Энергосети будущего: внедрение возможно в ближайшие 3 года / Хабр

Энергосети и управление энергопотребителем | Навыки будущего. Кружки FutureSkills

1. Главная
2. Навыки будущего. Кружки FutureSkills
3. Профессии будущего: Энергосети и управление энергопотребителем

Мир становится сложнее, а потому растут и требования к энергосетям, а специалисты в этой области становятся все более востребованными.
Ключевые изменения в сфере энергосетей и энергопотребления связаны с технологиями «умных сетей». Это сети с «интеллектуальным» управлением, которые позволяют за счет точно определяемого уровня энергопотребления в доме / офисе (по приборам, лампам и розеткам) настраивать оптимальные режимы работы бытовой техники.
Такие технологии позволяют уменьшить потери при передаче энергии и увеличить надежность и бесперебойность ее передачи. А также дают потребителю возможность самостоятельно выбирать поставщика энергии, управлять потреблением и расходами.
Еще один тренд – развитие распределенной энергетики. Распределенная энергетика позволяет предотвратить такой сценарий – авария на одном участке сети не приводит к глобальным последствиям.

Колледжи, реализующие данное направление:

• ГБПОУ Московский государственный колледж электромеханикип и информационных технологий
• ГБПОУ Колледж связи № 54 имени П.М. Вострухина

Навыки, которые актуальны сейчас, но не будут востребованы в будущем

• Готовность оперировать нормативно-правовыми и научно-техническими аспектами в области энергосбережения
• Способность применять нормативно-правовые и научно-технические аспекты в области энергосбережения при оценке состояния энергетического хозяйства предприятий и объектов ЖКХ

Навыки, которые актуальны сейчас и будут востребованы в будущем

• Способность использовать информацию о современных энергосберегающих технологиях, типовых энергосберегающих мероприятиях, типах и характеристиках энергоэффективного оборудования

---

Навыки, которые будут востребованы в далеком будущем

• Способность разбираться в методиках проведения энергетического аудита с применением их на практике для решения поставленной задачи, уметь формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета о проведении энергет
• Владение навыками составления и расчета энергетического баланса предприятия, его потенциала в области энергосбережения и показателей эффективности потребления энергии на предприятии

Навыки, которые будут востребованы уже через 8 лет и которым надо учить уже сейчас

• Способность разбираться в методиках проведения энергетического аудита
• Владение навыками составления и расчета энергетического баланса предприятия

Навыки, которые актуальны сейчас, но не будут востребованы в будущем

• Навыки практического монтажа
• Знание традиционных графических редакторов
• Использование презентационных инструментов

Навыки, которые актуальны сейчас и будут востребованы в будущем

• Знание и использование «зеленых технологий», в частности — систем малой энергогенерации (ветряная, солнечная, био-, атомные микрогенераторы и т. д.)
• Клиентоориентированность
• Создание идей, креативность

---

Навыки, которые будут востребованы в далеком будущем

• Эмоциональный интеллект
• Использование возможностей когнитивной инфокоммуникационной системы
• Использование возможностей искусственного интеллекта

Навыки, которые будут востребованы уже через 8 лет и которым надо учить уже сейчас

• Аналитический мониторинг энергетических ресурсов конкретной местности
• Использование комплексного экологического мышления при решении бытовых и профессиональных задач
• Выстраивание взаимодействий «человек-машина»

---

Посмотреть все

Местные энергосети в будущем

Местное энергоснабжение — производство и распределение электричества в будущем местными источниками или сетями — радикальный сдвиг в балансе поставщиков электричества от ископаемого топлива и атомной энергии, на которых сейчас зиждется вся энергетика. Ближайшая аналогия, вероятно, — компьютеры: когда-то они были великанскими вычислительными машинами, потом переселились в частные дома, а погодя стали и карманными приборами с доступом к интернету.

Когда вы втыкаете в розетку какой-нибудь прибор или устройство, одновременно с вами делают то же самое, вероятно, тысячи людей. Централизованные электрогенераторы должны в этот момент выдержать сверхнагрузку, а это неэффективно и дорого. Более того, хоть большие сети получают экономию от масштаба, неэффективность их все равно чувствительна, особенно в части утечек и ущерба для экологии. Отсюда идея генерировать электричество с помощью местных микросетей или извлекать ее из каких угодно сугубо местных подручных источников.

