CC BY
514
20 (113) - 2011
УГРОЗЫ И БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК 338.332
«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ» (SMART GRID)
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ
Е. Л. ЛОГИНОВ,
доктор экономических наук,
лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, вице-президент Национального института энергетической безопасности E-mail: evgenloginov@gmail. com Н. Л. ДЕРКАЧ,
бухгалтер ОАО «МРСК Юга» E-mail: instityteb@mail. ru А. Е. ЛОГИНОВ,
старший аналитик ОАО «Гловерс» E-mail: aleksloginov@gmail. com
Статья посвящена исследованию проблем развития и безопасности «интеллектуальных [умных] сетей» (smart grid) в электроэнергетике. Сделан вывод, что с развитием умных сетей в электроэнергетике и других отраслях экономики России при их интеграции создается инструмент управления экономикой страны на качественно более высоком уровне, чем это было в СССР и есть сейчас в России.
Ключевые слова: электроэнергетика, интеллектуальные сети, инновационная экономика, управление, безопасность, снижение рисков.
В последний период в энергосетевом комплексе мира и России идет активная работа по внедрению «интеллектуальных [умных] сетей» (smart grid). В США и Западной Европе уже реализуется ряд крупных и еще больше мелких проектов по переходу электроэнергетики и жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) на «интеллектуальные сети».
Объем финансовых вложений в развитие «интеллектуальных сетей» в 2009—2013 гг. в отдельных регионах мира достигает несколько десятков миллиардов долларов:
> Китай — 70 млрд долл. (развитие альтернативной энергетики, расширение сети высоковольтных линий (ВЛ), установка нового
оборудования, создание распределительной системы мониторинга);
> США — 19 млрд долл. (14,5 млрд долл. гарантий для передачи и распределения электрической энергии ВИЭ; 4,5 млрд долл. — создание интеллектуальной сети);
> Индия — 10 млрд долл. (8 млрд долл. — установка оборудования; 2 млрд долл. — программное обеспечение, автоматизация);
> Евросоюз — 7 млрд долл. (поддержка трансъевропейской инфраструктуры, энергетический пакет, 80 % покрытие интеллектуальными счетчиками);
> Великобритания — 3 млрд долл. (500 млн долл. — четыре интеллектуальных города, законодательные инициативы в области повышения энергоэффективности и надежности сети);
> Австралия — 1 млрд долл. (100 млн долл. — два интеллектуальных города, полное покрытие интеллектуальными счетчиками штата Виктория к 2013 г.);
> Канада — 0,5 млрд долл. (инфраструктура ин -теллектуальной сети, интеграция ВИЭ);
> Южная Корея — 0,3 млрд долл. (внедрение интеллектуальных счетчиков, создание испытательного центра) [1].
Рис. 1. Smart Grid как элемент интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью [5]
Принципиально новыми здесь являются подходы, при которых ведущая роль отводится ядру электроэнергетической системы — электрической сети как структуре, обеспечивающей надежность и эффективность связи генерации и потребителя (рис. 1).
В этих условиях Президент и Правительство РФ поставили министерствам, ведомствам, а также энергетическим корпорациям страны задачу по разработке и реализации проектов по переходу электроэнергетики России на «интеллектуальные сети».
Министр энергетики РФ С. И. Шматко в своем выступлении на заседании круглого стола «Умные сети — Умная энергетика — Умная экономика» в рамках официальной программы IV Петербургского международного экономического форума (17—19 июня 2010 г.) отметил, что модернизация национальной экономики подразумевает следующие задачи для электроэнергетической отрасли: инновационный характер перехода к технологиям XXI в. и программу модернизации через внедрение интеллектуальных сетей. Помощник Президента РФ А. В. Дворкович там же подчеркнул, что развитие интеллектуальных сетей является одним из приоритетных проектов Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России, которую возглавляет Президент РФ [4].
50 -
В то же время пока ни за рубежом, ни в России не существует единой комплексной концепции формирования информационно-интеллектуальных основ повышения эффективности управленческих технологий на основе интеллектуальных сетей. При этом в многочисленных научных и практических разработках, а также в анонсируемых публикациях существенное внимание уделяется частным вопросам повышения эффективности управления в различных сферах предметной деятельности: электронному документообороту; различным средствам сбора, передачи и обработки информации; внедрения СРМ, ВРМ, ЕРМ1; геоинформационным системам (ГИС), RFID2 технологиям, «Интернету вещей» и др. Сюда же относятся многочисленные нормативные документы и проекты «Электронного правительства», реализуемые как на федеральном, так и региональном уровнях.
