В первых числах декабря МОЭСК запустила пилотный проект, в рамках которого в течение полутора лет районы новой Москвы Щербинка и Некрасовка будут оснащены целым спектром интеллектуальных сетевых элементов.
Инновации ради результата
Два года назад внедрение "умных" сетей было включено в программу инновационного развития ФСК ЕЭС до 2016 года с перспективой 2020 года. В 2010 году ФСК ЕЭС вложила первый миллиард рублей в разработку интеллектуальных электросетей, началась точечная реализация инновационных решений. В опытно-промышленную эксплуатацию на отдельных объектах были введены статические компенсаторы реактивной мощности, управляемые шунтирующие реакторы, асинхронные компенсаторы и высокотемпературные провода. Все это оборудование позволяет эффективнее распределять по сетям значительно большие нагрузки.
В целом же задача сетевиков заключается в создании полностью интегрированной, саморегулирующейся и самовосстанавливающейся энергосистемы. Такая система должна будет самостоятельно определять пиковые нагрузки и оперативно распределять энергию по сети таким образом, чтобы не происходило сбоев в энергоснабжении. Если же сбой произойдет, "умная" сеть должна восстановить работу самостоятельно. Первый элемент умной сети — это датчики, определяющие уровень нагрузок на отдельных участках сети. Второй элемент — устройства, способные эти нагрузки самостоятельно регулировать. Третий — оборудование, способное автоматически распределять энергопотоки по нескольким линиям. Наконец, "умная" сеть подразумевает топологию, при которой любой участок сети, на котором вероятны сбои, оснащен резервными линиями.
По оценкам экспертов, полномасштабная реализация проекта ИЭС ААС позволит уменьшить потери в электросетях России на 35 млрд кВт ч в год, то есть примерно на четверть. Это сэкономит сетевикам 50 млрд рублей в год. "В целом полноценная численная оценка эффектов от внедрения интеллектуальных сетей и в более масштабном понимании — создании ИЭС ААС — возможна только при ее полномасштабном внедрении в рамках всей страны",— отмечает первый заместитель председателя правления ОАО ФСК ЕЭС Роман Бердников.
Поэтапная модернизация
Специалисты утверждают, что создание интеллектуальной электроэнергетики — это сложный комплексный процесс. Он подразумевает создание новых образцов техники в рамках выполнения НИОКР, подготовку и обучение персонала, взаимодействие с отечественной наукой, перестройку внутренних бизнес-процессов, формирование системы инновационного окружения, создание новых производств, реализацию комплексных пилотных проектов. Интеллектуализация электрической сети и электроэнергетики в целом — процесс не мгновенный, это скорее постепенное придание интеллектуальности электрической сети, с каждым шагом которого электрическая сеть дополняется новыми технологиями и решениями.
Основной вызов настоящего времени, по мнению специалистов из ФСК ЕЭС, заключается в росте спроса на электроэнергию, что определяет высокие требования к надежности электроснабжения. Кроме того, для перехода на следующие этапы интеллектуальности сети необходимо внедрять эффективный и подробный мониторинг энергопотоков. В период 2013-2016 годов появится "цифровой" спрос на электроэнергию, то есть вырастут требования к эффективному распределению энергии по сети. На этом этапе сеть начнут обеспечивать гибкостью и адаптивностью. Один из примеров: можно запасать большие объемы энергии, вырабатываемой в ночные часы, когда 1 кВт ч дешевле, и выдавать ее в сеть в часы пиков для снижения нагрузки на электростанции. Для этого необходимы емкие накопители. В ближайшие годы ФСК ЕЭС планирует осуществить пилотное внедрение литиево-ионных накопителей емкостью 1,5 МВт на подстанции Волхов Северная и 2,5 МВт на подстанции Псоу. Готовятся к запуску и другие решения, повсеместное внедрение которых в перспективе может сделать сеть управляемой: кабельные линии высокотемпературной сверхпроводимости, устройство управляемой продольной компенсации, токоограничители взрывного типа и вставки постоянного тока на основе статических компенсаторов реактивной мощности.
По-настоящему активно-адаптивной сеть начнет становиться только с 2016 года. То есть к этому времени она должна стать управляемой, и только тогда начнут внедряться автоматические системы управления режимами, параметрами и топологией сети. ФСК планирует запустить перспективный проект по созданию цифровой подстанции в 2015 году и к 2016-му его завершить. Каналы связи систем управления и защиты подстанции "Надежда" станут полностью цифровыми: все медные провода будут заменены на оптоволокно. Применение цифрового оборудования обеспечит гибкость управления, снизит совокупные эксплуатационные затраты, позволит организовать удаленный мониторинг и управление подстанцией в реальном времени.
Активность сети, то есть автоматизированное управление ее элементами, потребуется на этом этапе в том числе в связи с развитием в России малой распределенной генерации. Сегодня это своего рода тренд — рост числа локальных источников электроэнергии, располагающихся в непосредственной близости от скоплений потребителей. К слову, в ряде мест такая малая генерация может осуществляться и за счет ВИЭ. Эффективное распределение энергопотоков, выдаваемых малой распределенной генерацией, положительно скажется на эффективности всей энергосистемы в целом: сгладятся пики, отпадет необходимость в крупных резервах, снизятся нагрузки на линии и электросетевое оборудование.
