Микрогенерация, smart grid, EnergyNet и Компания

Главный редактор
By Главный редактор Февраль 18, 2017 14:05

Микрогенерация, smart grid, EnergyNet и Компания

Степанова МВ2015 480-640

 

Мария Степанова, отраслевой эксперт, член Рабочей группы «Энергоэффективность» Экспертного совета при Правительстве РФ

 

Вокруг много говорится об умных сетях и Энержинет, причем точки зрения, как обычно, диаметрально противоположны – от «это секта и надувательство» до «будущее наступило». А на днях вице-премьер российского Правительства Аркадий Дворкович дал поручение разработать план мероприятий по стимулированию в России микрогенерации на возобновляемых источниках энергии. Ниже – небольшой реферат открытых источников для изучения матчасти.

Энергетическая зависимость

Не надо много говорить о значении энергии для жизнедеятельности человека и общества, городов и производств. Специфика электроэнергии в ее универсальном характере – она и микроклимат можно обеспечить, и производства обеспечить, и приборы работают, без которых не то что качество жизни, а просто жизнь уже представить сложно, да и интернет, зависящий от наличия электричества, сам уже стал ресурсом сродни энергии.

Энерговооруженность – по-прежнему главный драйвер экономического роста и качества жизни. И если в развитых странах благодаря нескольким десятилетиям политики энергоэффективности потребление не растет или даже снижается, одна из причин – насыщение энергопотребляющими устройствами, достаточная энерговооруженность.

В своей зависимости от энергии человечество создало большие и сложные энергосистемы. Если говорить о системах электроснабжения, их задачи – поставка потребителям электроэнергии в достаточном количестве, нужного качества по приемлемой цене, при обеспечении надежности и безопасности системы. Здесь принимаются во внимание специфика и определенные ограничения. Электроэнергия плохо поддается хранению, должна потребляться сразу после того, как произведена. При этом потребление носит неравномерный характер и зависит от погоды (обыватели включат энергоемкие кондиционеры в жару или обогреватели в межсезонные холода), от времени суток (утренние и вечерние пики) и так далее. Сетевая инфраструктура должна выдержать все эти условия, включая аномальные погодные явления, и не допустить аварий и массовых отключений.


Привычное, но устаревшее

Традиционные, привычные нам системы электроснабжения централизованы, однонаправленны и «пассивны»: поток энергии идет от крупных генерирующих источников потребителям, а Системный оператор управляет величиной этих потоков с заранее заданным уровнем напряжения и сопротивления. Это требует единой диспетчерской, определенных инженерных решений, оборудования на всем протяжении сетей и аналитических мощностей.


Новые вызовы

Однако с «позеленением» экономики и появлением новых технологий обнаруживаются и новые вызовы для сетей.