Все маленькое — красивое

Солнечные батареи — хорошее решение, а также и ветряные турбины или, кое-где, водяные колеса, однако есть еще свежие изобретения вроде бродильного аппарата (биореактора) для производства биогаза — на случай ненадежной погоды. Биореактор превращает сельскохозяйственные отходы — например, навоз и мякину — в метан, которым можно питать электрогенератор. Тепло, выделяемое в процессе брожения, можно использовать для отопления близлежащих домов. Благодаря этим методам немецкий город Фрайамт — современная модель будущего. Это селение не только энергетически автономно, но и сгенерировало в 2007 году 2,3 миллиона киловатт-часов избыточной энергии и продало ее национальной электросети. И это вам не община, жаждущая отделиться от остального мира, — напротив, это целое современное, быстро развивающееся движение. При этом задача отнять руль у больших энергетических компаний — совсем не главная. Производство местной энергии попросту эффективнее. Средняя электростанция теряет 70% энергии ископаемого топлива в процессе конверсии — за счет отапливания атмосферы или в градирнях. Из того, что остается, еще 7% теряется на линиях электропередач.

Немецкий город Фрайамт

Современные предприятия коммунального обслуживания отчитываются за 67% всего произведенного в мире электричества. «Обзор мировой энергии» Международного энергетического агентства предсказывает, что даже при осуществлении альтернативного сценария (согласно которому национальные правительства изо всех сил будут настаивать на энергосбережении) к 2030 году на большие электростанции все равно будет приходиться около 50% вновь построенных объектов по производству электроэнергии, а на местную энергетику — всего 20%. Есть меж тем некоторые способы вырваться из оков углеродного топлива, йодля развития этих способов правительствам придется сказать свое веское слово.

Дания — ныне самая энергетически эффективная страна мира — лидер в области производимой на местах энергии. Дания первой ввела специальный льготный тариф, а производителям энергии из возобновляемых источников, включая частников, платят за вырабатываемое ими электричество, и ныне менее трети всей производимой страной энергии поступает с больших энергопроизводств. И Дания в этом не одинока. Германия тоже ввела в 2004-м льготный тариф и теперь стала мировым лидером в переработке солнечной энергии — порядка 400 тысяч частных хозяйств и малых бизнесов заняты генерированием энергии из солнечного света.

«То, что можно делать на местном уровне с энергетической эффективностью и возобновляемыми источниками энергии, — невероятно. Поразительно»
Джоан Фицджералд, американский профессор, автор книги «Изумрудные города»

Некоторым государствам непросто будет вынудить большие электрические компании ослабить хватку, но в развивающихся странах возможности сразу обустраивать местную энергетику есть — там электроснабжение на дальних расстояниях по-прежнему недоразвито. Африка, например, может запросто обскакать другие регионы — Европу и Северную Америку, — что им уже удалось в части мобильных платежей и мобильного банковского обслуживания: за отсутствием наземных телефонных линий, компьютеров или ноутбуков эти сервисы сразу начали работать в мобильных телефонах и смартфонах, которые многим в Африке служат средством проведения платежей уже довольно давно.

Деньгомобили

Еще один вариант — распределительный подход с привлечением умных посредников, могущих использовать уже существующие домашние аккумуляторы, которые люди держат дома на случай перебоев с электричеством. Эти аккумуляторы могли бы накачивать в себя электричество в периоды низких потребления и цены. Другой замечательный источник электричества — электромобили. Исследователи из Делавэрского университета зарядили в такой эксперимент парк из семи машин, известных как «V2G» (vehicle-to-grid, «автомобиль-электросеть»). Когда такая машина подключается к сети, она отправляет беспроводное сообщение серверу, и, когда местной электрической компании нужно больше электричества, она забирает ее из этого электромобиля. «V2G» отвечает менее чем за 4 секунды — в отличие от генератора, на запуск которого нужно минут пять.

