Умные сети Smart Grid в электроэнергетике. Умные сети электроснабженияУмные сети Smart Grid
Наличие ресурсов в нашей стране соседствует с бездумной расточительностью. И использование умных сетей электроснабжения призвано справиться с существующими проблемами. Эффективная энергетическая системаВ настоящее время нет четкого определения технологии Smart Grid – умных сетей, известных также как или интеллектуальные или активно-адаптивные сети. В западных странах под термином «Smart Grid» подразумевается слияние существующих энергетических систем с альтернативными (нетрадиционными) источниками энергии, а также использование устройств, оптимизирующих работу системы, в первую очередь приборов учета. Относят сюда же и способность сети к самодиагностике и самовосстановлению.
Энергетическая система устроена довольно просто, ее можно изобразить в виде цепочки: электроэнергия вырабатывается электростанциями, посредством сетей подается потребителям. При этом все мощности любого звена цепочки должны быть надежными и эффективными, что подразумевает вывод устаревших образцов оборудования и применение инновационных решений и технологий. Что дает внедрение умных сетей:
Электроснабжение должно быть надежнымСолнце и ветер как источники энергии отличаются непостоянностью, и так как доля такого вида энергии возрастает, все острее ощущается потребность в гибкости системы энергоснабжения, балансе между спросом и предложением. Интеллектуальные сети умеют хранить энергию, выдавая ее в случае необходимости – например, при пиковых нагрузках или авариях, могут регулировать пропускную способность и качество электричества.
Защищенность всей системы достигается за счет уменьшения зависимости от централизованных электростанций, способности сетей и оборудования к самодиагностике и самовосстановлению. Практическая реализация
Пилотные проекты реализовываются по всему миру, активно в этот процесс включились и российские компании. Человечество вовремя задалось обозначенными вопросами, ведь их игнорирование может привести к всеобщему энергетическому коллапсу. А внедрение умных сетей поможет этого избежать. diskmag.ru IBM и умные сети энергоснабженияЭлектроэнергетика — базовая отрасль не только российской экономики, но и подавляющего большинства других стран.Электроэнергия представляет собой товар, имеющий одну из самых значительных ценностей среди всех товаров и услуг: это фундамент современной цивилизации. Вот почему электроэнергетика является базовой инфраструктурной отраслью, которая связана со всеми секторами экономики. Повышая эффективность энергетики и снижая стоимость электроэнергии, мы даем мощный импульс всей экономике России. В 1998–2008 годах российская электроэнергетика прошла через реформу, результатом чего стало оздоровление отрасли, создание конкурентной среды, формирование нового оптового рынка электроэнергии и открытых акционерных обществ. Россия не уникальна в этом отношении. Примерно в то же время во всем мире происходила дерегуляция электроэнергетики с переходом от вертикально интегрированных компаний к структурам, специализированным на отдельных видах деятельности — генерации, передаче, распределении электроэнергии и сбыте. Эта реформа навсегда изменила отношения между коммунальными предприятиями и потребителями электроэнергии.  Взгляд в будущееИзменения в отрасли продолжаются и сегодня. В первую очередь они связаны с распространением альтернативной энергии, стоимость которой снижается с каждым годом. Новые генерирующие мощности подключаются в общую электросеть. Внедряются новые технологии накопления и хранения электроэнергии, энергоэффективные технологии и системы интерактивного реагирования на изменение спроса. Эти изменения требуют соответствующей технической поддержки и даже переосмысления всей инфраструктуры. В видении IBM структурные изменения электроэнергетики пока находятся в ранней стадии, но в будущем энергосистема должна измениться, чтобы соответствовать современным требованиям. Благодаря появлению большого количества маломощных источников возобновляемой энергии (солнечные панели, ветряные установки) некоторые потребители смогут частично сами обеспечивать себя электроэнергией в отдельные периоды времени. Таким образом, в эти периоды они отключаются от общей электросистемы. Более того, некоторые из них способны отдавать в сеть излишки сгенерированной электроэнергии. Пожалуй, возобновляемая энергетика не сможет составить конкуренцию традиционным источникам в ближайшей перспективе. С другой стороны, большинство стран мира подписались под обязательством сокращать количество выбросов углекислого газа в атмосферу, а это означает поддержку на государственном уровне в том числе возобновляемой энергетики. Россия подписала соглашение 14 апреля 2016 года, но пока не ратифицировала его. Так или иначе, но такая тенденция — участие в энергосистеме множества участников, которые будут периодически отключаться — подталкивает к изменению самой энергосистемы и главному техническому нововведению: роли «энергетического интегратора», который обеспечивает балансировку поставок электроэнергии в соответствии со спросом, делая это надежно и безопасно. Нынешние изменения на рынке электроэнергии приведут к архитектурным изменениям самой энергосистемы: от промышленной системы прошлого она перейдет к современному типу. Промышленная энергосистема прошлого была основана на централизованной генерации электроэнергии. Коммунальные предприятия стремились (и были обязаны) подключить к сети абсолютно всех пользователей и обеспечить их электричеством. В XXI веке человечеству понадобится гораздо больше электроэнергии. Инфраструктура сети должна стать более распределенной и более способной к изменениям, адаптируясь под текущую нагрузку и нужды потребителей. Она будет нацелена на использование «зеленых» технологий и поддерживать большое количество как потребителей, так и источников электроэнергии, а также потребует оптимизации с учетом применения новых энергетических технологий. Кроме того, рынок электроэнергии должен стать более гибким, лучше адаптироваться под свободные рыночные принципы, без внешнего регулирования. Другими словами, энергосистема перейдет от иерархической к плоской структуре.  