Патрушев ПЗ (1231960), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

Рисунок Б.1 - Характеристика затрат и эффектов создания ИЭС ААС

в электроэнергетике России до 2030 г., млрд. руб.

В рамках развиваемой концепции Smart Grid разнообразие требований всех заинтересованных сторон (государства, потребителей, регуляторов, энергетических компаний, сбытовых и коммунальных организаций, собственников, производителей оборудования и др.) сведено к группе так называемых ключевых требований (ценностей) новой электроэнергетики, сформулированных как:

доступность – обеспечение потребителей энергией без ограничений в зависимости от того, когда и где она им необходима, и в зависимости от оплачиваемого качества;

надежность – возможность противостояния физическим и информационным негативным воздействиям без тотальных отключений или высоких затрат на восстановительные работы, максимально быстрое восстановление (самовосстановление);

экономичность – оптимизация тарифов на электрическую энергию для потребителей и снижение общесистемных затрат;

эффективность – максимизация эффективности использования всех видов ресурсов и технологий при производстве, передаче, распределении и потреблении электроэнергии;

органичность взаимодействия с окружающей средой - максимально возможное снижение негативных экологических воздействий

безопасность – не допущение ситуаций в электроэнергетике, опасных для людей и окружающей среды.

Принципиально новым здесь является то, что все выдвинутые ключевые требования (ценности) предполагается рассматривать как равноправные, и степень их приоритетности, уровня и соотношения не являются общими, нормативно зафиксированными для всех, а могут определяться и осуществляться для каждого рассматриваемого субъекта энергетических отношений (энергокомпания, регион, город, домохозяйство и т.п.) по существу индивидуально.

В такой постановке задача развития энергетики из преимущественно балансовой трансформируется в задачу создания, развития и предоставления потребителю и обществу в целом, своего рода, «меню» энергетических возможностей.

В рамках концепции Smart Grid для достижения ключевых требований (ценностей) предполагается развитие следующих функциональных характеристик

1. Самовосстановление при аварийных возмущениях: энергосистема и ее элементы должны постоянно поддерживают свое техническое состояние на требуемом уровне путем идентификации, анализа и перехода от управления по факту возмущения к предупреждению аварийного повреждения.

2. Мотивация активного поведения конечного потребителя: обеспечение возможности самостоятельного изменения потребителями объема и потребительских характеристик (уровня надежности, качества и т.п.) получаемой энергии на основании баланса своих потребностей и возможностей энергосистемы с использованием информации о характеристиках цен, объемов, надежности, качестве и др.

3. Сопротивление негативным влияниям: наличие специальных методов обеспечения устойчивости и живучести, снижающих физическую и информационную уязвимость всех составляющих энергосистемы и способствующих как предотвращению, так и быстрому восстановлению ее после аварий в соответствии с требованиями энергетической безопасности.

4. Обеспечение надежности и качества электроэнергии путем перехода от системно-ориентированного подхода (System-based approach) к обеспечению этих свойств к клиентоориентированному (Customer-based), и поддержанию различных уровней надежности и качества энергии в различных ценовых сегментах.

5. Многообразие типов электростанций и систем аккумулирования электроэнергии (распределенная генерация): оптимальная интеграция электростанций и систем аккумулирования электроэнергии различных типов и мощностей путем подключения их к энергосистеме по стандартизованным процедурам технического присоединения и переход к созданию «микроэнергосистем» (Microgrid) на стороне конечных пользователей.

6. Расширение рынков мощности и энергии до конечного потребителя: открытый доступ на рынки электроэнергии активного потребителя и распределенной генерации, способствующий повышению результативности и эффективности розничного рынка.

7. Оптимизация управления активами: переход к удаленному мониторингу производственных активов в режиме реального времени, интегрированному в корпоративные системы управления, для повышения эффективности оптимизации режимов работы и совершенствования процессов эксплуатации, ремонтов и замены оборудования по его состоянию, и, как следствие, обеспечение снижения общесистемных затрат

Реализация выдвинутых ключевых требований (ценностей) и осуществление функциональных свойств (принципиальных характеристик) рассматриваются в рамках концепции Smart Grid с позиций идентификации обеспечивающих их ключевых (базовых) технологических областей и технологий или технологического базиса, требующих соответствующего инновационного развития.