Иной масштаб
Интеллектуальными станут не только магистральные, но и распределительные сети. В первых числах декабря стартовал перспективный проект МОЭСК: в течение 2013 года в двух районах новой Москвы, Щербинке и Некрасовке, будет опробован ряд интеллектуальных электросетевых решений.
Один из основных элементов "умной" сети МОЭСК — счетчики, способные отслеживать все параметры энергопотоков, проходящих через соответствующие участки сети. Эти устройства обеспечат наблюдаемость энергосистемы, в любое время будет понятно, где какие нагрузки, какой участок сети требует дополнительной мощности в то или иное время и откуда эту мощность было бы рациональнее всего направить.
Для управления исполнительными элементами сети МОЭСК внедрит компьютерные системы класса OMS (outage management system) и DMS (distribution management system). Оперируя информацией с датчиков, они будут быстрее определять места повреждений, а также просчитывать режимы управления сетью, в том числе в форвардном режиме, и подавать соответствующие сигналы на оборудование, регулирующее параметры и топологию энергопотоков. "В Москве действует 90 районных тепловых станций, правительство города планирует постепенно перевести их на когенерацию, чтобы вместе с теплом они вырабатывали еще и электроэнергию. Электроэнергия, которой в этих точках раньше не было, пойдет, естественно, в наши сети. Это как раз та самая малая распределенная генерация, которой со временем будет все больше. Тут мы сталкиваемся с задачей управления энергопотоками и должны быть готовы эффективно ее решать",— отмечает руководитель дирекции по развитию, информационным технологиям и операционной эффективности МОЭСК Андрей Сницкий.
К концу 2013 года МОЭСК планирует выработать и представить акционерам и регуляторам типовые решения "умных" сетей, а также их стоимость, которые затем можно было бы начать внедрять по Москве и области. Глобальные цели МОЭСК — к 2020 году снизить потери электроэнергии в своих сетях на 30%, то есть примерно на 2,7 млрд кВт ч в год.
Разумная экономия
Технологии "умных" сетей активно развиваются на Западе примерно с конца 1990-х годов, так что к настоящему времени у зарубежных компаний скопился богатый опыт разработки и внедрения интеллектуальных электросетевых решений. Российские сетевые компании этим опытом брезговать не собираются.
"Ericsson является членом технологической платформы "Интеллектуальная энергетическая система Российской Федерации". Мы также самым активным образом участвуем в работе совместной Программы ОАО НТЦ ФСК ЕЭС по созданию референтной архитектуры интеллектуальной сети. Являясь крупнейшим в мире поставщиком информационно-коммуникационных технологий и услуг, мы готовы поддерживать энергетические компании на всех этапах построения "умной" сети: от разработки стратегии развития телекоммуникационной инфраструктуры для электрической сети до ее эксплуатации",— утверждает руководитель подразделения "Ericsson Инновации" Йорген Родин.
В России сложилась определенная практика в рамках создания инновационных кластеров: устанавливается отечественное силовое оборудование, а программно-технические комплексы, решения для связи, мониторинга пропускной способности устанавливаются зарубежные, уже в качестве готовых технических решений. "Безусловно, приоритетной задачей является полный переход на отечественные технические решения, и ФСК все для этого успешно делает. ФСК рассматривают перспективные технологии развития электрических сетей. Обсуждая данные решения, со временем намечается круг специализированных организаций, готовых организовать разработку или выполнить НИОКР ФСК. При этом ФСК в данном случае выступает в качестве инновационной технологической платформы, которая анализирует и обсуждает наиболее передовые мировые технологии, намечает пути их реализации",— утверждает Роман Бердников.
Развитие интеллектуальных сетей ощутимо скажется на тарифах только на завершающем этапе — на стадии широкомасштабного тиражирования результатов пилотных проектов и интеграции в единую интеллектуальную электроэнергетическую систему. Произойдет это ближе к 2020 году. Фактически на цену 1 кВт ч влияют естественное неуклонное повышение тарифа и отрицательная составляющая от степени интеллектуализации сети. При этом величина снижения зависит от многих параметров: эффективности применяемых инноваций, оптимальной структуры генерации и потребления электроэнергии, функционирования рынка электроэнергии, и поэтому сейчас оценить ее численно специалисты затрудняются. Однако уже понятно, что покупать готовые зарубежные решения нецелесообразно.
"С одной стороны, мы не хотим слепо заимствовать готовые зарубежные решения, так как это дорого, а мы не можем себе позволить необоснованные траты, ведь в конечном итоге они лягут на плечи рядовых потребителей. С другой стороны, вариться в собственном соку мы тоже не будем. Участие иностранных партнеров в работе наших инфраструктурных и научных организаций — обязательное условие реализации проекта по внедрению интеллектуальных сетей МОЭСК. Мы изучаем богатый опыт наших зарубежных коллег, учитываем его при проведении своих НИОКР",— сообщил Андрей Сницкий.