Для разработки и внедрения современной энергосистемы потребуется создать много технических и коммерческих элементов, а также нормативных актов. И нужно понимать, что энергосеть будущего поколения не станет полностью изолированной от нынешней промышленной энергосети. Многие части современной системы можно адаптировать и использовать в новой системе, но ключевым драйвером в этой трансформации станут технологические инновации. Динамическая инфраструктураIBM поддерживает решения по управлению энергоресурсами на разных уровнях инфраструктуры. На самом нижнем уровне находится энергоэффективность ИТ-оборудования: серверы, системы хранения, сетевое оборудование, распределенные системы. На втором уровне — здания и сооружения. Здесь энергоэффективные дата-центры, в которых реализован целый ряд энергосберегающих технологий. Инфраструктура жилых и офисных зданий с интеллектуальными системами освещения, коммуникациями, системами отопления, вентиляции и кондиционирования. Наконец, на третьем инфраструктурном уровне находится в том числе эффективность производственного оборудования и самих энергосетей. Эффективность управления энергоресурсами в современной энергетической системе от IBM основана на реализации «умных» сетей электроснабжения (smart grid). Основой умных сетей энергоснабжения является возможность сбора точных сенсорных данных об энергоснабжении в реальном времени, таких как данные об энергопотреблении и электрогенерации, а также обратная связь — возможность дистанционной передачи управляющих команд на устройства, которые поддерживают внешнее управление. Сбор данных в «умной» сети осуществляется с помощью измерительных приборов (счетчиков), подключенных к интернету вещей. Собранные данные со счетчиков могут храниться и обрабатываться централизованно, например, для выставления счетов. Но во многих случаях более эффективным является децентрализованный подход, когда серверы для сбора и обработки данных располагаются в непосредственной физической близости с массивом счетчиков, которые обеспечивают их информацией, и рядом с управляемыми устройствами. Такой подход удобен, например, для управления нагрузкой при подаче электроэнергии с автономной солнечной электростанции: управляющий сервер располагается непосредственно рядом с ней. Кроме того, распределенный подход предпочтителен в тех случаях, когда передачу информации на центральный сервер бэкенда невозможно обеспечить абсолютно надежным способом, она нежелательна или вообще запрещена. Во многих случаях передача такой информации должна быть анонимизирована и криптографически защищена. В децентрализованной системе локальный сервер осуществляет основную обработку информации со счетчиков, а на центральный сервер передается только необходимый минимум собранных данных в зависимости от их значения. Локальный сервер самостоятельно принимает решения и выполняет регулировку и управление локальными устройствами по генерации электроэнергии. В реализации данной системы IBM на децентрализованном локальном сервере работает система IBM Lotus Expeditor, которая получает со счетчиков данные и передает на устройства команды по упрощенному сетевому протоколу MQTT, работающему поверх TCP/IP. В этой программной системе установлено удаленно управляемое Java-приложение, способное работать без постоянной связи с бэкендом. Это обеспечивает автономную работу и выполнение некоторых децентрализованных задач — управление нагрузкой в энергосети с распределенными поставщиками и потребителями, а также выполнение предварительной обработки данных. Например, сервер предварительно фильтрует показания со счетчиков, отправляя только необходимый минимум данных на центральный сервер. Здесь же можно выполнять задачи для защиты информации, в том числе анонимизировать данные (удалять информацию о пользователе из сообщений на случай потенциального перехвата информации) и устанавливать криптографически защищенный канал коммуникации с центральным сервером. Персональный подход«Умные» сети электроснабжения и возможность анализировать потребление электроэнергии в реальном режиме времени в совокупности с демографическим, поведенческим и психографическим анализом потребителя открывает совершенно новые возможности для бизнеса энергетических компаний. Это уже не обычные коммунальные системы, которые просто обеспечивают параметры напряжения в сети, а информационные и аналитические центры. Имея точную информацию об энергопотреблении в квартире пользователя, можно установить много особенностей его личной жизни. Оператор должен надежно защищать эту информацию от конкурентов и безосновательных запросов правоохранительных органов, чтобы не допустить утечки личных данных.  Теперь энергосбыт может взаимодействовать с потребителями в реальном времени, составляя таргетированные предложения с учетом профиля пользователя, предлагая ему индивидуальные тарифы, выгодные для обеих сторон — персонализированные программы потребления электроэнергии. Пакеты с установленным объемом, временем потребления и ценой. Например, выгодная цена за первую 1000 кВт/ч, сниженная цена за следующие «киловатты», тариф с бесплатным электричеством по выходным. Партнерские программы за привлечение друзей. Фиксированные планы со сниженной ценой при заключении договора на 12, 24 или 36 месяцев. Энергосбыт может предлагать клиенту новые услуги, недоступные ранее, а также обеспечивать его всеобъемлющей информацией о текущем уровне потребления, общей статистике, тенденциях по времени суток, дням недели и месяцам, прогнозировании потребления, параметрах работы электросети. В наши дни энергосбыт должен общаться с клиентом теми способами, которые удобны ему: через интернет, через мобильные устройства с помощью удобных мобильных приложений, используя текстовые сообщения или голосовую связь с сотрудником кол-центра, у которого на экране есть полная и актуальная информация о пользователе. Устанавливая взаимодействие с пользователями, энергетическая компания не только повышает его лояльность к компании, но даже может рассчитывать на его содействие в случае необходимости. Подробнее про реализованные решения IBM для энергетики и других индустрий Поделиться статьей:cognitive.rbc.ru Умные сети Smart Grid в электроэнергетикеОпубликовано 07.03.2016 2 849
Сущность технологии Smart Grid в электроэнергетикеСистема собирает информацию о производстве и потреблении электроэнергии, что позволяет корректно распределять энергоресурсы, обеспечивать надёжность их потребления и эффективность использования. Классические умные сети Smart Grid в электроэнергетике обладают следующими характеристиками:
Иными словами умные сети Smart Grid в электроэнергетике должны отвечать критериям гибкости, доступности, надёжности и экономичности. Помимо этого концепция Smart Grid содержит ещё один важный аспект – катализацию экономического подъёма. Развёртывание подобных проектов способствует развитию инновационных технологий, стимулирует производство высокоинтеллектуальной продукции, расширяет возможности использования электрической тяги в транспортной инфраструктуре.