Под технологическим базисом здесь понимается совокупность технологий, позволяющих обеспечивать согласованную структуру промежуточных и конечных продуктов и услуг на определенном этапе развития отрасли. В концепции Smart Grid при формировании технологического базиса за рубежом рассматривается как необходимый вопрос обеспечения технологической преемственности перехода от существующей технологической базы энергетики к новой с минимально возможными издержками.

В США и Европейском Союзе решение этих проблем предполагается путем создания некоего нормативного поля (пространства), формируемого в виде широкой системы стандартов и требований к функциям, элементам, устройствам, системе взаимодействий и т.д. (так, например, в США планируется разработка более 100 видов стандартов), в рамках которых разработчикам и производителям предоставлено право и возможность создания предложения, а пользователям (энергетическим компаниям и потребителям) – формирование «своей» Smart Grid, как они это для себя видят (принцип паззла).

С целью создания нового, инновационного технологического базиса энергетики были сформированы пять групп ключевых технологических областей, обеспечивающих прорывной характер:

• измерительные приборы и устройства, включающие, в первую очередь, smart счетчики и smart-датчики;

• усовершенствованные методы управления: распределенные интеллектуальные системы управления и аналитические инструменты для поддержки коммуникаций на уровне объектов энергосистемы, работающие в режиме реального времени и позволяющие реализовать новые алгоритмы и методики управления энергосистемой, включая управление её активными элементами

• усовершенствованные технологии и компоненты электрической сети: гибкие передачи переменного тока FACTS, постоянный ток, сверхпроводящие кабели, полупроводниковая , силовая электроника, накопители и пр.

• интегрированные интерфейсы и методы поддержки принятия решений, управление спросом, распределенная система мониторинга и контроля (DMCS), распределенная система текущего контроля за генерацией (DGMS), автоматическая система измерения протекающих процессов (AMOS), и т.д., а также новые методы планирования и проектирования как развития, так и функционирования энергосистемы и ее элементов.

• интегрированные коммуникации, которые позволяют элементам первых четырех групп обеспечивать взаимосвязь и взаимодействие друг с другом, что и представляет, по существу, Smart Grid как технологическую систему.

Реализация вышеизложенных ключевых требований (ценностей) в концепции Smart Grid основывается на следующих базовых подходах:

1. Ориентация на требования заинтересованных сторон и клиентоориентированность. Выработка и принятие решений по развитию и функционированию электроэнергетики осуществляется, как уже отмечалось, на основе баланса требований всех заинтересованных сторон с учетом ожидаемых ими выгод и затрат, где потребителю отведена ключевая роль активного участника и субъекта принятия решений путем самостоятельного формирования своих требований к объему получаемой электроэнергии, качеству и характеру ее потребительских свойств и энергетических услуг.

Таким образом, концепция Smart Grid предполагает переход к активному потребителю – по сути потребитель становится, с одной стороны, активным субъектом выработки и принятия решений по развитию и функционированию энергосистемы, а с другой - объектом управления, обеспечивающим наряду с другими реализацию ключевых требований.

2. Возрастание роли управления как основного фактора развития и способа обеспечения формируемых требований (ценностей) с соответствующим резким повышением управляемости, как отдельных элементов, так и энергосистемы в целом.

Именно возрастание роли управления рассматривается как альтернатива обеспечению требований и функций в электроэнергетике за счет наращивания мощностей и связей (сетей), развития не столько через улучшение их традиционных физических, энергетических и технологических характеристик, сколько путем широкой (глубокой) адаптации, использования и внедрения в электроэнергетике решений и инноваций, в том числе из других отраслей, в первую очередь, информационно-коммуникационных и компьютерных технологий.

Следует отметить, что именно такой подход был положен в отечественной электроэнергетике в основу решения проблемы повышения надежности (устойчивости) Единой энергетической системы и создания, уникальных до настоящего времени систем противоаварийного управления во второй половине XX века.

3. Информация выступает как главное средство обеспечения эффективного управления. При этом представляется принципиально важным подчеркнуть, что управленческие и информационные связи превращаются в системообразующий фактор, обеспечивающий переход к новому качеству: от энергетической к энергоинформационной системе. Энергоинформационная инфраструктура является базой для комплексного управления всей энергетической системой на базе концепции Smart Grid, включая технологическую интеграцию электрических и информационных сетей.

