CC BY
108
УДК 621.311
К ВОПРОСУ ОБ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Д. А. Ерцкина* Научный руководитель - Д. Н. Суслов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнёва Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: eda79@mail.ru
Проведен анализ развития современной энергетики. Из анализа следует, что наиболее перспективным направлением развития является модернизация энергетики, в частности, за счёт снижения потерь в энергетических системах. Технически эта проблема решается с помощью интеллектуальных сетей. Приведены мероприятия по созданию интеллектуальных электрических сетей и проблемы их внедрения в РФ.
Ключевые слова: интеллектуальные сети, «умные» сети, энергосбережения, потери в сетях, информационные системы.
ON THE QUESTION OF INTELLIGENT ELECTRIC NETWORKS
D. A. Ertskina* Scientific supervisor - D. N. Suslov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: eda79@mail.ru
The article analyzes the development of modern energy. It follows that the analysis of the most promising development is the modernization of the energy sector, in particular, at the expense of reducing losses in energy systems. Technically, this problem can be solved with the help of intelligent networks (smart grid). The article presents activities on the creation of intelligent electrical networks and problems in their implementation in the Russian Federation.
Keywords: Smart Grid, Energy Saving, transmission and distribution losses, information systems.
Положение российской электроэнергетики можно охарактеризовать как близкое к аварийному. По данным Федеральной сетевой компании (ПАО «ФСК ЕЭС»), 15% подстанций 6-10/0,4 кВ находится в неудовлетворительном состоянии, а более 40% воздушных и масляных выключателей давно отработали свои сроки. По причине изношенности электросетей потери энергии достигают 20-30% вместо обычных для Европы 6-8%. Около 60% электросетей и вовсе нуждаются в перекладке. При этом проблема не только в высоком уровне морального и физического износа основных электроэнергетических фондов. Наша страна заметно отстает от Европы и по ряду других показателей: надёжности, экономичности, эффективности использования топлива, техническому уровню.
Энергетическая стратегия России на период до 2030 г., одобренная Правительством РФ, определила ориентиры модернизации отрасли в рамках перехода российской экономики на инновационный и энергоэффективный путь развития [1]. Этой стратегией в качестве приоритетного направления научно-технического прогресса в электроэнергетике выделено создание высокоин-тегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети - Smart Grid). В течение последних 5-7 лет в России наблюдается возрастающий интерес к интенсивно развивающемуся в последнее десятилетие во всём мире направлению научно-технологического
Секция «Инновационная экономика и управление»
инновационного преобразования электроэнергетики на базе новой концепции, получившей за рубежом и ставшее уже практически общепринятым название Smart Grid, интерпретированное в различных переводах, в основном как «интеллектуальная (умная) сеть (энергосистема)», в России - активно-адаптивная сеть.
Smart Grid представляет собой разветвленную контрольно-измерительную систему, созданную на базе современных информационных технологий.
Основными принципами, на которых базируется технология Smart Grid являются наблюдаемость, автоматизация, контролируемость, интеграция.
Технология Smart Grid характеризуется несколькими инновационными свойствами, такими
как:
- активная двунаправленная схема взаимодействия в реальном масштабе времени информационного обмена между всеми элементами и участниками сети: от генераторов энергии до оконечных устройств электропотребителей;
- охват всей технологической цепочки электроэнергетической системы от энергопроизводителей (как центральных, так и автономных) и электрораспределительных сетей до конечных потребителей;
- обеспечение практически непрерывного управляемого баланса между спросом и предложением электрической энергии. Для этого элементы сети должны постоянно обмениваться между собой информацией о параметрах электрической энергии, режимах потребления и генерации, количестве потребляемой энергии и планируемом потреблении, коммерческой информацией;
- Smart Grid умеет эффективно защищаться и самовосстанавливаться от крупных сбоев, природных катаклизмов, внешних угроз;
- с точки зрения общей экономики Smart Grid способствует появлению новых рынков, игроков и услуг.
Соответственно, все устройства, входящие в состав Smart Grid, должны быть оснащены техническими средствами, осуществляющими информационное взаимодействие.