Потребители становятся активными участниками рынка, поскольку получают возможность продавать электроэнергию, выработанную на локальных генерирующих источниках. Человечество вступает в новую фазу гармоничного взаимодействия с окружающей средой. Создаются предпосылки для общего экономического подъёма и улучшения качества жизни. Каналы передачи данных между объектами Smart GridДля передачи информации между элементами Smart Grid могут использоваться различные типы связи: низкочастотные контрольные кабели, коаксиальные высокочастотные кабели, провода высоковольтных линий электропередач, оптические кабели, направленные защищённые радиоканалы и др. Из-за дешевизны и доступности наибольшую популярность приобрели сетевые технологии Ethernet/Internet. В такие сети через встроенные модемы легко подключаются разнообразные электронные датчики, измерительные преобразователи, трансдьюсеры, микропроцессорные счётчики и другие приборы. Альтернативой данному варианту являются оптоволоконные каналы и различные технологии современной беспроводной связи. Для надёжного функционирования сети Smart Grid важно свести к минимуму количество отдельных обрабатывающих модулей. От многочисленных компонентов информация должна подаваться на мощные серверы, обрабатываться и пересылаться на исполнительные элементы. Чтобы избежать потерь эффективности, основная функциональность системы должна обеспечиваться на программном уровне. Релейная защита в сетях Smart GridКонцепция Smart Grid предполагает совмещение релейной защиты с информационно-измерительными функциями. Микропроцессорные устройства релейной защиты измеряют токи и напряжение в векторной форме, накапливают данные о срабатываниях и аварийных режимах в специальных блоках памяти. Таким образом, релейная защита превращается в своеобразный центр обработки информации, элемент системы диагностики и мониторинга электрооборудования.
Опыт реализации проектов Smart Grid
Как видим, построение умных сетей Smart Grid в электроэнергетике перспективно и востребовано. Сегодня это закономерный этап развития глобальной экономики и социальных отношений. slgaz.com Чем опасны «умные» электросети / Блог компании Positive Technologies / ХабрЭлектричество дорожает, и глобальная экономика усиленно ищет способы повысить свою энергоэффективность. Помимо солнечных и ветряных установок во всем мире идет активное строительство «умных» сетей распределения электроснабжения, так называемых Smart Grid, которые позволяют использовать энергию рационально. Они обычно автоматизированы и подключены к интернету, что вызывает естественный интерес к уровню их защищенности. Внимание! Все описанные в статье уязвимости переданы производителям и ими устранены, но могут встречаться в действующих системах Из чего они сделаныТехнологии Smart Grid только готовятся завоевать мир. Сейчас их применяют главным образом в домашних автоматических системах управления климатом, где внедряются простейшие элементы «умных» электросетей. Подобные устройства позволяют конечному пользователю осуществлять мониторинг, эффективно использовать энергию ветра и солнца, а в их отсутствие переходить к другим источникам. Опасны ли Smart Grid для прогрессивных домовладельцев? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно узнать, из каких управляющих компонентов состоят такие сети. Китай в 2013 году инвестировал в Smart Grid 4,3 млрд долларов, а общемировые вложения составили 14,9 млрд. По прогнозам Pike Research, к 2015 году на переход к этой технологи будет потрачено свыше 46 млрд долларов, его поддерживают не только экономисты, но и экологи. В «Гринписе», например, уверены, что сети Smart Grid позволят спасти планету.Fingerprint-утилиты отправляют запросы на удаленный узел с целью определения его принадлежности к тому или иному семейству. Из ответа на запрос можно определить операционную систему либо узнать модификацию устройства. После короткого fingerprint-исследования мы обнаружили в интернете следы встраиваемых систем минимум девяти различных производителей, на базе которых строятся Smart-Grid-системы.Статистика по Smart-Grid-микроконтроллерам Самым распространенным семейством оказалось WindCube, но в качестве полигона для экспериментов были выбраны более «интеллектуальные» девайсы другого производителя, в онлайн-каталоге которого есть контроллер с множеством перспективных особенностей: процессором PowerPC, операционной системой реального времени RTOS, встроенным веб-сервером, поддержкой FTP, Telnet, SSH, TCP/IP, HTTP, PPP. Ищем самых умныхПоиск в интернете систем Smart-Grid на базе выбранных контроллеров не вызвал больших затруднений. Вновь спасибо официальному сайту производителя, на котором указано название операционной системы и вывешена инструкция, согласно которой с настройками конфигурации устройства из семейства его владелец может ознакомиться по адресу ...../ZZZ. После этого мы отправились на Google, где воспользовались модификатором inurl, позволяющим искать информацию в подкаталогах сайта, и ввели комбинацию из названия ОС и ZZZ. В итоге мы получили несколько страниц с IP-адресами, масками подсети и серийными номерами конкретных устройств. Но в составе каких систем работают эти микрокомпьютеры?Дорки (Dorks) — ключевые слова, URL-адреса или их составляющие, позволяющие с помощью поисковых систем или веб-сканеров найти путь к панели администратора или к странице с ошибками. Как выяснилось на одной из обнаруженных страниц, исследуемая платформа трудится, в частности, в составе систем мониторинга фотогальванических установок Solar-Log, которые оказались чрезвычайно распространенными. Согласно сведениям разработчика, в мире функционирует более 200 тысяч солнечных электростанций и почти 1 млн инверторов, подключенных к веб-серверу этой компании.