Сегодня все это использование распределенных электронных управленческих контентов интеллектуального характера базируется на построении и функционировании организационных
1 CPM (Corporate Performance Management), BPM (Business Performance Management), EPM (Enterprise Performance Management).
2 RFID — технологии радиочастотной идентификации объекта (радиометки).
структур и систем управления в рамках интеллектуальных сред (пространств).
Здесь осуществляется переход процессов и процедур управления в интеллектуальную среду (пространство), в которой поддерживается новое качество управления любыми видами предметной деятельности для итогового выхода управляемой системы на новое качество управления. Такая универсальная интеллектуальная управленческая среда (пространство) формируется путем интеграции сегментивных интеллектуальных управленческих пространств более низкого уровня.
В ряде зарубежных исследований и практических разработок трансформация систем управления в этом направлении определяется как «сетецентрическая» концепция. «Сетецен-тризм» — это термин заимствован из индустрии телекоммуникаций, где он обозначает взаимодействие компьютеров разных операционных систем. Применительно к энергетике сете-центризм означает осуществление управления объектами в едином информационно-коммуникационном управленческом пространстве, рассматривающем объединение разнородных объектов, действующих как системным, так и дискретным образом как неких распределенных сегментов единой управленческой сети.
Исходные положения, принятые при разработке и развитии концепции Smart Grid за рубежом:
1) концепция Smart Grid предполагает системное преобразование электроэнергетики (энергосистемы) и затрагивает все ее основные элементы: генерацию, передачу и распределение (включая и коммунальную сферу), сбыт и диспетчеризацию;
2) энергетическая система рассматривается в будущем как подобная сети Интернет инфраструктура, предназначенная для поддержки энергетических, информационных, экономических и финансовых взаимоотношений между всеми субъектами энергетического рынка и другими заинтересованными сторонами;
3) развитие электроэнергетики должно быть направлено на развитие существующих и создание новых функциональных свойств энергосистемы и ее элементов, обеспечивающих в наибольшей степени достижение ключевых ценностей новой электроэнергетики, выработанных в результате совместного видения всеми заинтересованными сторонами целей и путей ее развития;
4) электрическая сеть (все ее элементы) рассматривается как основной объект формирования нового технологического базиса, дающего возможность существенного улучшения достигнутых
и создания новых функциональных свойств энергосистемы;
5) разработка концепции комплексно охватывает все основные направления развития — от исследований до практического применения и тиражирования и должна вестись на научном, нормативно-правовом, технологическом, техническом, организационном, управленческом и информационном уровнях;
6) реализация концепции носит инновационный характер и дает толчок к переходу к новому технологическому укладу в электроэнергетике и в экономике в целом [5].
Понятие «умной» сети охватывает сегодня во всем мире одно из важнейших направлений развития рынка и технологий, представленных на нем в сфере передачи и распределения энергии. По сути дела, речь идет о технологиях, которые способны сделать электрическую сеть и ее нагрузку транспа-рентными и управляемыми:
• зарубежные «Умные сети» (Smart Grid) — это реализация двусторонних коммуникативных обменов в цифровом формате всех участников производства, распределения, накопления и потребления электроэнергии;
• российские «Умные сети» — это комплексная модернизация и инновационное развитие всех субъектов электроэнергетики на основе передовых технологий и сбалансированных проектных решений глобально на всей территории страны [2].
При этом формирование в России комплекса «интеллектуальных сетей» в различных отраслях экономики закономерно ведет к созданию нового системно-структурного образования, которое можно назвать межотраслевым грид-кластером, так как оно будет иметь черты и компьютерного кластера, и системы распределенных вычислений (grid). Хотя различные проявления межотраслевого грид-кластера уже реально наблюдаются с середины первого десятилетия ХХ1 в., его комплексное научное исследование еще только начинается.
