749 161 377
Германия 144466 16968 546 493
Греция 1733 2443 309 436
Дания 310 322 225 233
Ирландия 1040 1212 473 551
Италия 3400 6400 94 176
Латвия 75,6 4,44 302 18
Литва 254 128 123 82
Люксембург 35 40 142 162
Мальта 20 - 77 -
Нидерланды 3340 4108 220 270
Польша 2200 2330 167 177
Португалия 640 1316 99 202
Румыния 712 552 99 77
Словакия 69 71 114 118
Финляндия 692 - 210 -
Франция 4500 - 135 -
Чехия 4367 2735 766 499
Швеция 1500 1677 288 323
Эстония ПО 191 155 269
Таблица 2. Оценка затрат и выгод от внедрения интеллектуальных систем электроэнергии в странах ЕС Источник: http://www. tadviser.ru/
о
СЦ <
варианты генерации энергии на базе ВИЗ и интеграции ее в сеть. В Белгородской области внедрена автоматизированная система управления освещением «Гели-ос» [8]. Предприняты определенные шаги по внедрению интеллектуальных сетей в Калининграде, где по данным «Янтарьэ-нерго» после установки «умных» приборов потери снизились на 37 % [9]. Задача внедрения «умных» счетчиков для отработки реализации внедрения новых технологий ставилась в г. Пермь на базе филиала ОАО «МРСК Урала» - «Пермьэнерго» [10]. Однако такие проекты в России носят все еще пилотный характер.
В Дании успешно внедряются интеллектуальные системы управления электроснабжением в пассивные дома, которые при дополнительных затратах могут стать нулевыми и даже активными
В рамках представленного исследования проанализированы существующие разработки в области внедрения интеллектуальных систем управления инженерными сетями по публикациям, представленным в международной реферативной базе данных (БД) Scopus, также был рассмотрен отечественный опыт использования подобных систем по научным статьям, опубликованным в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий.
Всего за период с 2012 по 2021 гг. (дата обращения 13.07.2020 г.) в БД Scopus представлено свыше 46 000 статей в области развития интеллектуальных сетей. Распределение публикаций по годам представлено на рис. 8. Выборка публикаций делалась по ключевому слову «Smart grids», по различным отраслям знаний. При этом наибольшее количество публикаций относится ктехническим наукам и разработкам в области информационных технологий.
Общей тенденцией проанализированных публикаций является рассмотрение вопроса обеспечения связей между элементами «умных» сетей, их внедрения и обеспечения безопасности [11-20 и др.].
Стоит также отметить, что лидерами по исследованиям в указанной области являются представители таких стран, как Китай (16 % от представленных публикаций)
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
<
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
Рис. 8. Распределение публикаций в области развития интеллектуальных сетей по годам, с учетом уже принятых к публикации работ в 2021 г. по данным международной базы данных SCOPUS
Источник: https://www.scopus.com
и США (14%), Россия занимает лишь 20-е место (порядка 1,3
В журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий (по данным сайта elibrary.ru, на котором представлено порядка 70 000 наименований журналов), также представленных в различных отраслях науки (по ключевым словам «smart grids» и «умные сети») за рассматриваемый период (с 2013 по 2020 гг.)
найдено свыше 600 опубликованных научных статей, которые делятся на работы, содержащие предложения по новым измерительным приборам и устройствам, а также статьи, описывающие опыт внедрения таких устройств. Мало внимания уделяется проблемам усовершенствования методов управления, роль которых при внедрении таких технологий является ключевой.
Рис. 9. Процентное распределение публикаций по странам мира по данным БД Scopus
Источник: https://www.scopus.com
I Китай США I Индия Германия I Италия Великобритания Канада Австралия Бразилия Иран I Испания Франция Южная Корея Япония
о
СЦ <
0
<
Вместе с тем, данная статистика свидетельствует о том, что рассматриваемые технологии в России все еще находятся на этапе развития.
Заключение
Сегодня Единая энергетическая система России представляет собой совокупность объединенных энергосистем, общая установленная мощность электростанций которой на 1 января 2019 г. составила 243 243,2 МВт. Однако, если рассматривать каждый регион нашей страны отдельно, то наблюдается определенный дисбаланс выработки и потребления электроэнергии.
Вместе с тем, снижение потерь и достижение баланса между производством и потреблением электроэнергии по федеральным округам возможно за счет внедрения цифровых технологий. Данный подход нашёл свое отражение в концепции «Цифровой трансформации 2030», реализация которой позволит государству обеспечить энергонезависимость, повышение качества и доступности услуг по передаче и технологическому присоединению, создать инфраструктурную обеспеченность развития экономики, развить конкурентные рынки сопутствующих услуг и пр.
Для потребителей электроэнергии ключевыми эффектами от реализации
Концепции станет повышение качества и доступности услуг по передаче электроэнергии и технологическому присоединению, а также возможность их участия в регулировании собственного потребления.