Но и это еще не все: «V2G» генерирует 4000 долларов валового дохода в год. Распространения этой технологии можно добиться, варьируя цены в зависимости от реального спроса и стоимости, а агентские системы могут покупать электричество себе как актив и хранить его, покуда не понадобится. Если бы менее половины домов в Великобритании применяли такую систему, рынок был бы куда стабильнее, а домашние хозяйства сократили бы расходы на электричество на 13% и сэкономили бы 1,5 миллиарда фунтов за год. Да и сама идея, что автомобиль может стать источником дохода, а не брешью в семейном бюджете, — отрадна.

Электромобили

Вспомним также и об использовании водорода как энергоносителя — или как переносчика энергии с одного места на другое, подобно электричеству. Основанная на водороде экономика имела бы грандиозные последствия в будущем, особенно для транспорта — главной загвоздки с решением нефтяного вопроса.

Энергия поддержки энергии

Если вы решите установить девятиметровый ветряк у себя на огороде, вам, скорее всего, могут не позволить. К солнечным панелям относятся терпимее, и никто глазом не моргнет, если вы себе нацепите кондиционер на внешнюю стену. Ситуация, однако, меняется. К примеру, 13 миллионов американцев проживает на земле площадью в акр или больше, и компании, производящие ветровые турбины, нацеливаются продавать таким землевладельцам новое поколение домашних ветряков.

Мы, со всей очевидностью, наблюдаем сдвиг в сторону технологий, прежде доступных только для производств (ветровая энергия — яркий тому пример), а теперь продаваемых среднестатистическому Джо из пригорода. Ключевая точка в развитии частных чистых технологий — налогообложение, однако возможность продавать избыточно сгенерированную энергию выталкивает экоциников в доселе неведомые воды.

Потребители и производители

Вообразите будущее, в котором многие приборы и приспособления будут не только потреблять, но и производить энергию. Офисы, дома, машины смогут понемногу собирать энергию для себя или для других приборов или людей. Отдельные машины тоже можно научить осознанности — чтобы они различали, сколько энергии они потребляют, и приучить их брать энергию только из местных, региональных или национальных сетей в периоды, когда цены на электричество минимальные. И это только начало.

Люди могут аккумулировать энергию собственного движения — кинетическую энергию ходьбы или солнечную энергию (при помощи солнечных панелей, вмонтированных в одежду). В итоге может сложиться система взаимного одалживания энергии, в которой каждый — и потребитель, и производитель.

Поделиться ссылкой

Сети будущего — экологичные, устойчивые, цифровые

Сети будущего — экологичные, устойчивые и цифровые

Сети будущего поддерживают рост DER, микросетей, энергетических сообществ и других гибких ресурсов на протяжении жизненного цикла планирования, проектирования и эксплуатации в цифровом виде. Это наше видение сети следующего поколения — зеленой, устойчивой и цифровой.

2/3 СО2

рост выбросов, связанный с электроэнергетикой ¹

До 115 миллиардов долларов

среднегодовая экономическая стоимость отключений для потребителей в США ²

>20%

энергии, передаваемой потребителям, теряется из-за технических потерь ³

979 ТВтч

потребность в электроэнергии для обслуживания электромобилей в 2030 г. ⁴

Ознакомьтесь с нашими последними идеями о сетях будущего

Повышение надежности сети с помощью цифровых технологий

Согласно нашим подробным интервью с распределительными предприятиями среднего размера, расположенными по всему миру, их больше всего беспокоит надежность электропитания, поэтому им необходимо улучшить SAIDI и SAIFI.

Разработка и оценка кибербезопасности подстанции

Хакерство продолжает развиваться. Хотя энергетическая отрасль все еще не знакома с эпохой подключения, она все больше осознает угрозы кибербезопасности и потребность в стандартизированных эффективных решениях.

Борьба с перебоями в подаче электроэнергии с помощью FLISR

Даже кратковременное отключение электроэнергии может привести к дорогостоящему хаосу. Сокращая частоту и продолжительность отключений, электроэнергетические компании могут предотвратить потери производительности и финансовые потери.