Солнечные батареи, подключенные к веб-серверу Solar-Log Разбираем прошивкуПрошивка «в разрезе» Скачав firmware для систем Solar-Log, мы посмотрели, как выглядит ее файловая структура, поискали «дорки» (Google dorks) и конфигурационные скрипты, которые позволяют управлять системой. С помощью команд strings и grep в прошивке был обнаружен заголовок Solar-Log Client, что натолкнуло на мысль загуглить URL-адрес inurl: Solar-Log-Client. В итоге мы обнаружили множество систем частных пользователей и страниц с данными о потреблении электроэнергии различных Smart-Grid-систем от Solar-Log. Но эта информация может представлять интерес разве что для надзорных органов, но не для злоумышленника. Данные о выработке электроэнергии различных Smart-Grid-систем от Solar-Log Можно и без пароляБолее любопытные вещи были найдены в панели администратора. При изучении админок Solar-Log выяснился интересный факт: примерно 5% систем не требовали пароля для входа на страницу конфигурации. У остальных 95% систем пароль был установлен, но толку от него было мало. Сформировав простой запрос к одному конфигурационному скрипту, можно было заставить панель администратора Solar-Log спокойно отдать резервную копию конфигурации, загрузить ее к себе на локальный компьютер и извлечь пароль.Панель администратора С расшифровкой пароля, который всегда находился под индексом 222, возникли некоторые трудности. Редактор HEX выдавал какую-то белиберду, поэтому мы пошли обратным путем: заглянули на устройство, которое было без пароля, ввели произвольный пароль (1234567890), сохранили его, потом скачали файл конфигурации и посмотрели, как он выглядит в зашифрованном виде. Резервная копия файла конфигурации Точно так же можно составить список соответствия всех необходимых паролей их зашифрованным вариантам. Идем дальшеПопасть на страницу конфигурации Solar-Log, как можно было заметить, оказалось совсем несложно. С этой страницы доступна загрузка прошивки устройства, где можно поискать любопытные артефакты. Кстати, в официальной документации указано, что процесс обновления прошивки защищен паролем. Однако мы столкнулись с необходимостью вводить пароль только на одной из систем, причем он был весьма несложным, совпадал с логином и был недоступен для изменения обычному пользователю.Что завтра?Пользователи «умных домов» и мини-офисов, подключенных к альтернативным источникам энергии, выступают, по сути, бета-тестерами систем Smart Grid. И разработчики не слишком щадят экономных владельцев, допуская серьезные ошибки в механизмах защиты. В нашем случае любой желающий мог выбрать одного из сотен тысяч владельцев установок Smart Grid от Solar-Log в интернете, обойти авторизацию (иногда и она не требуется), удаленно установить дефектную прошивку, завладеть доступом к управлению параметрами системы, проникнуть в другие сегменты сети. Возможны и физические воздействия, вплоть до выведения из строя инверторов, пожара и других неприятных событий.Если сети электроснабжения критически важных объектов будут интеллектуализироваться с той же поспешностью, уровень рисков может оказаться не ниже, чем в случае со SCADA-системами, а сюжет, когда злоумышленники с помощью компьютера отключают от электросети целый город, — станет вполне реалистичным. Автор: Артем Чайкин habr.com Умные сети электроснабжения ВикипедияУмные сети электроснабжения (англ. Smart grid) — это модернизированные сети электроснабжения, которые используют информационные и коммуникационные сети и технологии для сбора информации об энергопроизводстве и энергопотреблении, позволяющей автоматически повышать эффективность, надёжность, экономическую выгоду, а также устойчивость производства и распределения электроэнергии[1] Правила разработки «Умных сетей» определены в Европе через «Платформу европейских умных сетей электроснабжения» (Smart Grid European Technology Platform).[2] В Соединённых Штатах Америки они описаны в usctc 42 152 IX § 17381. Развитие технологии умных сетей также означает фундаментальную реорганизацию рынка услуг электроэнергетики несмотря на то, что терминология на первый взгляд предполагает только развитие технической инфраструктуры.[3] История развития электросетей[ | код]Первая Электросеть переменного тока была установлена в 1886[4] В то время, сеть была централизована и являлась однонаправленной системой передачи и распределения электроэнергии. Спрос управлял предложением. В 20 веке локальные сети росли с течением времени и в конечном итоге были подключены друг к другу по экономическим соображениям и для повышения надежности всей системы. К 1960-м электрические сети в развитых странах значительно разрослись, созрели и были тесно взаимосвязаны тысячами «центральных» электростанций подающих мощности в крупные центры потребления через линии большой мощности, которые затем разветвлялись и разделялись для обеспечения питания небольших промышленных, а также бытовых потребителей по всей площади питания. Топология сети 1960-х годов стала результатом сильных экономик: большие станции работающие на угле, газе, а также мазутных электростанций размером от 1 ГВт (1000 МВт) до 3 ГВт оказались экономически эффективными за счёт оптимизаций, выгодных для производства электричества исключительно в гигантских масштабах. Стратегически электростанции были расположены поблизости к запасам ископаемого топлива (шахт или колодцев либо близко к железной дороге, дороги или портов). Выбор площадок для гидроэлектрических плотин в горных районах также сильно повлиял на структуру формирующейся сети. Атомные электростанции были размещены в зависимости от наличия охлаждающей воды. Наконец станции работающие на ископаемом топливе были первоначально весьма экологически грязными и расположены как можно дальше от населенных пунктов, насколько это позволяла экономическая и техническая ситуация. К концу 1960-х годов, электросети достигли подавляющего большинства потребителей развитых стран и только некоторые отдалённые региональные области остались 'вне сети'. Учёт потребления