Измерительные приборы и устройства

Измерительные приборы и устройства, технологии считывания и измерения являются одной из ключевых технологических областей и важным компонентом современной энергетической системы на базе концепции Smart Grid. Эти технологии будут выполнять следующие функции:

- оценивать состояние оборудования и уровень интегрированности сети, отражающего степень сосредоточения информации в едином центре;

- обеспечивать непрерывный мониторинг данных, минимизировать ошибки при выставлении счетов;

- способствовать оптимизации режимов сети и сокращению выбросов загрязняющих веществ за счет предоставления потребителю возможности регулировать спрос;

- в будущем новые технологии цифровой связи в сочетании
с цифровыми измерительными приборами и датчиками будут поддерживать более комплексные измерения и непрерывный мониторинг данных;

- способствовать прямому взаимодействию между поставщиком услуг и
потребителем.

Предполагается, что эти элементы позволят обеспечить решение следующего спектра задач:

1. На уровне клиента современные сети не будут иметь электромеханических счетчиков и измерительных приборов. Вместо них будут установлены современные цифровые измерительные приборы и устройства, связанные, как с потребителем, так и с поставщиком услуг. Микропроцессоры в этих передовых измерителях будут осуществлять широкий спектр функций. Как минимум, они будут фиксировать затраты в течение всего процесса производства, передачи и распределения электроэнергии. Большинство клиентов также сможет регистрировать информацию о предполагаемых критических сигналах, например, пика цен, предоставляемую энергоснабжающей организацией. Так же измерительные устройства будут уведомлять клиента о прохождении критического уровня загрузки сети.

Усовершенствованные измерительные устройства будут осуществлять функции желаемого уровня расхода электроэнергии, график которого программируется клиентом. В зависимости от изменений цен на электроэнергию, устройства будут автоматически контролировать нагрузку клиента в соответствии с этим графиком.

Кроме того, новые измерительные устройства будут обеспечивать расширение предоставляемого перечня коммунальных услуг, таких как пожарная и охранная сигнализация и др. Новые подходы будут реализовываться на основе цифровых коммуникационных возможностей Интернета, с использованием стандартных Интернет-протоколов, а также надежных и распространенных способов подключения таких как, беспроводные, BPL и даже оптоволоконная сеть в зданиях. Интеграция их, например, с системами безопасности будет обеспечивать предотвращение взломов и нарушений.

2. На уровне коммунальных предприятий, усовершенствованные технологии считывания и измерений расширят спектр предоставляемой информации операторам и диспетчерам энергетической системы, которая будет включать в себя, например:

• значения коэффициента мощности;

• параметры качества электроэнергии в пределах всей системы;

• WAMS (Wide Area Measurement System – англ.) - системы мониторинга переходных режимов энергосистемы;

• характеристику состояния оборудования;

• манипуляции с измерениями и данными датчиков;

• сведения о природных катаклизмах;

• определение мест повреждений;

• нагрузку трансформаторов и линий;

• профили напряжения сети;

• температуру критических элементов

• идентификацию отказов;

• профили и прогнозы потребления электроэнергии.

Новые системы программного обеспечения будут собирать, хранить, анализировать и обрабатывать большое количество данных, проходящих через современные инструменты измерения и считывания. Обработанные данные затем будут передаваться в существующие и новые информационные системы обслуживающих компаний, выполняющих множество важнейших функций бизнеса (биллинг, планирование, эксплуатация, работа с клиентами, прогнозирование, статистические исследования и т.д.).

Будущие цифровые реле, которые используют интеллектуальные агенты, существенно повысят надежность энергетической системы. Широкие схемы мониторинга, защиты и контроля будут интегрировать цифровые реле, «усовершенствованную» связь и интеллектуальных агентов. В такой интегрированной распределенной системе защиты реле будут способны автономно взаимодействовать друг с другом. Такая гибкость и автономность повышает надежность, так как даже при сбоях, на каком-то участке сети, остальные реле на базе агентов продолжают защищать энергетическую систему.

Прогнозируемые масштабы внедрений рассматриваемых технологий достаточно велики. Глобальная трансформация технологий измерения и считывания будет использовать множество интеллектуальных, взаимодействующих измерителей. Но, как показывает закон Мура, цены на чипы будут падать, даже если их вычислительная мощность будет вырастать. К тому же, как показывает история, требования связанные с всеобъемлющей, надежной и недорогой связью будут заметно доступнее, так как революция в цифровой связи все еще продолжается.

Характеристики

Список файлов ВКР