Как коммунальные предприятия среднего размера сталкиваются с проблемами

Узнайте об основных проблемах распределительных компаний среднего размера, от SAIDI и SAIFI, до перехода на энергию, включая возобновляемые источники энергии и DER, электромобили или интеллектуальные счетчики. Понимание процесса принятия решений в области инвестиций, кибербезопасности и действующих правил.

Станьте без SF6

Отказ от элегаза принесет пользу промышленности, обществу и окружающей среде. Наша технология без SF6 представляет собой гениальное сочетание воздуха для изоляции и вакуумной технологии для переключения с инновационным шунтирующим вакуумным прерыванием.

Воспользуйтесь преимуществами устойчивых продуктов и экономики замкнутого цикла

Оценки материальной экономики замкнутого цикла уже введены в ряде стран и ЕС. Экологически безопасный дизайн включает в себя эффективность использования материалов, а также экономию энергии, энергоэффективность и воздействие на окружающую среду.

Оптимизируйте управление активами

EcoStuxure Grid Asset Advisor for Grid помогает отслеживать и максимизировать стоимость активов на протяжении всего жизненного цикла, а также оптимизировать операционные бизнес-процессы.

Обеспечьте качество поставок

Коммунальные предприятия хотят сократить продолжительность простоев, наблюдаемых у их клиентов. Повысьте доступность сети, улучшив ключевые показатели эффективности: SAIFI, SAIDI и MAIFI.

Выдерживать стрессовые нагрузки

Узнайте, как EcoStruxure for Power and Grid помогает обеспечить устойчивость вашей сети к суровым погодным условиям.

Снизить киберриски

С расширением связи между платформами ИТ и ОТ киберугрозы не ограничиваются рисками безопасности данных. Суть в том, чтобы выйти за рамки традиционных решений, которые решают только некоторые проблемы.

Оптимизируйте планирование инвестиций

Сокращение затрат на армирование сетки благодаря планированию сетки в контексте DER. Включите в сценарий экономику и рассмотрите ресурсы гибкости со стороны спроса, хранения и EV.

Уменьшить потери энергии

Поскольку потери энергии зависят от характеристик сети и режима работы, необходимо надлежащим образом проектировать, эксплуатировать и обслуживать системы распределения электроэнергии, чтобы оптимизировать их возникновение.

Эффективное проектирование и эксплуатация

Упростите планирование и проектирование с помощью цифрового двойника сетки и управления изменениями. Повышайте эффективность за счет оптимизации планирования и операций.

Оркестрировать DER

Управление сетями невозможно только на основе опыта и ручных операций. Инструменты автоматизации, связи и интеллектуальной помощи являются ключевыми функциями, которые необходимо внедрить в работу сети.

Максимальное проникновение возобновляемых источников энергии

Минимизируйте время подготовки к подключению и обеспечьте упреждающее предложение по планированию распределенной генерации. Оптимизируйте рабочий процесс, сделав его более эффективным и быстрым, обеспечив при этом наилучшую производительность сети.

Используйте гибкость со стороны спроса

Чтобы обеспечить высокую ценность по обе стороны шкалы, необходимо правильно управлять гибкостью и обеспечивать эффективное сотрудничество.

Ознакомьтесь с нашими решениями EcoStruxure:

Решения для производства электроэнергии и интеллектуальных сетей

EcoStruxure Grid

EcoStruxure Power

Источники

¹ МЭА, Глобальный отчет об энергетике и выбросах CO2 за 2019 г.

² Это, Дж. Х., Национальная стоимость перебоев в подаче электроэнергии для потребителей электроэнергии — ранний взгляд на обновленную оценку LBNL за 2016 г., IEEE, сентябрь 2016 г.

³ Schneider Electric, Интеграция с РЭР — максимальное проникновение РЭР при минимальных сокращениях, вариант использования

⁴ МЭА, Global EV Outlook 2020

Нужна помощь?

Начни здесь!

Найдите ответы прямо сейчас. Найдите решение самостоятельно или свяжитесь с одним из наших экспертов.

