Технические науки/
5.Энергетика
Пестрикова И.Е., Пестриков М.Е., Пестрикова Л.Е.,
Лопатина Л.Г.,
Панарина И.В., Керайбай В.Ф.
Омский государственный технический университет, Россия
К вопросу о перспективах внедрения
Smart Grid в российской энергетике
Последние десятилетия
характеризуются бурным развитием техники, экономики и общества, в которых
происходят кардинальные изменения (высокие технологии, рост численности
населения планеты, глобальное изменение климата и т.п.), влияющие, в том числе,
на мировую энергетику, предъявляя к ней все новые и новые требования.
К числу наиболее существенных изменений в развитии общества и
экономики, влияющих, в том числе, на энергетическую отрасль, зарубежные ученые
и исследователи относят следующие: дефицит источников электрической энергии, постоянно
растущие требования к надежности и качеству электроснабжения со стороны
потребителей, постоянное повышение стоимости электрической энергии во всем мире,
старение и нарастающий дефицит квалифицированных кадров в энергетической
отрасли, требования экологической и промышленной безопасности функционирования
энергетических объектов, снижение общесистемных затрат.
Результаты
исследований за рубежом показали, что учет всех факторов и связанных с ними
рисков развития электроэнергетики в будущем требует пересмотра традиционных
подходов, принципов и механизмов ее функционирования, выработки новых,
способных обеспечить устойчивое развитие, прорывное повышение потребительских
свойств и эффективности использования энергии [4, С.16-20].
Это решение потребовало разработки новой концепции инновационного
развития электроэнергетики, которая, с одной стороны, соответствовала бы
современным взглядам, целям и ценностям социального и общественного развития,
формирующимся и ожидаемым потребностям людей и общества в целом, а с другой –
максимально учитывала основные тенденции и направления научно-технического
прогресса во всех отраслях, сферах жизни и деятельности общества. Такой
концепцией и стала Smart Grid [4, С.24].
Основными идеологами разработки этой концепции выступили США и страны
ЕС, принявшие ее за основу своей национальной политики энергетического и
инновационного развития. В последующем концепция Smart Grid получила признание
и развитие практически во всех крупных индустриально развитых и развивающихся
странах.
Термин «интеллектуальная сеть»
или Smart Grid в
различных источниках до сих пор не имеет единого определения. В России его
трактуют как «интеллектуальную сеть энергетики», «интеллектуальную
электроэнергетическую систему», «активно-адаптивную сеть энергетики» [3, С.12].
Впервые термин «Smart
Grid» встретился в тексте статьи одного из западных
специалистов в 1998 г. В названии статьи этот термин был впервые использован
Массудом Амином и Брюсом Волленбергом в их публикации «Toward a Smart Grid».
Первые Применения этого термина на Западе были связаны с чисто рекламными
названиями специальных контроллеров, предназначенных для управления режимом
работы и синхронизации автономных ветрогенераторов (отличающихся нестабильным
напряжением и частотой) с электрической сетью. Потом этот термин стал
применяться, опять-таки, как чисто рекламный ход, для обозначения
микропроцессорных счетчиков электроэнергии, способных самостоятельно
накапливать, обрабатывать, оценивать информацию и передавать ее по специальным
каналам связи и даже через Internet.
Причем, сами по себе контроллеры синхронизации ветрогенераторов и
микропроцессорные счетчики электроэнергии были разработаны и выпускались
различными фирмами еще до появления термина Smart Grid. Это название возникло
намного позже, как чисто рекламный трюк для привлечения покупателей и вначале
использовалось лишь в этих областях техники [2, С.62-63].
Сегодня интеллектуальная сеть (Smart Grid – «умная», или
активно-адаптивная сеть) представляет собой распределительную сеть, которая
сочетает комплексные инструменты контроля и мониторинга, информационные
технологии и средства коммуникации, обеспечивающие значительно более высокую ее
производительность и позволяющие генерирующим, сбытовым и коммунальным
компаниям предоставлять населению энергию более высокого качества. Именно в таком смысле сегодня используется термин
Smart Grid на Западе.
Россия всегда шла и до
сих пор идет своим путем, даже в области использования устоявшейся
терминологии, расширяя ее до бескрайних просторов. В России
идея Smart Grid в настоящее время выступает в качестве концепции интеллектуальной
активно-адаптивной сети, которую можно описать следующими признаками:
· насыщенность
сети активными элементами, позволяющими изменять топологические параметры сети;
· большое
количество датчиков, измеряющих текущие 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, по нашему мнению, 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 рис. 1 [5, С.6].