электроэнергии происходит отдельно на каждого пользователя, для того чтобы оплата соответствовала (сильно варьирующему) уровню потребления различных пользователей. Из-за ограниченной возможности сбора и обработки данных в период роста электросети, широко распространились фиксированные тарифы, а также механизмы двойного тарифа, когда в ночное время цена за электричество намного ниже дневного. Причиной для двойного тарифа являлся пониженный спрос на электричество в ночное время. Двойной тариф делал возможным использование недорогой ночной электроэнергии для обеспечения 'тепловых баков', которые служили для сглаживания повседневного спроса, а также уменьшение количества турбин, которые иначе должны были бы быть отключены на ночь. Тем самым повышалась рентабельность производства и передачи электроэнергии. Возможности передачи сигналов реальной стоимости электричества на каждый конкретный момент у сети образца 1960 года были ограниченными. В период от 1970-х до 1990-х годов, рост спроса привел к увеличению числа электростанций. В некоторых районах поставки электроэнергии, особенно в часы пик, больше не могли идти в ногу с требованием, что приводило к снижению качества электроэнергии, включая аварии, отключение электроэнергии и колебания напряжения. Все в большей мере от снабжения электроэнергией зависели промышленность, отопление, связь, освещение, поэтому потребители требовали все более высокий уровень надежности. К концу XX века были разработаны модели спроса на электроэнергию. Отопление и охлаждение домов привело к ежедневным пикам спроса, которые сглаживались массивными «пиковыми генераторами», которые каждый день включались лишь на короткое время. Такие «пиковые генераторы» (обычно газотурбинные) использовались из-за их относительной дешевизны и быстрого запуска. Однако, так как использовались они только время от времени и являлись избыточными всё остальное время, цены на электричество для потребителя значительно повысились. В XXI веке некоторые развивающиеся страны, — такие, как Китай, Индия и Бразилия, — оказались пионерами внедрения умных сетей электроснабжения[5] Возможности модернизации[ | код]С начала XXI века, появились возможности воспользоваться новшествами в области электронных технологий для устранения недостатков и снижения стоимости электрической сети. Например технологические ограничения на потребление около пиковой мощности отражается на всех потребителях в равной степени. Параллельно растущая озабоченность по поводу экологического ущерба ископаемого топлива электростанций привела к желанию использовать большее количество возобновляемых источников энергии. Такие источники как ветроэнергетика и солнечная энергетика, крайне непостоянны, и поэтому возникает потребность в более сложных системах управления, для облегчения их подключения (источников) к управляемой сети. Мощность от солнечных батарей (и в меньшей степени ветрогенераторов) ставит под сомнение необходимость крупных, централизованных электростанций. Быстрое снижение расходов указывают на переход от централизованной топологии сети на сильно распределенную, когда производство и расход электроэнергии происходит в пределах локальной сети. Наконец, растущая озабоченность по п ru-wiki.ru Умное электричество - Русские Вести21.02.2018 | Техника и технологии1498 «Умные» технологии все плотнее входят в нашу жизнь. Практически у каждого в кармане смартфон, на руке умные часы, а в квартире умный дом. Но смарт-технологии не заканчиваются на вещах широкого потребления. Современные технологии позволяют оптимизировать работу коммуникаций, которые обеспечивают нормальное существование любого современного населенного пункта. В первую очередь, речь об электричестве. Без него жизнь человека в 21 веке представить сложно. Однако вся инфраструктура аналоговая и ее эффективность достаточно низкая. Поэтому во всем мире сейчас внедряются технологии умных сетей – «Smart Grid». Такие системы предполагают внедрение цифровых технологий в передачу электроэнергии. Умная сеть практически исключает работу человека для распределения электричества. Цифровые технологии внедряются во всей экосистеме: это и электростанции, и подстанции, и сами сети. Кроме того, важной частью такой системы является хранилище энергии от ветровых и солнечных электростанций, которое позволяет подавать в нужный момент больше электричества, чем вырабатывается прямо сейчас. Такая сеть самостоятельно следит за количеством потребляемых в конкретный момент времени ресурсов и определяет, сколько энергии необходимо подать в этот момент. Таким образом сеть избегает аварийных ситуаций и скачков напряжения в момент максимальной нагрузки. Вся сеть электроснабжения оборудуется множеством датчиков, которые анализируют потребление и работу систем. В итоге, Smart Grid сам дает прогноз и рекомендации по работе энергокомпании на основе потребительского поведения. Это очень сильно повышает эффективность работы всей системы. Во время аварии умная сеть может сама определить проблемное место и настроить работу так, чтобы обесточить минимальное количество людей. В этом плане очень показательна статистика из Калининграда, где «Янтарьэнерго» в тестовом режиме внедрила умные сети еще в 2014 году. Там раньше требовалось до пяти выездов бригады ремонтников (это около 6 часов) для того, чтобы найти и ликвидировать проблему. Умная сеть же позволила обойтись одним выездом (ведь место аварии известно заранее). В итоге, на ремонт тратится до 49 минут. Также, при аварии умная сеть в Калининграде позволила сильно уменьшить число людей, которые остались без электричества – если раньше отключалось около трех тысяч жителей, то теперь всего 900 человек. Умная сеть позволяет очень сильно улучшить энергоэффективность и, как следствие, упросить жизнь людей. Но на первых этапах внедрить ее довольно сложно. Как и любые новые технологии, эта требует больших