В настоящее время электроэнергетическая отрасль стран постсоветского пространства постепенно приступает к реконструкции и модернизации основного оборудования, которое имеет существенный физический и моральный износ, так как энергосистемы сформировались более 60 лет назад. Общеизвестная реструктуризация электроэнергетики с образованием многочисленных самостоятельных региональных распределительных электросетевых компаний и электростанций с разным уровнем технической и технологической оснащенностью привели к различной рентабельности и возможности по выполнению работ по обеспечению надежности электроснабжения потребителей.
Цифровизация экономики страны напрямую связана с созданием электрической сети нового поколения, основной задачей которой остается неизменной – надежное и качественное электроснабжение потребителей. Для реализации указов Президента страны, постановлений Правительства и обеспечения конкурентноспособности отрасли необходимо наметить пути и разработать мероприятия по формированию соответствующей инфраструктуры электросетевого хозяйства нового типа, отвечающую требованиям современного общества и рядовых потребителей с учетом сегодняшних и перспективных потребностей.
Цифровизация экономики и, как ее части, электроэнергетики требует построения интеллектуальной сети, так называемой активно-адаптивной и как часто упоминают некоторые руководители – Smart Grid. Необходимо отметить, что эти руководители недостаточно понимают функциональные особенности и область применения терминов «активно-адаптивная сеть» и Smart Grid, что в нормальном понимании подразумевается одно и тоже, т.е. являются маркетинговой фишкой для обозначения класса продуктов и технологий по модернизации электросетевого комплекса с применением современных IT-решений. Далее для сокращения будем применять термин Smart Grid.
Безусловно, для достижения поставленной цели имеются сложности. Как было упомянуто, одна из ключевых проблем – высокий физический износ электрических сетей. Их нынешнее состояние требует комплексного подхода и коренной модернизации на базе новых технологий, латание дыр в данном случае не приемлемо. Необходимо создание новых систем мониторинга и диагностики компонентов электрических станций, подстанций, а также программно-технических комплексов оптимизации режимов работы, прогнозирования планово-предупредительных работ и подготовки к модернизации компонентов как станций, так и электрических сетей на базе достоверных данных об уровне эксплуатационного состояния основного и вспомогательного оборудования и аппаратуры.
Следует отметить, что не менее важной является не только технологическая, но и организационная – совершенствование бизнес-процессов и внедрение новых методов в управлении, а также кадровая – подготовка специалистов для работы с новым оборудованием, технологиями в новых условиях. Большую положительную роль возлагается на исполнение приказа МЭ РК об укрупнении региональных электросетевых компаний.
Новая активно-адаптивная сеть должна быть построена с учетом существующих и перспективных требований, с учетом наилучших экономических показателей у всех участников энергетической инфраструктуры: потребителей, генерирующих компаний, сервисных организаций, а также системных предложений производителей оборудования, интеграторов решений, разработчиков программного обеспечения и IT-технологий.
Лучшая мировая практика доказывает, что интеллектуальные энергосистемы позволяют создать надежные совместимые решения, удовлетворяющих интересы всех заинтересованных сторон и обеспечивающие эффективный переход к электроэнергетике следующего поколения с безусловно целенаправленным использованием устройств статических компенсаторов реактивной мощности, асинхронизированного компенсатора, управляемых шунтирующих реакторов, вставок постоянного тока, высокотемпературного провода и многие другие.
Одним из показателей эффективной деятельности электросетевых компаний являются потери электроэнергии в электрических сетях. Известен целый пакет энергосберегающих мероприятий, которые можно укрупнено разделить на два – организационные и технические. К первому можно отнести сокращение продолжительности технического обслуживания и ремонта основного оборудования, оптимизация загрузки электросетевого оборудования в нормальных и аварийных режимах, а также расход электроэнергии на собственные нужды. Техническое направление должно заниматься внедрением современного оборудования, в частности проводов на основе выокотемпературной сверхпроводимости, взамен старых сталеалюминиевых, системами автоматизированного управления нагрузками собственных нужд, сокращением потребления энергоресурсов в подстанционных зданиях и сооружениях, а также оптимизацией и автоматизацией систем охлаждения трансформаторного оборудования.
В настоящее время в промышленно развитых странах, с целью сокращения потерь электроэнергии производят замену проводов на новый тип с уменьшенным удельным сопротивлением и полимерным сердечником, что позволяет повысить пропускную способность линии электропередачи и снизить нагрузочные потери на 20%, а уменьшенный удельный вес провода -использовать бывшие в эксплуатации опоры. Кроме этого, они меньше подвергнуты гололедобразованию и ветровой нагрузке.