Перспективой развития межотраслевого грид-кластера исходя из сложившихся организационно-управленческих потребностей является тенденция, которая должна в конечном итоге привести к упорядоченной взаимосвязанности функционирования и взаимодействия распределенных информационных объектов, информационных сетей и потребителей информации (пользователей информационных ресурсов) за счет интеллектуальных возможностей и многостороннего обмена данными на территориально-организационном уровне на основе
- 51
принципов их самоорганизующейся интеграции. Преимуществами межотраслевого грид-кластера являются более широкие возможности сбора, обработки, хранения, распределения информации, т. е. способность адаптироваться к динамике информационного спроса и потребления и обеспечение экономики (с ее технологической составляющей) информацией при современном уровне удовлетворения запросов потребителей.
На основе развития информационных систем нового поколения с сегментом межотраслевого грид-кластера возможен итоговый выход российской экономики на новое качество управления путем формирования многоуровневой совокупности информационных систем управления с увеличением объемов автоматизации и повышением количественных и качественных характеристик сбора, обработки, хранения, распределения информации, используемых для принятия управленческих решений, т. е. переход в России к интеллектуальной информационной системе с базовым сегментом межотраслевого грид-кластера.
Таким образом, общим результатом развития межотраслевого грид-кластера является повышение эффективности управления на основе качественно более высокого уровня сбора, обработки, хранения, распределения информации, используемых для принятия управленческих решений на основе сете-центрической парадигмы его функционирования.
Такой механизм в последний период дополняется новыми технологическими решениями.
За рубежом в настоящее время в ряде стран разрабатываются проекты «Интернета вещей» (Internet of Things). В основе «Интернета вещей» лежит технология радиочастотной идентификации (Radio Frequency Identification). Радиочастотная идентификация, как правило, называемая RFID, является методом идентификации, в которой применяются радиометки или транспондеры RFID для хранения и считывания информации с помощью радиоволн.
Развитие «Интернета вещей», позволяющего связать через глобальные телекоммуникационные сети информационных агентов и товарные объекты (с радиометками или «умной пылью»), становится одной из самых перспективных тенденций в развитии информационно-коммуникационных технологий [6].
Сложившаяся к настоящему времени общая структура информационных систем, как за рубежом, так и в нашей стране, крайне разнородна по широкой совокупности технико-технологических и иных параметров и характеристик, что крайне сдерживает процесс повышения эффективности управления, создает уязвимость от попыток перехвата управления по информационно-коммуникационным сетям, что требует повышения качества и надежности систем управления [3].
Межотраслевой грид-кластер
Объекты критической энергетической инфраструктуры
.Электронные управленческие транзакции
~Н Управление объектами
критической энергетической инфраструктуры в условиях -►I внешнего электронного
деструктивного воздействия
Функционирование энергетических объектов
Улучшение характеристик межотраслевого грид-кластера
Рис. 2. Комплекс мер решения задачи «Управления объектами критической энергетической инфраструктуры в условиях внешнего электронного деструктивного воздействия»
Национальная критическая инфраструктура
Внешняя электронная информационно-управленческая среда
Определить
объект,
-► подвергающийся
электронному
деструктивному
воздействию
Объекты, повергающиеся деструктивному воздействию
Установить
субъект агрессивных действий
Субъекты агрессивных действий
Органы управления национальной критической инфраструктурой
Информаци яо
национальн ой
критическо й
инфраструк туре
Органы управления национальной критической инфраструктурой
Определить меры повышения качества и надежности
систем управления
Оптимизировать системы управления объектами критической инфраструктуры
Достижение нового качества управления объектами критической инфраструктуры
Органы управления национальной критической инфраструктурой
Распределить имеющиеся ресурсы по объектам критической инфраструктуры
Управление объектами критической энергетической инфраструктуры в условиях внешнего электронного деструктивного воздействия
Рис. 3. Декомпозиция комплекса мер обеспечения управления объектами критической энергетической инфраструктуры в условиях внешнего электронного деструктивного воздействия
Как пример успешной попытки перехвата управления можно привести ситуацию 14 августа 2003 г.: в США произошла авария с каскадным развитием, когда выход (точнее, дистанционное отключение неизвестными) одного и более элементов энергосистемы привело к выходу из работы из-за перегрузок и повреждения и других элементов, а затем и следующих. В результате этой аварии более 50 млн потребителей были отключены от электроэнергии в среднем около 4 дней. Всего отключилась нагрузка мощностью более 60 000 МВт — это штат Нью-Йорк и соседние с ним штаты США, а также
провинция Онтарио в Канаде. Ущерб только в США составил около 10 млрд долл., а в Канаде — более 2 млрд канадских долл.