финансовых вложений, первичной сертификации и стандартизации в условиях страны. Но в России такие системы не пугают жителей, как, например, в США, где люди боятся умных счетчиков, так как считают это нарушением приватности частной жизни. В России внедрение умных сетей поддерживается государством. Так, премьер-министр Дмитрий Медведев поручил создать умные энергосети: «В России существуют колоссальные возможности для внедрения таких разработок», - сказал он на заседании президиума Совета при президенте по модернизации экономики и инновационному развитию России. А заместитель министра энергетики Алексей Текслер сказал, что началом такой системы станет «виртуальная электростанция». Вся система цифровой энергетики в России носит название EnegryNet. Государственная компания «Россети» активно развивает направление умных сетей в нашей стране. Так, «Ленэенерго» проектирует внедрение Smart Grid в трех районах Санкт-Петербурга. Также умные сети внедряются сразу в нескольких городах Северо-западного региона, Центра и Поволжья. Источник: umstrana.ru Похожие материалы «Освоение Луны – стратегическая задача для России в XXI веке»  Россия нейтрализует американский АВАКС своей «Красухой»  «Эпоха колониального ИТ-аутсорсинга подходит к закату». Замгендира Postgres Professional о переносе петербургского центра Oracle в Индию russkievesti.ru «Умная» энергетика - Control Engineering Russia Константин Комиссаров, вице-президент, ЗАО «Шнейдер Электрик» Могли бы вы в простых терминах, понятных для большинства технических специалистов широкого профиля, пояснить, что такое «умные сети»? Какие практические выгоды дает применение этих технологий? «Умная сеть» позволяет повысить уровень бесперебойности и качество электроэнергии, оптимизировать затраты на эксплуатацию и, соответственно, повысить экономические показатели эксплуатирующей организации. С одной стороны, потребители должны получать качественную электроэнергию, с другой — эксплуатирующей организации должно стать удобнее работать. Обычная сеть сложилась исторически, когда не было математического аппарата, позволяющего планировать развитие сети, когда требования к надежности и качеству электроэнергии оставались вопросом далекого будущего и считались не актуальными. С тех пор возникло много глобальных и оперативных факторов: появились ЦОДы, большие больницы, высотные здания, аэропорты. То есть, появились новые потребители, которые предъявляют исключительные требования к качеству и надежности электроэнергии. С другой стороны, разрастаются городские, промышленные конгломераты, возникают «пробки» в сети, соответственно, обслуживать их становится дороже. Сами сетевые предприятия — это компании, рентабельность бизнеса которых низка и регулируется государством. Снизить издержки, сделать сетевое предприятие экономически эффективным — та задача, которой не было 20–40 лет назад. Интеграция новых функций, которые прежде были неактуальны, — вот что такое «умная сеть». Это не дешевое удовольствие. Такая сеть сегодня, благодаря специальному оборудованию и методам математического моделирования, позволяет сделать то, что в прошлом выполнялось вручную: контроль учета, снижение технических и коммерческих потерь, планирование развития, оптимизация потоков мощности, оценка надежности и т. д.
Можно ли оценить в каких-либо цифрах экономический эффект от применения технологий Smart Grid с точки зрения экономии электроэнергии, повышения надежности электросетей и т. п.? В целом интеграцию систем в Smart Grid можно отнести к проектам, которые имеют средне- и долгосрочный горизонт возврата инвестиций. Чтобы сделать сеть экономически эффективной и умной, необходим комплекс мероприятий. Надо начинать со специфики: есть относительно современные сети, есть промышленные, есть сети инфраструктурных объектов, и все они по-разному управляются. Поэтому достаточно сложно сразу оценить экономический эффект. Чтобы все же не быть голословным, могу сказать, что у нас есть расчет внедрения такой системы для промышленных сетей мощностью 40 МВт, т. е. небольших сетей, которые состоят из одной подстанции 110–35 кВ, четырех подстанций 35–6 кВ и 40 подстанций 6–0,4 кВ. Мы получили инвестиции порядка $1 млн, и возврат вложений за счет снижения технических и коммерческих потерь составил пять-шесть лет. Но в городских условиях цифры будут совершенно другими. Это зависит от тарифов, штрафов, договоров с потребителями, отношений с поставщиками и т. д. Если говорить о российской ситуации, то ее основное отличие от того, что делается в других странах, — разница в расчете окупаемости проектов. Например, в Италии был реализован ряд проектов в области управления распределительными сетями, и сегодня вся Италия управляется из нескольких центров. Проект дорогой, но срок окупаемости первой части составил менее полутора лет за счет того, что однозначно была просчитана экономия от снижения потерь и затрат ресурсов. На сегодня в России мы такой метод расчета применить не можем, потому что электроэнергию продают потребителю не сетевые компании. Потери нынешнего года фактически компенсируются тарифом следующего, тарифы регулируемы, и посчитать нормальный срок окупаемости, оптимизировать потери и этим окупить проект, невозможно. Создать более или менее внятное технико-экономическое обоснование проектов диспетчеризации и автоматизации в России крайне сложно. Все понимают, что это нужно, но внятное финансовое обоснование получить невозможно, соответственно, инвестиции, которые направляются в Smart Grid, являются вкладом в общее улучшение показателей сети, а не конкретным бизнес-проектом. Это, конечно, сильно тормозит интеллектуализацию сетей. Если бы у нас были другие методы формирования тарифов, расчета потерь и разграничения зоны ответственности между сетью и потребителем, то был бы возможен нормальный расчет сроков окупаемости, это придало бы значительный импульс отрасли.
