Интеллектуальные электрические сети в России

К 2020 году устаревшие энергосети в России будут заменены интеллектуальными энергетическими системами.«Умная» сеть обеспечит потребителям выгодное для них регулирование нагрузок и реакцию сети на любые аварийные ситуации в режиме реального времени.

25 мая 2005 года в Москве перестали работать светофоры, было обесточено метро, а на железной дороге остановились десятки электропоездов. Тысячи домов и офисов остались без света до глубокой ночи. Экс-глава РАО ЕЭС России Анатолий Чубайс признал случившееся «беспрецедентно тяжелой аварией каскадного типа». Главной причиной был назван износ оборудования, которое не менялось на подстанции Чагино с 1958 года.

В конце декабря 2010 года случился не менее масштабный энергоколлапс, затронувший крупнейший российский аэропорт «Домодедово». Тогда в Москве прошел ледяной дождь: на земле, ветвях деревьев, линиях электропередач образовалась ледяная корка, под ее тяжестью оборвались электропровода, и вышли из строя электроподстанции, питающие Домодедово.

Аэровокзальный комплекс оказался полностью обесточен, отключились системы регистрации пассажиров, информационные системы, не работала система сортировки багажа. До устранения энергоаварии крупнейший аэропорт страны полностью закрыли. В результате были сорваны поездки тысяч людей. Последовали сотни судебных исков от пассажиров. Социально-экономический ущерб от подобной аварии измерялся в сотнях миллионов рублей.

Положение российской элетроэнергетики и в «мирные» дни можно охарактеризовать как близкое к аварийному. По данным Федеральной сетевой компании (ОАО «ФСК ЕЭС»), 15% подстанций 6-10/0,4 кВ находится в неудовлетворительном состоянии, а более 40% воздушных и масляных выключателей давно отработали свои сроки. По причине изношенности электросетей потери энергии достигают 20-30% вместо обычных для Европы 6-8%. Около 60% электросетей и вовсе нуждаются в перекладке. При этом проблема не только в высоком уровне морального и физического износа основных электроэнергетических фондов. Наша страна заметно отстает от Европы и по ряду других показателей: надежности, экономичности, эффективности использования топлива, техническому уровню. Европа и США, столкнувшиеся с подобными проблемами, стали решать их на 10 лет раньше, говорят в ФСК ЕЭС.

Благодаря совместным усилиям западных энергетиков, ученых и властей мировая энергетическая отрасль обрела новую концепцию — появились интеллектуальные электроэнергетические системы (Smart Grid — «умные» сети).

УМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ — концепция

На Западе понятие Smart Grid связывают с интеграцией возобновляемых источников энергии с электроэнергетическими системами и формированием активных и адаптивных свойств распределительных сетей (например, самодиагностика и самовосстановление). Кроме того, акцент делается на устройствах учета, соединенных в единую информационную сеть и позволяющих оптимизировать расход энергии в разное время суток.

Россия, в отличие от Запада, взяла за основу расширенное толкование понятия «умная» применительно к сети. Это, в частности, объясняется тем, что в нашей стране уровень изношенности объектов электроэнергетики достаточно высок. Влияние этого фактора усиливается на фоне объявленной руководством страны всеобщей модернизации и внедрения инноваций.

Так, для России «умные» сети — это, прежде всего, одновременное и обязательно инновационное преобразование всех субъектовэлектроэнергетики. Суть проекта в следующем: под ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТЬЮ в России понимается комплекс электрооборудования (воздушные линии передачи, трансформаторы, выключатели и т.д.), подключенный к генерирующим источникам и потребителям. При этом используются новые принципы, технологии передачи и управления процессом. Таким образом, предполагается объединение на технологическом уровне электрических сетей, потребителей и производителей электроэнергии в единую автоматизированную систему. Система с активно-адаптивной сетью будет обладать новыми свойствами — самодиагностикой и самовосстановлением (например, в случае обледенения проводов). В автоматическом режиме она способна выявить самые «слабые» участки сети и изменять ее работу для предотвращения возникновения технологических нарушений. «Умные» электрические сети позволят резервировать мощности на случай нештатных ситуаций в энергосистеме, а также накапливать избыток электроэнергии, используя его в часы пиковых нагрузок.

Энергокластерная экономика ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНУЮ СЕТЬ ФСК обещает построить в несколько этапов. Первый этап уже завершен: разработана концепция построенияИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) до 2020 года.