Связаться со службой поддержки

Обратитесь в нашу службу поддержки клиентов, чтобы получить дополнительную информацию, техническую поддержку, помощь с жалобами и многое другое.

Где купить?

Легко найдите ближайшего к вам дистрибьютора Schneider Electric.

Поиск часто задаваемых вопросов

Поиск часто задаваемых вопросов по темам, чтобы найти нужные ответы.

Связаться с отделом продаж

Подайте заявку онлайн, и эксперт свяжется с вами.

Умная сеть будущего

Умная сеть, «интеллектуальная сеть», представляет собой пакет ИТ-технологий, которые могут сделать энергосистему более надежной, более гибкой, более эффективной и более экономичной. Интеллектуальные сети также будут играть ключевую роль в поглощении растущей, но неравномерной доли возобновляемых источников энергии (фотоэлектрических/ветровых).

Какое отношение мощность швейцарской энергосистемы имеет к Энергетической стратегии 2050? Большое дело! Сегодня в отечественном ландшафте доминируют электрические сети с централизованной выработкой электроэнергии. Электроэнергия для базовой нагрузки, вырабатываемая на крупных электростанциях (атомная энергетика и гидроэнергетика), подается в сеть высокого напряжения и направляется конечному потребителю по разветвленным сетям среднего и низкого напряжения. Более гибкие электростанции (аккумулирующие, гидроаккумулирующие) производят, когда спрос высок, и сокращают или останавливают производство, когда потребление энергии низкое. В результате объем произведенной электроэнергии всегда соответствует потребляемой мощности. Если этот баланс нарушен, могут возникнуть дисбалансы сети или перебои в подаче электроэнергии.

Все более децентрализованное

Эта структура производства и потребления изменится благодаря Энергетической стратегии 2050. Все больше и больше электроэнергии будет производиться децентрализованно на ветряных электростанциях или фотогальванических системах. Это создает большие проблемы для существующей сетевой инфраструктуры. Если мы останемся с нынешней системой, потребуется дорогостоящее сильное расширение сетей.

Однако существуют и более гибкие и менее затратные решения: «При необходимости интеллектуальные сети могут повысить свою способность реагировать на увеличение и уменьшение объемов подачи энергии из возобновляемых источников», — объясняет Паскаль Превидоли, заместитель директора Федерального управления Швейцарии. энергетики (SFOE). Если мы разумно будем контролировать трансформаторы, производство и потребление, мы сможем добиться дополнительного повышения эффективности. Устройства, электромобили и дома взаимодействуют друг с другом и становятся умными приложениями, умными домами и взаимодействуют с умной сетью. Интеллектуальные измерения — интеллектуальные измерительные устройства в домах — предоставляют важную информацию потребителям и операторам электросетей» (см. вставку ниже)

Посмотрите, как работает интеллектуальная сеть, здесь:

Новые требования

Как указано в Swiss Energy Scope ETH Лозанны (EPFL), электросеть будущего должна будет выполнять новые задачи:

• Сеть должна передавать электроэнергию в обоих направлениях и иметь возможность направлять производимую, колеблющуюся электроэнергию, генерируемую многочисленными небольшими объектами в конце линий, на уровень среднего и высокого напряжения.
• Потребуются емкости для хранения излишков электроэнергии на местном, региональном и национальном уровнях.
• Производство должно стать более гибким за счет адаптации в режиме реального времени производства небольших установок, таких как когенерация тепла, небольшие речные установки и т. д., которые можно комбинировать, чтобы превратить их в динамичные дистанционно управляемые «виртуальные электростанции»
• Спрос на электроэнергию должен формироваться более гибко за счет улучшенного контроля нагрузки, управления нагрузкой и/или управления на стороне спроса.
• Сеть должна стать более автоматизированной.

Швейцарская энергосистема включает 250 000 километров линий в сетях среднего и низкого напряжения, а также 6800 километров в сети сверхвысокого напряжения (380 и 220 кВ), около четырех миллионов подключенных пользователей и почти 100 000 децентрализованных Производственные мощности. Передовые технологии необходимы для сбора и управления миллионами записей данных о состоянии сети в режиме реального времени.