Рис. 1 Концептуальная
модель энергосистемы
(Примечание: на схеме под «рынком» следует понимать
рынок электроэнергии;
под «передачей» – область действия магистральных
сетей;
под «дистрибуцией» – область распределительных сетей)
В своей монографии
«Инновационное развитие электроэнергетики на базе концепции Smart Grid» Кобец Б. Б. и Волкова
И. О. провели анализ и сформулировали следующие исходные положения, принятые при
разработке и развитии концепции Smart Grid:
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 в будущем
рассматривается 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 и
функционирование энергетической системы должны быть направлены на
удовлетворение согласованными всеми заинтересованными сторонами основных
требований – ключевых ценностей, выработанных в результате совместного видения
всеми заинтересованными сторонами целей и путей развития электроэнергетики.
4. Долгосрочное преобразование
электроэнергетики должно быть направлено на развитие существующих и создание
новых функциональных свойств энергосистемы и ее элементов, обеспечивающих в
наибольшей степени достижение этих ключевых ценностей.
5. Электрическая сеть
(все ее элементы) рассматривается как основной объект формирования нового
технологического базиса, дающего возможность существенного улучшения
достигнутых и создания новых функциональных свойств энергосистемы.
6. Разработка
концепции комплексно охватывает все основные направления развития: от
исследований до практического применения и тиражирования — и затрагивает
научную, нормативно-правовую, технологическую, техническую, организационную,
управленческую и информационную сферы.
7. Реализация концепции
носит инновационный характер и отражает переход к новому технологическому
укладу в электроэнергетике и в экономике в целом [4, С.25-26].
Подводя итоги, можно сказать, что применение
интеллектуальных сетей в России перспективно и востребовано. «Умные сети» –
Smart Grid – это закономерный этап развития социально-экономических отношений,
воплощённый в технологическую концепцию. Сегодня очевидно, что Smart Grid обладает расширенной функциональностью,
которая включает возможности сопротивления негативным влияниям,
самовосстановления при аварийных возмущениях, перехода от управления по факту
возмущения к предупреждению аварийного повреждения элементов сети, гарантирует
информационную и энергетическую безопасность. Новая концепция обеспечивает
надежность энергоснабжения и качества электроэнергии в различных ценовых
сегментах, а также трансформацию системоориентированного подхода в
клиентоориентированный. Помимо этого Smart Grid развивает мотивацию активного
поведения конечных потребителей, которые смогут самостоятельно менять объем и
потребительские характеристики электроэнергии (уровень надежности, качества и
пр.) на основании баланса своих запросов и возможностей энергосистемы с использованием
информации о параметрах цен, объемах генерации, надежности энергоснабжения и
т.д.
Среди новых
возможностей также поддержка многообразия типов электростанций и устройств
аккумулирования электроэнергии (распределенная генерация). Это означает оптимальную
интеграцию генерирующих и аккумулирующих мощностей в энергосистеме, подключение
с помощью стандартизованных процедур и внедрение «микроэнергосистем» на уровне
пользователей. И наконец, Smart Grid способствует расширению рынков мощности и
энергии вплоть до включения в их деятельность конечных потребителей и
предоставления им открытого доступа на рынки электроэнергии и систем
распределенной генерации [1].
Таким образом, отметим, что
за рубежом выбор путей инновационного развития энергетики опирался на широкую
дискуссию всех заинтересованных сторон и выработку единого стратегического
видения. События последнего времени в России однозначно показывают, что здесь
этот процесс начался, интенсивно развивается и, несомненно, позволит нашей
стране занять достойной место среди лидеров мировой энергетики.
Литература:
1. Бударгин О. Умная сеть –
платформа развития инновационной экономики. – Режим доступа: (http://www.fsk-ees.ru/evolu- tion_technology_seminars_ forum_conf.html)
2. Гуревич В. И. Интеллектуальные сети: новые перспективы или
новые проблемы? / «ЭР». – №6 (36). – 2010. – С. 62-64
3. Егоров В., Кужеков
С. Интеллектуальные технологии в распределительном электросетевом комплексе /
ЭнергоРынок. – №6. – 2010. – С.12
4. Кобец Б. Б., Волкова И. О. Инновационное
развитие электроэнергетики на базе концепции Smart Grid. – М., 2010. – С.16-42
5. Ледин С. С.
Интеллектуальные сети Smart Grid – будущее российской энергетики /
Автоматизация и IT в энергетике. – №11 (16). – 2010. – С.6