Второй и третий этапы реализуются параллельно: работа над созданием интерфейсов, способных связать модернизированные объекты магистрального электросетевого хозяйства с генерацией и потребителями, проводится одновременно с развитием пилотных проектов, в рамках которых отрабатываются технологии для создания ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ электрической СЕТИ.

До конца 2012 года для иннограда «Сколково» будут построены первые в России две подземные подстанции 220 кВ общей мощностью 252 МВА.

В ФСК утверждают, что многие технологии, делающие сеть «умной», уже активно используются. Например, подстанции ЕНЭС активно оснащаются электрогазовыми распределительными устройствами, позволяющими обеспечивать более высокий уровень безопасности и надежности энергообъектов и снижающими вероятность системных аварий. Широко внедряется оборудование на основе силовой электроники, предназначенное для коммутации больших нагрузок, управления мощными электродвигателями, устройствами освещения, а также различные системы управления и наблюдения, мониторинга, защиты и учета электроэнергии.

Характерный пример — строительство энергетического кольца 330 кВт в Санкт-Петербурге, начатое в 2007 году. Применение кольцевой схемы предполагает наличие нескольких центров питания у каждого элемента кольца — подстанций, линий электропередач, что существенно повысит энергобезопасность объектов кольца и исключит ограничения энергоснабжения в случае технологических аварий. В строительство энергокольца, которое завершится в 2012 году, ФСК инвестировало 32,3 млрд. рублей.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ. УМНЫЕ СЕТИ. Smart Grid. Интеллектуальные энергетические системы. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ электрические СЕТИКроме того, важнейшим элементом ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ является цифровая подстанция. Ее идея заключается в создании систем контроля, защиты и управления, собирающих и обрабатывающих весь объем информации о состоянииэлектрической сети, а также осуществляющих управление оборудованием в цифровом формате. Проект предусматривает разработку и внедрение на подстанциях оптических цифровых измерительных трансформаторов и комплексов цифровой аппаратуры нового поколения. Первый пусковой комплекс цифровой подстанции ФСК ЕЭС уже введен в строй в декабре 2010 года в Москве. Основное назначение экспериментальной цифровой подстанции — отработка различных инновационных технологий перед их внедрением на действующих энергообъектах ЕНЭС. Подстанция нового поколения обеспечивает высокую точность и единообразие всех измерений, а автоматизация позволяет снизить влияние человеческого фактора на работу сети, повысить ее надежность и снизить потери при транспортировке электроэнергии. Также снижается себестоимость энергии, сокращаются затраты на эксплуатацию.

На цифровых подстанциях установлены высоковольтные цифровые измерительные оптические трансформаторы тока и напряжения, многофункциональные приборы измерений и учета, система синхронизации, новая система отображения и управления подстанцией.

Сегодня ОАО «ФСК ЕЭС» работает над внедрением сетевого накопления энергии на базе подстанций 220 кВ «Псоу» (Сочи) и 330 кВ «Волхов-Северная» (Санкт-Петербург).

И все же для того, чтобы электроэнергетическая система начала работать как единая интеллектуальная система, недостаточно внедрения отдельных «умных» сегментов на объектах ЕНЭС. Чтобы все технологии заработали как единое целое, в ФСК готовы создать единое информационно-технологическое пространство на отдельных территориях — так называемые энергокластеры.

Энергокластер представляет собой предприятие генерации и транспортировки энергии, а также компании, осуществляющие услуги в области инжиниринга, энергосервиса, энергетического машино- и приборостроения, образовательные учреждения. Первые кластеры уже реализуются на Дальнем Востоке, утверждает председатель правления ОАО «ФСК ЕЭС» Олег Бударгин. Они обеспечат энергоснабжение Эльгинского месторождения и порта Ванино. К концу 2012 года ФСК создаст условия для обеспечения комплекса электроэнергией в объеме 83 МВт, а к концу 2014 года — 134 МВт. Будут построены три подстанции 220 кВ, две линии электропередачи 220 кВ протяженностью 268 км каждая. В рамках пилотных проектов будет реализовано внедрение в стандартную автоматизированную систему управления технологическими процессами подстанций систем с использованием оптоволоконных кабелей для передачи оцифрованной информации. Это повысит надежность электроснабжения, сгладит графики нагрузки сетей и позволит контролировать основные параметры транзита электроэнергии в режиме реального времени. В ФСК сформированы предложения по созданию энергокластеров ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ электрической СЕТИ в ОЭС Северо-Запада и ОЭС Волги. Точные параметры будущих проектов пока не разглашаются.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ электрические СЕТИ — драйвер модернизации