Какая страна на сегодня является самой «продвинутой» с точки зрения применения Smart Grid? Одной из самых прогрессивных в части внедрения Smart Grid на сегодня является Италия. Крупнейшая итальянская энергетическая компания ENEL — фирма публичная, ее акции торгуются на бирже. Поэтому эффективность работы оценивается потребителями. Они имеют влияние на работу компании, что стимулирует к внедрению инновационных технологий. После завершения ряда проектов по построению интеллектуальных сетей вся Италия управляется из нескольких диспетчерских центров. В этом есть и заслуга самой компании ENEL, пропагандирующей комплексный подход к инновационным внедрениям. Они смотрят на таких мировых лидеров рынка, как Schneider Electric, как на эксперта и технологического партнера. Это связано с тем, что внедрение Smart Grid максимально эффективно с применением оборудования, готового к интеграции в эту систему. Его произвести дешевле, чем купить обычное оборудование, привлечь интегратора, разработать новый проект, после чего провести модернизацию всей сети. Пример ENEL — это успешный мировой опыт реализации комплексного проекта, который применим и для российских компаний. Безусловно, внедрение технологий Smart Grid для сетей, где оборудование эксплуатируется уже несколько десятков лет, — это дорогое удовольствие. Сами сетевые компании не могут позволить инвестировать значительные деньги в построение такой системы. Поддержка государства и государственное регулирование важно для внедрения «умных» сетей. В свою очередь, для вновь строящихся объектов, с учетом среднесрочной перспективы их развития, комплексный подход необходим еще на этапе создания концепции объекта.
В каком из исследовательских центров Schneider Electric изучается Smart Grid? Прежде всего, нужно отметить исследовательские центры в Новом Саде (Сербия) и в Барселоне (Испания). В Гренобле есть совместный исследовательский центр с ERDF. Ну и, конечно, мы рассчитываем, что в ближайшее время таким центром станет Сколково.
Какие российские сетевые компании владеют технологией Smart Grid? Что касается электросетевых предприятий, надо сказать, что, прежде всего, идеология строительства сетей была заложена советскими учеными-математиками. Энергетические компании развивают Smart Grid в процессе своей операционной деятельности — в их инвестиционных программах заложены вопросы увеличения надежности энергоснабжения и управляемости сетей, а это и есть «умная» энергетика. Иными словами, в России и, ранее, в СССР внедряли элементы Smart Grid в его сегодняшнем публичном понимании еще с момента образования единой энергосистемы. Сейчас сетевые предприятия принимают во внимание коммерческий учет и телемеханику — устройство дистанционного управления сетью. Это связано с рядом причин. Во-первых, «пробки» уже совершенно другого размера, чем 30 лет назад, и, соответственно, требования к качеству, надежности сети и ее эффективности совершенно другие, требуется снижение эксплуатационных расходов. Во-вторых, в силу разветвленности сегодняшнюю сеть очень сложно обслуживать. Есть проблемы с набором сотрудников эксплуатационных служб. Если взять, к примеру, ведущие сетевые предприятия в России, то они имеют численность персонала, в три раза большую по сравнению с сопоставимыми подразделениями западных компаний. Smart Grid позволяет решить эти проблемы.
Есть ли примеры масштабного внедрения технологий Smart Grid в России? Первые интеллектуальные распределительные сети в качестве пилотных проектов появились в Москве, Санкт-Петербурге и Казани, чуть позже в Иркутске. То есть у нас за плечами есть ряд успешно реализованных пилотных проектов, либо проектов, которые мы для себя считаем пилотными, но они включают несколько десятков сетевых сооружений, находятся в штатной эксплуатации, и мы набираем опыт работы по таким объектам. Один из таких проектов — пилотная зона, которую мы реализуем совместно с «Ленэнерго». Она включает в себя участок сети 6 кВ в исторической части Санкт-Петербурга. Задачи, которые мы ставили перед этим проектом, — подтвердить работоспособность предлагаемых решений и технологий, на реальном примере продемонстрировать возможность интеграции в сети Smart Grid не только современного оборудования, но и оборудования предыдущих поколений. Например, одна из подстанций в Санкт-Петербурге оснащена российским оборудованием 60-х годов прошлого века. Нельзя не отметить проект в Сибири, где пионером по части внедрения технологии Smart Grid стала «Иркутская электросетевая компания». Филиал ИЭСК «Южные электрические сети» выступил заказчиком работ по проектированию системы и строительству двух диспетчерских пунктов, позволяющих управлять «умными» сетями. Компания Schneider Electric предоставила комплекс услуг по налаживанию «умной» сети, включая проектирование, поставку и монтаж оборудования, установку программного обеспечения и последующее сервисное обслуживание аппаратуры. Более того, мы провели обучение сотрудников «Южных электрических сетей» основам работы с новой технологией. Говоря о проектах Smart Grid, нельзя не отметить важное событие в жизни Schneider Electric, которое расширило наши возможности в области интеллектуализации сетей. Это приобретение компании Telvent — мирового лидера в системах диспетчеризации и SCADA. На сегодня компания Schneider Electric реализует проекты по управлению распределительными сетями в целом, от поставок умного электрооборудования в трансформаторные подстанции до систем управления режимами в масштабах региона. Весь этот спектр мы способны закрыть собственными решениями, и такие проекты уже реализуются.