  1. Распространение получает микрогенерация на возобновляемых источниках. Потребители (коньсюмеры) становятся в какие-то моменты производителями, появляется новая категория – «просьюмеры». Потоки в сети становятся двусторонними. Чем больше таких просьюмеров и выше доля установленной мощности микрогенерации в сетях, тем ниже предсказуемость – когда и сколько энергии будет потреблено из сети, а сколько отдано в нее. Обеспечение баланса и надежности требует новых моделей оптимизации.
  2. Зависимость ВИЭ-генерации от погоды (как минимум солнце и ветер) добавляет неопределенности. Развитие получают компьютерные модели, предсказывающие погоду и потенциальную величину производства энергии.
  3. Тренд на локализацию, активный характер и усложнение. «По ту сторону счетчика» появляется все больше активных устройств и целых сетей, которые Системный оператор не контролирует. В единую систему оказываются объединены множество локальных сетей, вплоть до самостоятельных сетей крупных зданий. В Нью-Йорке, например, таких сетей порядка 200, только на Манхэттене их 39. Оператор должен их учитывать при диспетчеризации, в своих моделях.
  4. Меняется состав и характер оборудования. Появляются какие-никакие аккумуляторы. Умная бытовая техника откладывает циклы работы до часов, когда нагрузки на сеть минимальны. Сети ставят потребителям «смарт счетчики», точно отслеживающие потоки и помогающие дистанционно диагностировать проблемы без выезда бригады. Принципиально новые коммутационные аппараты, распредустройства, контроллеры, цифровые подстанции работают иначе, отвечают новым задачам и требуют иных способов управления.
  5. Меняется структура потребления – в целом потребление электроэнергии в развитых странах в ближайшие годы стабилизируется или даже снизится (благодаря мерам по энергоэффективности, росту эффективности бытовых приборов и лучшей теплоизоляции домов), но пиковые нагрузки будут нарастать. Опять нужны новые способы обеспечивать надежность сети.
  6. Плюс государства меняют регулирование. Раньше в США просто устанавливали сетям фиксированную маржу 9%, а их бизнес был нести расходы на строительство новых и поддержание существующих сетевых мощностей. Теперь государство ставит цели по росту эффективности. Для этого стимулирует сети объединять интересы с частными и коммерческими потребителями в целях экономии. Хочет стимулировать конечных потребителей устанавливать собственную микрогенерацию на ВИЭ, устанавливать оптимизирующий систему софт и т.п., вместо миллиардных инвестиций в подстанции и др. традиционную инфраструктуру.
  7. Вместе с ростом ВИЭ есть тенденция на рост когенерационных (совместное производство тепловой и электрической энергии) и тригенерационных мощностей (тепло, электричество, холод). Это другой инженерный цикл, и в сети они управляются тоже иначе.
  8. В полный рост развивается т.н. интернет энергии – экосистема производителей и потребителей энергии, которые беспрепятственно интегрируются в общую инфраструктуру и обмениваются энергией. Для этого используются новейшие цифровые и финансовые технологии – искусственный интеллект, облачные хранилища, блокчейн и т.д. Дорожная карта EnergyNet, принятая осенью 2016г. в России, говорит о появлении киберфизических устройств, распределенном интеллекте, новой архитектуре энергорынков, open-source платформе для интеграции систем и сервисов, системах (в т.ч. самоорганизующихся) управления микроэнергосистемами, агрегаторах, энергетическом роутере.


Ответ – смартгрид

Все это формирует т.н. интеллектуальные сети, smart grid. Им свойственна функция самоконтроля в режиме реального времени, автоматической оптимизации и балансировки энергопотоков для эффективной передачи и распределения энергии в зависимости от снижения или увеличения режима потребления. На технологическом уровне это означает объединение потребителей (нередко с функцией производителей), сетей и генерации в единую автоматизированную систему. Smart grid обеспечивает двусторонний поток электроэнергии и информации между энергообъектами. На основе этого непрерывного потока информации он-лайн происходит управляемая оптимизации спроса и предложения. Вшиты в новые алгоритмы и возможности реагирования на сбои, аварии, восстановления после них.

В реализации принятой дорожной карты EnergyNet в России участвуют как крупнейшие игроки (ПАО «Россети»), так и стартапы, разрабатывающие и производящие инновационное оборудование. Есть пилотные проекты. Скоро увидим.

Больше материалов нашего сайта по данной теме

 

Главный редактор
By Главный редактор Февраль 18, 2017 14:05
Добавить комментарий

2 комментария

  1. Khabarovsky Июль 16, 17:57

    Пчелы против меда 🙂

    Reply to this comment
    • Главный редактор Author Июль 16, 21:55

      Иногда однозначно. Но у тех же Россетей есть вполне утилитарные потребности, которые этими технологиями можно решить, недаром они практически возглавляют эту тему. Вообще тема занимает.

Просмотреть комментарии

Добавить комментарий

Ваш E-mail адрес не будет опубликован.
Обязательные к заполнению поля помечены*

*

code

Избранное в Telegram