Не исключено, что «умные» сети не только будут способствовать модернизации российской энергосистемы, но и помогут создать новую электротехническую базу для производства оборудования. На последнем Санкт-Петербургском международном экономическом форуме ФСК подписала ряд ключевых соглашений не только с крупнейшими мировыми, но и с отечественными производителями: Hyundai Heavy Industries Ltd., Morgan Stanley, ВТБ Капитал, «Профотек», «Хевел», «РТСофт». Пока у ФСК лучше получается привлечь в Россию ведущие западные технологии, нежели обновлять сетевую инфраструктуру с помощью отечественных производителей.

К примеру, Hyundai Heavy Industries обеспечит проектирование, строительство, а также последующую эксплуатацию завода по производству комплектных распределительных устройств с электрогазовой изоляцией (КРУЭ) в Приморском крае. Планируется, что завод будет производить КРУЭ классом напряжения 110~550 кВ. Помимо возведения завода ФСК и HHI планируют создать научно-исследовательский центр, в задачи которого войдет отработка различных инновационных технологий перед их внедрением в работу на действующих энергообъектах ЕНЭС.

Также ФСК ведет переговоры с корпорацией Siemens о создании инжинирингового центра для выявления и последующего внедрения наиболее прогрессивных и универсальных методов конструирования бизнеса в электроэнергетике.

Впрочем, отечественным производителям тоже есть что предложить энергетикам. В июле на подстанции «Выборгская» в Ленинградской области был введен в строй СТАТКОМ — статический компенсатор реактивной мощности. Это почти полностью отечественная разработка. Автор — столичное ОАО «НТЦ Электроэнергетики». Уникальное оборудование позволяет не только регулировать уровень и качество напряжения в электрических сетях, но и повышает их пропускную способность. Уже в ближайшем будущем аналогичное устройство будет установлено в Забайкальском крае на подстанции «Могоча» — будущем преобразовательном комплексе, который обеспечит связь между энергосистемами Сибири и Дальнего Востока.

Кроме того, ФСК совместно с российскими производителями развивает проекты по модернизации и техническому перевооружению электросетевого комплекса. Среди них — осуществляемая вместе с ОАО «Электрозавод» программа замены устаревших трансформаторов на их современные аналоги, отвечающие повышенным стандартам надежности. В рамках первого этапа программы, в 2011-2013 годах, планируется заменить 30 единиц силового оборудования общей мощностью 2392 мВа.

В активной стадии реализации соглашение между ФСК и энергомашиностроительной корпорацией «Силовые машины» о строительстве завода по производству силовых трансформаторов в Санкт-Петербурге. Оно предусматривает строительство завода по производству высоковольтного электротехнического оборудования на площадях «Силовых машин», в поселке Металлострой Колпинского района Санкт-Петербурга. Технологическим партнером «Силовых машин» выступит японская компания Toshiba, с которой будет создано совместное предприятие. Завершить строительство завода предполагается в 2013 году.

«Мы готовы отдать приоритеты российским производителям электротехнического оборудования, однако только в том случае, если отечественные предприятия смогут предложить продукцию, не уступающую по своим технологическим параметрам зарубежным аналогам, — говорит Олег Бударгин. — Чтобы доработать не соответствующее новым стандартам оборудование, у российских компаний остается еще несколько лет». ФСК есть чем подкрепить свои слова: компания заключила 78 соглашений с отечественными производителями электротехнической продукции. Дело за реализацией. При этом ФСК развивает и собственные исследовательские программы: если в 2008-2009 годах затраты на НИОКР составляли 0,1-0,4 млрд. руб., а в 2010 году был выделен 1 млрд., то в этом году ФСК инвестировала в программу НИОКР уже 3 млрд. С 2012 года объем финансирования увеличится более чем в полтора раза — до 5 млрд. ежегодно. В целом же затраты ФСК ЕЭС на НИОКР в 2010-2014 годах составят порядка 19 млрд. рублей.