Теперь немного об области применения активно-адативной сети. Все решения относятся к системообразующей и магистральной электрической сети, которые интегрируют потоки электроэнергии с севера на юг страны, а также с востока на запад преодолевая три физических часовых пояса. Такая схема интеграции позволяет максимально использовать эффект максимума нагрузки при максимальном значении коэффициента полезного действия солнечных электростанций (прохождении солнца зенита) в каждом часовом поясе и наличии ветра в утренние и вечерние часы, а также оптимизировать режимы выработки электроэнергии и мощности тепловыми электростанциями на севере страны, с учетом ввода в эксплуатацию солнечных электростанций на юге. Очевидно, чтобы скоординировать объемы производства электроэнергии на возобновляемых и традиционных источниках электроэнергии, а также управлять работой децентрализованных источников, такие сети должны быть информационно прозрачными и интеллектуальными.
Принципы Smart Grid-технологий должен использоваться как в распределительных сетях 0,4-110 кВ, так и магистральных сетях 220-500 кВ.
Создание интеллектуальных сетей в нашей стране очень важно, учитывая все имеющиеся проблемы в нынешнее время в энергетической отрасли. Однако развитие Smart Grid в Казахстане существенно тормозит отсутствие нормативной правовой базы, довольно слабые экономические стимулы и то состояние, в котором сейчас находится энергетическая инфраструктура.
Благодаря уже проведённой реформе удалось создать рыночные взаимоотношения в электроэнергетической отрасли, но технический уровень оснащенности желает лучшего.
К ним можно отнести следующее:
- 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 многими сетевыми компаниями. 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.
- Автоматические и автоматизированные системы управления параметрами электрического режима в нормальном, аварийном и послеаварийном состоянии энергосистемы.
- Многофункциональные модули измерения электрической энергии (АСКУЭ, АСТУЭ).
- Автоматизированные системы контроля показателей качества электроэнергии.
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.
Одним из шагов создания активно-адаптивной сети является внедрение цифровых подстанций, оснащенных выше перечисленными Деконт-компонентами. Необходимо отметить, что большинство компонентов в настоящее время успешно эксплуатируются в НЭС РК, однако в распределительных сетевых компаниях можно наблюдать только частичное применение из-за известных причин.
Инвестиционные программы электроэнергетических компаний, целью которых являются решение вопросов надежности, энергосбережения и энергоэффективности, должны включать: участие в разработке единой концепции интеллектуальной сети на всех уровнях под руководством отраслевого регулятора – МЭ РК, создание интеллектуальной сети с последующей их интеграцией в единую систему; разработку и применение на практике новых типов силового оборудования подстанций (особенно в сельской местности); создание линий электропередачи с новыми типами средств управления, в том числе вставок постоянного тока и фильтрокомпенсирующих устройств; разработку и внедрения систем мониторинга, автоматики и защит.
Конечно, реализация таких инвестиционных программ требует длительный период как минимум 3-5 лет, для чего необходимо внести изменения в область государственной поддержки и банковской сферы со стороны высшего руководства страны и отраслевого регулятора – Минэнерго РК, определенные поправки в правила формирования бюджета энергокомпаний, относящихся к естественным монополистам.
Справочно
Активно-адаптивная (интеллектуальная) сеть
Сеть — качественно новый вид электрической сети, позволяющий осуществлять в реальном времени мониторинг и управление сетью, осуществлять коммуникации между потребителями и поставщиками, предоставляя возможность оптимизации потребления, сокращая стоимость электроэнергии, тем самым обеспечивая новый уровень надежности и экономичности энергоснабжения, которая позволяет:
— интегрировать все виды генерации и любые типы потребителей (от домашних хозяйств до крупной промышленности) для ситуационного управления спросом на их услуги и для активного участия в работе энергосистемы;
— изменять в режиме реального времени параметры и топологию сети по текущим режимным условиям, исключая возникновение и развитие аварий;
— обеспечивать расширение рыночных возможностей инфраструктуры путем взаимного оказания широкого спектра услуг субъектами рынка и инфраструктурой;
— минимизировать потери, расширить системы самодиагностики и самовосстановления при соблюдении условий надежности и качества электроэнергии;
— интегрировать электросетевую и информационную инфраструктуру для создания всережимной системы управления с полномасштабным информационным обеспечением.
Интеллектуальная энергетическая система с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС)
Это — клиентоориентированная энергосистема нового поколения, основанная на мультиагентном принципе управления ее функционированием и развитием, создание которой направлено на обеспечение эффективного использования всех видов ресурсов для надежного, качественного и эффективного энергоснабжения потребителей энергии за счет гибкого взаимодействия ее субъектов (генерации, электрических сетей и потребителей) на основе современных технологических средств и единой интеллектуальной системы управления.
Smart grid
Интеллектуальные сети электроснабжения — это модернизированные сети электроснабжения, которые используют информационные и коммуникационные сети и технологии для сбора информации об энергопроизводстве и энергопотреблении, позволяющей автоматически повышать эффективность, надёжность, экономическую выгоду, а также устойчивость производства и распределения электроэнергии. Развитие технологии интеллектуальных сетей также означает фундаментальную реорганизацию рынка услуг электроэнергетики несмотря на то, что терминология на первый взгляд предполагает только развитие технической инфраструктуры.
Автор: Исенов Е.М., кандидат технических наук