Сложность решения данной проблемы заключается в ее многогранности, так как требует рассмотрения в комплексе различных аспектов: экономических, организационных, технических, информационных и т. д. Попытка совместного рассмотрения этих проблем требует в свою очередь разработки новых концепций с использованием современных достижений научной мысли [7].
- 53
Преодолеть указанные трудности возможно только за счет внедрения удобных программно-аппаратных и организационных механизмов управления и адаптации, построенных на интеллектуальных технологиях, использующих развитые методы анализа складывающейся ситуации и обеспечивающие принятие эффективных решений, направленных на снижение рисков перехвата управления по интеллектуальным сетям.
При этом конкретные технологии работы с этими информационными ресурсами могут постоянно совершенствоваться в соответствии с изменениями законодательства, общеинформационной практики и потребностям, так как потенциал межотраслевого грид-кластера позволяет сформулировать комплекс мер решения задачи «Управления объектами критической энергетической инфраструктуры в условиях внешнего электронного деструктивного воздействия» (рис. 2).
Предложенный комплекс мер решения задачи «Управления объектами критической энергетической инфраструктуры в условиях внешнего электронного деструктивного воздействия» необходимо структурировать по составляющим функциям, в связи с чем можно предложить последовательную цепочку декомпозиции соответствующих функций.
На рис. 3 приведена декомпозиция комплекса мер обеспечения управления объектами критической энергетической инфраструктуры в условиях внешнего электронного деструктивного воздействия.
В перспективе с развитием умных сетей в электроэнергетике и других отраслях экономики России при их интеграции создается инструмент управления экономикой страны на качественно более высоком уровне, чем это было в СССР и есть сейчас. Причем в связи с объективной сегмен-тивной корпоративно-региональной структурой электроэнергетики других стран (в первую очередь США и Западной Европы) у них такой уровень управления достигнут быть не может в принципе.
Одновременно формирование такой системы в России создаст механизм управления энергетикой и экономикой, не уступающей в ближайшей и далекой перспективе странам с жестким централизованным управлением, например Китаю, с учетом тех геостратегических приоритетов и задач энергетического развития, которые он перед собой ставит.
Такая система становится чрезвычайно эффективным инструментом геоэкономического и геополитического управления России, не только поддерживающим единство разнесенных регионов и экономических комплексов страны, но и как инструмент, обеспечивающий национальный суверенитет и возможность противодействовать внешнему давлению в энергетической сфере в его организационных, технологических и т. п. формах, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций военного, природного и т. п. характера, и инструмент интеграции под российским организующим центром энергетических систем и экономик республик СНГ, а также ряда других близлежащих стран Азии и Европы.
Список литературы
1. Бердников Р. Н. Политика инновационного развития и модернизации ОАО «ФСК ЕЭС» // Доклад // http://www. fsk-ees. ru.
2. Бударгин О. М. Умная сеть — платформа развития инновационной экономики // Доклад на заседании круглого стола «Умные сети — Умная энергетика — Умная экономика» IV Петербургского международного экономического форума (17—19 июня 2010 г.).
3. Бугаев А. С., Логинов Е. Л., Райков А. Н, Сараев В. Н. Латентный синтез решений // Экономические стратегии. 2007. № 1.
4. Дорофеев В. В. Интеллектуальная сеть. Новые принципы построения. Оборудование системы управления интеллектуальной сети // Доклад на заседании круглого стола «Умные сети — Умная энергетика — Умная экономика» IV Петербургского международного экономического форума (17—19 июня 2010 г.).
5. Кобец Б. Б., Волкова И. О., Окороков В. Р. Smart Grid как концепция инновационного развития электроэнергетики за рубежом // Энергоэксперт. 2010. № 2.
6. Логинов Е. Л.«Интернет вещей» как аттрактор объективной экономической реальности // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2010. № 18.
7. Логинов Е.Л., Шкрабляк А. С. Тенденции развития электронных финансовых транзакций и методов их контроля в глобальных телекоммуникационных сетях // Инженерная физика. 2009. № 9.