Новые технологии для ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

В списке потенциальных заслуг «умных» сетей немало пунктов: до 30% повысится пропускная способность воздушных линий электропередачи и надежность энергоснабжения потребителей, появится возможность на 25-30% сгладить графики нагрузки за счет использования электросетевых накопителей энергии большой мощности, применение новых материалов и технологий для строительства подстанций позволит сократить площади, занимаемые электросетевыми объектами. При этом сами накопители будут основаны на сверхпроводящих, индуктивных технологиях. К слову, во многих странах — Южной Корее, Китае, Австралии, Мексике — программы разработки и внедрения сверхпроводниковых технологий приняты на государственном уровне. Дальше всех в разработке этого проекта продвинулись США, где проект исследования сверхпроводимости имеет мощный фундамент 20-летних разработок, финансируемых Министерством энергетики и частными компаниями. На его основе уже функционируют высокотемпературные сверхпроводниковые (ВТСП) кабели в трех энергетических системах США.

ФСК также ведет разработку и тестирование технологий на высокотемпературной сверхпроводимости. В конце 2009 года компания успешно завершила испытания первой в стране высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии длиной 200 м на напряжение 20 кВ.

В условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации, было получено подтверждение соответствия характеристик ВТСП кабельной линии всем требованиям, заложенным при ее разработке. После успешных испытаний с помощью этой технологии предполагается организовать энергоснабжение ряда районов Москвы и Санкт-Петербурга. «Применение сверхпроводящих кабельных линий позволит существенно сократить потери электроэнергии, позволит обеспечить передачу больших потоков мощности при обычных габаритах кабеля, увеличить срок эксплуатации кабельных линий, повысить уровень их пожарной и экологической безопасности, уменьшить площадь земель в мегаполисах, отчуждаемых под строительство энергообъектов», — утверждает Олег Бударгин.

При помощи ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ решится, наконец, и проблема эффективности функционирования электросетевого комплекса: на 25% снизятся потери электроэнергии при ее передаче, что позволит экономить 34-35 млрд. кВт/ч в год (эта цифра эквивалентна годовой выработке электростанцией мощностью 7,5 ГВт). Заодно будет обеспечен и сопутствующий экологический эффект — снизится количество сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу. Наконец, суммарный эффект для экономики России в результате реализации проекта «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ» составит до 50 млрд. рублей.

По словам директора Института систем энергетики РАН Николая Воропая, возможности ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ, в частности — мониторинга и прогнозирования режимов и управления ими, позволят заметно повысить эффективность и адаптивность противоаварийного управления электроэнергетическими системами.

«Американцы обсуждают и футуристические проекты, — говорит член комитета по стратегии при совете директоров ОАО «ФСК ЕЭС» Владимир Дорофеев. — Например, предлагают покрыть всю территорию страны равномерной сетью сверхпроводящих линий электропередач так, чтобы генераторы и потребители энергии размещались там, где им удобно». Однако академик РАН Алексей Макаров добавляет, что «такая сверхпроводящая «медная доска», возможно, снимет все сегодняшние проблемы, но наверняка породит новые, и неизвестно, сколько будет стоить поиск их решений».

Ценность проекта ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕТЕЙ не только в повышении энергетической и экономической эффективности энергосистемы России. Важно и то, что проект способен привести страну к следующему этапу — преодолеть привычный путь ресурсного развития и сделать шаг к практической модернизации России.

Источник 

14 комментариев

  • I am writing to let you understand what a impressive encounter my cousin’s daughter encountered using your web site. She even learned plenty of pieces, including what it is like to have an amazing coaching character to have other people without hassle learn about chosen problematic topics. You really exceeded visitors’ expectations. Thank you for offering such great, trusted, educational and even unique tips on the topic to Mary.

  • I precisely had to say thanks again. I do not know what I would have handled in the absence of those basics shown by you on my question. It was actually an absolute terrifying problem in my position, however , finding out a professional manner you managed that made me to jump over delight. I am thankful for this advice and hope that you comprehend what an amazing job you’re undertaking instructing people today through your site. Probably you haven’t got to know all of us.

  • Thank you for every one of your hard work on this blog. My aunt loves participating in investigation and it’s really obvious why. Almost all notice all regarding the dynamic way you make worthwhile ideas on your blog and in addition boost contribution from other individuals on that concern then our own child is actually discovering a lot of things. Have fun with the remaining portion of the new year. Your doing a very good job.

  • I really wanted to write a quick remark in order to thank you for the marvelous hints you are showing at this site. My extended internet lookup has at the end been recognized with useful suggestions to go over with my family and friends. I ‘d express that many of us readers actually are definitely fortunate to dwell in a useful site with many brilliant people with useful methods. I feel very privileged to have used your entire website page and look forward to many more fabulous minutes reading here. Thanks once again for all the details.