Оправдано ли привлечение зарубежных компаний к внедрению и развитию интеллектуальных сетей в России? У зарубежных компаний существует опыт внедрения. С другой стороны, мы должны учитывать вопросы стратегической национальной безопасности. Энергетика относится именно к таким базовым отраслям, которые определяют безопасность существования государства. С одной стороны, необходимо использовать уже наработанный опыт зарубежных компаний. В то же время российские граждане должны быть уверены, что международный партнер «не свернет» свою деятельность и не уедет «обратно», оставив все здесь без технической поддержки. Это опасно — привозить решения компаний, которые не знают российских технических привычек, не имеют развернутой производственной базы и сервиса. Поэтому компания должна иметь сильное присутствие на российском рынке, заниматься поставкой, внедрением, разработкой.
Чувствуете ли вы понимание важности внедрения технологий Smart Grid со стороны российских органов власти? На сегодня все понимают, что «умные сети» внедрять надо. Но пока в России создать внятное технико-экономическое обоснование внедрения Smart Grid достаточно сложно. Если на Западе Smart Grid и Smart Metering — неразрывные понятия, то в России окупить затраты на «умные сети» за счет снижения потерь или недоотпуска пока невозможно. Ситуация не изменится, пока не появятся государственные стандарты в области организации распределительных сетей и требования по телемеханике и диспетчеризации, соответствующие современным условиям развития городов. Так что понимание важности есть, а денег нет.
Необходимо ли предпринимать какие-то активные действия для популяризации идеи Smart Grid в России? Если посмотреть на опыт других стран, то проекты, связанные с внедрением Smart Grid и управлением сетями, занимают не один год. Обычно это происходит поэтапно, в зависимости от установленного парка и бюджета. Если в России поменяется законодательная база и компании получат экономический стимул к внедрению данных технологий, то в течение десяти-пятнадцати лет можно будет заметить эффект от массового применения интеллектуальных технологий. Нужны активные действия на всех фронтах — от пропаганды до материального стимулирования, как, например, налоговые льготы при реализации долгосрочных проектов. То есть фактически нужно законодательно разрешить сетям при внедрении проектов Smart Grid получать возмещение либо в тарифе, либо в налоговых льготах. Интеллектуализация существующей сети требует затрат, сопоставимых со строительством новой сети, притом что стоимость самого оборудования, программное обеспечение, работы при организации Green Field не будут превышать 10% от стоимости проекта. Поэтому при реализации новых планов строительства распределительной сети целесообразно изначально закладывать современные технические принципы. Такой подход будет более эффективным экономически по сравнению с традиционным, когда строится базовая сеть, которая спустя некоторое время оснащается интеллектом.
Schneider Electric была основана братьями Шнейдер спустя два года после того, как в 1836 г. к ним перешли литейные заводы Крезо, испытывавшие в то время проблемы. Через полвека фирма взялась за освоение зарождающегося рынка электроэнергетики. Спустя практически 100 лет компания продолжает концентрировать усилия в электротехнической промышленности. Приобретение в 1988 г. компании Telemecanique, в 1991 г. — Square D и в 1992 г. Merlin Gerin привело к созданию Schneider Electric Group. Такая политика позволила компании заявить о себе в новых сегментах рынка: HMI, UPS, управление передвижениями, оборудование VDI, сенсорная технология, автоматизация и системы безопасности зданий и т. д. В настоящее время Schneider Electric предлагает российским клиентам также сервисное обслуживание, эффективную логистику, энергоаудит, передачу инновационных технологий и обучениеcontrolengrussia.com |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Энергоэффективность и ресурсосбережение – стратегически важные направления в экономически развитых странах, включая Россию, где положения по этим направлениям закреплены на законодательном уровне.
В России можно выделить следующую трактовку, применяемую к данному термину в большинстве источников: с помощью интеллектуальных сетей осуществляется модернизация энергетики с целью уменьшения потерь.
Smart Grid помогают собрать всю энергию от различных источников, и правильно распределить ее между потребителями, обеспечив при этом стабильность сети в плане напряжения и частоты. Кроме перенаправления энергии, важнейшей задачей является соединение потребителей с новыми источниками. Предполагается, что ими станут в том числе генерирующие источники с нулевым или пониженным выбросом углекислого газа.
Реализация концепции умных сетей на практике требует системного подхода и значительных финансовых вложений. В этом направлении ведутся научные изыскания и активная работа по внедрению инноваций.
Умные сети Smart Grid представляют собой модернизированные каналы электроснабжения, работающие с использованием коммуникационных и информационных технологий. Основной задачей внедрения подобных систем является обеспечение надёжной работы оборудования посредством внедрения дистанционного контроля над исправностью отдельных компонентов.
