II.1.2. Концепция «умных сетей» – Smart Grid для обеспечения энергоэффективности

Электрические сети являются технологическим ядром энергосистемы. К ним в современных условиях предъявляются возрастающие требования по надежности, качеству, экономичности и безопасности. Благодаря внедрению современных технологий электрическая сеть сможет в зависимости от ситуации изменять свои характеристики, увеличивая пропускную способность и регулируя качество поставляемой электроэнергии. И эти вопросы сетевые компании должны решать в рамках реализации стратегической задачи обеспечения эффективности электроэнергетики.

Термин «умные сети», или Smart Grid, появился относительно недавно. «Смысл Smart Grid, - по мнению секретаря Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН академика В. Фортова, - заключается в том, чтобы сделать «интеллектуальными» генерацию, передачу и распределение электрической энергии, насытить электрические сети современными средствами диагностики, электронными системами управления, алгоритмами, техническими устройствами типа ограничителей токов короткого замыкания сверхпроводящих линий – фактически «умные сети» включают в себя всю научную базу, которая существует в современной энергетике». Осуществляемое при этом соединение возможностей информационных технологий с силовой электротехникой дает кратное – в разы – уменьшение потерь при передаче электрической энергии от генератора к потребителю, кратное увеличение надежности энергоснабжения, обеспечивает возможность оптимально перераспределять энергетические потоки и тем самым уменьшить пиковые нагрузки. Это дает возможность потребителю выбирать в условиях рынка генерирующую компанию.

Зарубежное понимание умных сетей (Smart Grid) – это дооснащение существующих распределительных сетей на границах с потребителями устройствами учета, соединенными в единую информационную сеть и позволяющими оптимально расходовать энергоресурсы, а также включение в сеть малой и возобновляемой генерации. При этом преобразования носят локальный характер.

«Наше понимание «умных» сетей – одновременное инновационное преобразование всех субъектов электроэнергетики с учетом специфики российской энергосистемы – делает задачу по созданию «умной» сети в России действительно уникальной» – заявил заместитель генерального директора – главный инженер ОАО «МРСК Северо–Запада» Г. Турлов на первом форуме Института Адама Смита (Лондон) «Энергоэффективность в России», который проходил в Москве при официальной поддержке ФГУ «Российское энергетическое агентство» (РЭА) Минэнерго России в июле 2010 г.

Работа такой «умной сети» должна предполагать использование интеллектуальных счетчиков («умные счетчики»), датчиков работы оборудования, коммуникационных сетей, диспетчерских систем и соответствующих интеграционных платформ. При этом традиционная электроэнергетическая система включает несколько сотен мощных генерирующих станций, а передающие и распределительные сети соединяют их с миллионами потребителей.

Но развитие альтернативных источников электроэнергии и изменение роли в энергетике распределённой генерации приводит к серьезному усложнению задачи распределения и учета электроэнергии, так как количество и поставщиков и потребителей электроэнергии исчисляется уже миллионами. Серьёзно усложняет задачу формирования «умной сети» формирование рынка альтернативных источников, устанавливаемых на стороне потребителя (солнечные батареи и ветровые электростанции). Способствует появлению этого рынка тот факт, что стоимость электроэнергии от альтернативных источников часто ниже стоимости электроэнергии, произведенной в промышленном масштабе. При этом у потребителей появилась возможность не только покупать меньше электроэнергии, но и отдавать её в сеть централизованного электроснабжения, что для традиционной схемы фактически было невозможно. Отсюда появляется новая задача контролировать как объем потребляемой электроэнергии из сети, так и объем отдаваемой в сеть электроэнергии.

Пилотные проекты по созданию «умных сетей» ведутся в ряде энергетических компаний в разных странах мира, в том числе в США, Китае, Италии, Польше и других странах.

Например, в компании «Хьюстон Энерджи», снабжающей столицу Техаса город Хьюстон (США) в течение пяти лет компаниями Oracle и IBM при участии Cisco проводился проект Smart Grid. Бюджет проекта составил более 100 млн. долларов. Итогами проекта стали центральная система расчётов (биллинга), система обслуживания клиентов и 410000 «умных счетчиков», обеспечивающих миллион физических лиц и 43000 компаний.

В настоящий момент концепция Smart Grid объединяет ряд современных направлений и технологий, среди них:

- Smart Metering - «Умный учет» – технология интеллектуальных измерений;

- Customer Information System – система абонентского учета и биллинга для отрасли энергоснабжения и коммунального обслуживания;

- Distribution automation – системы автоматизации распределения электроэнергии для средних и низких классов напряжения.

С позиций реализуемого на государственном уровне курса на энергоэффективность и энергосбережение и применительно к задачам, сформулированным в первом из Президентских проектов по энергоэффективности «Считай, экономь и плати», кратко рассмотрим технологию «умного учёта».

Под «умным учетом» понимается совокупность объединенных в сеть интеллектуальных приборов учета, спроектированная для обеспечения точных измерений и обмена данными по энергопотреблению бытовых или коммерческих клиентов (рис. II.3).

«Умный учёт»:

- позволяет избежать снятия показателей счетчика вручную;

- позволяет осуществлять дистанционный контроль работы сети;

- снижает уровень коммерческих потерь и улучшает управление денежными потоками;

- позволяет вовлекать потребителя в процессы энергосбережения и формировать культуру потребления энергии.

Рис. II.3. Составляющие технологии «умный учёт»

Технология «умный учет» прежде всего, способствует реализации первого из шести президентских проектов «Считай, экономь и плати». Важной задачей сегодня, решению которой способствует «умный учёт», является заметное изменение уровня потребления электроэнергии, а, следовательно, и изменение нагрузки на сеть. При характерном для нынешнего времени росте объема потребления электроэнергии пиковые нагрузки могут превысить предельно допустимые значения, что приводит к аварийным отключениям. Серьезные колебания потребления электроэнергии требуют от сетевых компаний резервирования дополнительных мощностей, что вызывает увеличение затрат. Поэтому для минимизации пиковых нагрузок применяются двухставочные тарифы для оплаты за электроэнергию и тарифы, дифференцированные по времени суток. Такая тарификация требует установки счетчиков нового поколения, которые могли бы фиксировать не только общий объем потребленной электроэнергии, но и время («умный учет»). Предусмотренное информирование потребителей о стоимости электроэнергии, потребляемой ими в пиковые часы, стимулирует их к желательному для электроэнергетической системы изменению графика потребления электроэнергии, что, в свою очередь, снижает пиковую нагрузку на сеть.