Интеллектуальная сеть представляет собой комплексный автоматизированный механизм, объединивший электрические сети, потребителей и производителей электроэнергии. Управляется этот механизм централизованно - через компьютерный центр, куда с миллионов цифровых контроллеров в режиме реального времени поступают сведения об уровне потребления электроэнергии. Специализированное программное обеспечение помогает отслеживать режим работы всех участников процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии. Главное достоинство «умной» сети состоит в том, что она автоматически реагирует на изменения различных параметров в энергосистеме и позволяет осуществлять бесперебойное электроснабжение с максимальной экономической эффективностью. При этом влияние человеческого фактора на работу «умной» сети сведено к минимуму.
В техническом плане интеллектуальная сеть является совокупностью линий электропередачи всех классов напряжения, активных устройств электромагнитного преобразования электроэнергии, коммутационных аппаратов, устройств защиты и автоматики, информационно-технологических и адаптивных управляющих систем. При её создании должны использоваться современные средства управления, новые системы диагностики и высокоскоростные системы передачи информации.
На территории России Smart Grid получила название Интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС) [2]. По мнению экспертов, на первом этапе в России возможна реализация только принципов наблюдаемости, автоматизации. Это означает, что, в первую очередь, будут внедрены информационные технологии (автоматический учёт, телемеханика, системы защиты и т.п.). Далее - цифровые подстанции, оборудования FACTS (гибкие системы передачи переменного тока).
За внедрение активно-адаптивной сети в России отвечает ПАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ПАО «ФСК ЕЭС»).
По данным ФСК, построение энергосистемы с интеллектуальной сетью позволит уменьшить потери в российских электрических сетях всех классов напряжения на 25%, что даст экономию порядка 34-35 млрд. КВт.ч. в год. Такой объём энергии в течение года вырабатывается
несколькими электростанциями суммарной мощностью 7,5 ГВт. По ориентировочным оценкам академических институтов благодаря модернизации сети можно уменьшить потребность в новых мощностях на 22 ГВт и приблизительно на 35 млрд долларов снизить объём капиталовложений в развитие распределительных и магистральных сетей за счёт увеличения пропускной способности сетей по новым технологиям. Заодно будет обеспечен и сопутствующий экологический эффект -снизится количество сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу. Наконец, суммарный эффект для экономики России в результате реализации проекта «интеллектуальные сети» составит до 50 млрд рублей [3].
Реализация концепции развития интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью обеспечит следующие аспекты эффективности: управление спросом и снижение технических потерь с ликвидацией коммерческих потерь снизят общее электропотребление как минимум на 5%; активно-адаптивное регулирование режимов электропотребления уменьшит приросты максимумов электрической нагрузки и снизит потребность в резервах мощности, т. е. снижая требуемую вводимую мощность электростанций; существенное повышение пропускной способности линий электропередачи, уменьшая потребность в капитальных вложениях в строительство сетей; увеличение надёжности электроснабжения за счёт превентивного и адаптивного управления ЭС ААС и её элементами кратно сократит ущербы от системных аварий и перерывов электроснабжения потребителей; снижение площади землеотводов под электросетевые коммуникации. Создание энергосистемы с активно-адаптивной сетью является качественно новым техническим уровнем развития отечественной энергетики и создаёт положительный мультипликативный эффект для промышленности и других сфер деятельности в России, повышение возможностей экспорта новых инновационных технологий.
Итак, перевод российской Единой национальной электрической сети в формат активно-адаптивной сети позволит повысить системную надёжность электросетевого комплекса, снизить капиталовложения в строительство новых объектов, а также оптимизацию перетоков мощности и снижения процента потерь в сетях, обусловленные изменением генерации и потребления.
Библиографические ссылки
1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации № 1715-р от 13.11.2009 г. [Электронный ресурс]. URL: http://minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения: 15.04.2017).
2. Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью. Концепция одобрена на совместном заседании НТС ПАО «ФСК ЕЭС» и Российской академии наук в октябре 2011 г. [Электронный ресурс]. URL: http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/ies_aas.pdf (дата обращения: 15.04.2017).
3. Веселов, Ф. В. Интеллектуальные электрические сети [Электронный ресурс]. URL: http://ruscabl.3dn.ru (дата обращения: 15.04.2017).
© Ерцкина Д. А., 2017