В то же время, проведенный анализ мировых тенденций в области развития интеграции интеллектуальных сетей позволяет сделать вывод о том, что именно их активное развитие и внедрение повышает эффективность оперативного управления энергетическими активами и дает возможность потребителям энергии участвовать в процессах регулирования собственного энергопотребления, поскольку выводит качество сбора и анализа данных об энергопотреблении на принципиально новый уровень.
Актуальным также становится направление интеграции интеллектуальных сетей энергоснабжения в рамках развития инженерно-строительных решений, обеспечивающих возможность создания домов с нулевым энергопотреблением, а также развития технологий «активного» дома.
Однако для широкомасштабного внедрения цифровых технологий в энергетическую отрасль России необходимо решить ряд задач, в том числе, сменить логику процессов и обеспечить переход компании на риск-ориентированное управление.
<
«Умный»дом
Источник: topdom.ru
Использованные источники
2.
3.
1. Силяев C.B., Богданов A.B. Интеллектуальные системы электроснабжения промышленных объектов на основе смарт-технологий // Сб. м-лов IV Международной студенческой научно-практической конференции, 2018. С. ПЗ-120. Официальный сайт компании ООО «Инженерный центр «Энергосервис». Режим доступа: https://energybase.ru/ Концепция «Цифровая трансформация 2030», Россети, 2018. 31 с.
4. Нусенкис A.A. Цифровая трансформация в энергетике // Электротехнические комплексы и системы, Материалы международной научно-практической конференции, 2019. С. 185-192.
5. Официальный сайт системного оператора Единой энергетической системы. Режим доступа: https://so-ups.ru/ index.php?id=ees
6. Burr M. Т. Reliability demands drive automation investments. // Fortnightly. TechnologyCorridor. 2003. Nov. 1. Режим доступа: http://www. fortnightly, com/fortnightiy/2003/ll/technology-corridor
7. Николаев M. В., Овсянников А. Ю., Марчинский И. Ю. Опыт применения «умных» сетей в России. Технология Smartgrid //Молодойученый. 2016. №28.2. С. 63-68.
8. Боева Е.Ю., Куникеев Б.А., Щеголев Н.Л. Перспективы и проблемы внедрения Smart grid в России/ Инженерный вестник, №9, 2015. С. 543-551.
9. Димитриев A.B. Реализация проекта Smart grids в Калининграде: первые результаты и достижения // сб. трудов научно-пр. конф. «Интеграционные процессы в современном геоэкономическом пространстве», 2018. С. ПО-ПЗ.
10. Ледин С. С. Концепция «электроэнергия - товар» как катализатор развития SmartGrid // Автоматизация в промышленности. 2012. № 4. С. 23-26.
П. Jiahai Yuan, Jiakun Shen, Li Pan, Changhong Zhao, Junjie KangSmart grids in China//Renewabie and Sustainable Energy Reviews, Volume 37, September2014. P. 896-906.
14.
15.
12. Joâo Crispim, José Braz, Rui Castro, Jorge Esteves Smart Grids in the EU with smart regulation: Experiences from the UK, Italy and Portugal/ZUtilities Policy, Volume 31, December
2014.P. 85-93.
13. Lucia Vesnic-Alujevic, Melina Breitegger, Angela Guimarâes Pereira What smart grids tell about innovation narratives in the European Union: Hopes, imaginaries andpolicy/ZEnergy Research & Social Science, Volume 12, February 2016. P. 16-26. Lea Schick, Christopher Gad Flexible and inflexible energy engagements-A study of the Danish Smart Grid StrategyZZ Energy Research & Social Science, Volume 9, September
2015.P. 51-59.
Ghorbanian M., Dolatabadi S.H., Masjedi M., Siano P. Communication in smart grids: A comprehensive review on the existing and future communication and information infrastructuresZZIEEE Systems Journal,2019, 13(4),8839117. C. 4001-4014.
16. Fontenot H., Dong B. Modeling and control of building-integrated microgrids for optimal energy management - A reviewZZ Applied Energy, 2019, 254, 113689.
17. Alladi T., Chamola V., Rodrigues J.J.P.C., Kozlov S.A. Blockchain in smart grids: A review on different use casesZZSensors (Switzerland), 2019, 19(22), 4862.
18. Ghadi M.J., RajabiA., Ghavidel S., (...) Li, L. Zhang, J. From active distribution systems to decentralized microgrids: A review on regulations and planning approaches based on operational factors//Applied Energy, 2019, 253, 113543.
19. Londero R.P, De MelloA.PC., Da Silva G.S. Comparison between conventional and solid state transformers in smart distribution grids//2019 IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies, ISGTLatinAmerica, 2019, 8895327.
20. De Souza E Silva R.D., Cavalcante De Oliveira R. Net Zero Energy Building in Brazil: Potencial Smart Buildings?//2019 IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies, ISGT Latin America, 2019, 8895412.
о in
СЦ <