  • I needed to create you a little bit of word so as to give thanks again regarding the exceptional views you have featured in this case. It was so remarkably generous of you to allow unreservedly precisely what many individuals might have offered for an e-book to get some money on their own, particularly given that you could possibly have done it if you ever wanted. The techniques as well worked as the great way to understand that some people have the same keenness really like my personal own to learn very much more with regard to this issue. I’m certain there are some more fun instances in the future for individuals that take a look at your site.

  • I want to show thanks to the writer for bailing me out of this situation. After exploring through the world wide web and seeing advice which are not powerful, I was thinking my life was well over. Living without the presence of strategies to the difficulties you’ve resolved as a result of your entire short post is a crucial case, and the kind which might have negatively affected my career if I had not noticed your site. That expertise and kindness in controlling almost everything was very useful. I’m not sure what I would’ve done if I had not encountered such a stuff like this. I am able to now relish my future. Thank you so much for your specialized and sensible help. I will not be reluctant to suggest your web site to any person who requires guidelines about this problem.

  • Thank you a lot for providing individuals with an extremely wonderful chance to read in detail from this website. It is always very pleasurable and as well , stuffed with a lot of fun for me personally and my office peers to visit the blog at the least thrice in a week to learn the newest items you will have. And lastly, I am also always amazed with your outstanding solutions you serve. Some 3 areas in this post are in truth the most impressive I’ve had.

  • I intended to post you this little bit of observation to say thanks again on your beautiful tactics you have shared on this website. It has been so extremely open-handed of you to grant without restraint precisely what some people would’ve offered for an electronic book in order to make some money on their own, specifically now that you could have tried it if you ever considered necessary. The techniques as well worked as a good way to understand that other people have the identical zeal just like mine to see a lot more when it comes to this condition. I believe there are millions of more fun situations in the future for individuals who looked at your website.

  • I must express my respect for your generosity supporting folks that actually need help with that area of interest. Your special dedication to passing the message around became really effective and has usually made many people much like me to arrive at their pursuits. Your warm and friendly report can mean much a person like me and much more to my mates. Many thanks; from everyone of us.

  • I wish to show appreciation to you for rescuing me from such a instance. After checking throughout the world-wide-web and coming across notions which are not beneficial, I thought my entire life was well over. Existing without the solutions to the issues you’ve sorted out all through your good short post is a crucial case, and ones that would have negatively affected my career if I had not encountered your website. Your personal know-how and kindness in playing with all the things was vital. I am not sure what I would have done if I hadn’t come across such a point like this. I can at this moment look ahead to my future. Thanks for your time very much for this high quality and sensible guide. I will not hesitate to recommend your blog to any individual who ought to have guidelines on this issue.

  • I am just commenting to make you know what a nice discovery my girl enjoyed studying your web site. She even learned too many issues, including what it’s like to have a marvelous helping character to make many people very easily gain knowledge of several complicated topics. You really surpassed our own expected results. I appreciate you for supplying those effective, safe, educational and as well as easy thoughts on your topic to Janet.

  • I want to express my thanks to you for rescuing me from this situation. Just after researching throughout the the web and obtaining thoughts which were not beneficial, I thought my entire life was done. Existing devoid of the solutions to the difficulties you have resolved by means of your good article is a serious case, and the ones that could have negatively damaged my career if I hadn’t noticed your site. Your training and kindness in playing with almost everything was vital. I don’t know what I would have done if I had not come upon such a solution like this. It’s possible to now look forward to my future. Thanks a lot so much for your impressive and amazing guide. I won’t hesitate to propose your web sites to anybody who desires assistance about this subject matter.

  • My spouse and i have been now relieved Edward could deal with his reports from your precious recommendations he discovered while using the site. It is now and again perplexing to just always be offering tactics that other people have been trying to sell. We really remember we have got the writer to give thanks to for this. All the explanations you made, the easy web site menu, the friendships your site assist to foster — it’s got all astonishing, and it’s really making our son and the family understand this content is brilliant, which is certainly pretty important. Many thanks for all!

  • My spouse and i ended up being now joyful that Louis could do his research through your ideas he came across from your own web page. It’s not at all simplistic just to choose to be offering hints which most people may have been trying to sell. And we also discover we now have the writer to give thanks to for that. The most important explanations you’ve made, the simple site navigation, the friendships your site make it possible to create — it’s got everything excellent, and it’s really facilitating our son in addition to us understand that topic is interesting, and that’s extraordinarily fundamental. Thanks for all!

Написать комментарий