Online Electric

Дан обзор новой концепции Smart Grid (интеллектуальная энергетика), перечислены ее основные характеристики и преимущества. Описаны некоторые проблемы развития Smart Grid в Узбекистане.

Энергетические ресурсы, в условиях их ограниченности, являются одним из ключевых факторов в генерации богатства, а также важным компонентом в экономическом развитии государства. Неизбежное увеличение численности населения и рост экономики, которые непременно проявляются во многих странах, требуют увеличение выработки электрической энергии. С другой стороны увеличение выработки электроэнергии влечет загрязнение окружающей среды и влияет на экосистему.

Последние десятилетия эксплуатация энергетической системы становится все более трудоемкой. Причиной этому следует отнести устаревание оборудования, недостаточная энергоэффективность и усиливающаяся обеспокоенность по поводу уязвимости системы при увеличении количества действующих лиц в условиях либерализации энергетических рынков. С развитием возобновляющей энергии также возрастают потребности в интеграции этих видов энергии в общую энергосистему. Все эти факторы, а также бурное развитие информационно-коммуникационной технологии (ИКТ) создали предпосылку к возникновению концепции “smart grid” («умная энергетическая сеть», «интеллектуальная сеть», англ.).

Общепринятой научной терминологии «smart grid» пока еще не выработано. Приведем некоторые определения smart grid, которые используются международными организациями и институтами.

1. Институт инженеров электротехники и электроники (The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)).

Smart Grid – это полностью интегрированная, саморегулирующаяся и самовосстанавливающаяся электроэнергетическая система, имеющая сетевую топологию и включающая в себя все генерирующие источники, магистральные и распределительные сети и все виды потребителей электрической энергии, управляемые единой сетью информационно-управляющих устройств и систем в режиме реального времени [1].

2. Международная комиссия по электротехнике (International Electrotechnical Commission (IEC)).

Smart Grid – это концепция модернизации электрической сети. Smart Grid объединяет электрические и информационные технологии между любой точкой генерации и потребления.” [2]

3. Европейская технологическая платформа.

Smart Grid – это электрические сети, удовлетворяющие будущим требованиям по энергоэффективному и экономичному функционированию энергосистемы за счет скоординированного управления и при помощи современных двусторонних коммуникаций между элементами электрических сетей, электрическими станциями, аккумулирующими устройствами и потребителями [3].

4. Министерство энергетики США.

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 [4].

К основным рыночным факторам, обуславливающие создания Smart Grid можно отнести:

1. Безопасность электроснабжения.

Наше общество критически зависит от надежной поставки электроэнергии. Стареющая инфраструктура электрических сетей передачи и распределения угрожает безопасности, надежности и качеству поставки. Существенные усовершенствования надежности электроснабжения могут быть достигнуты через улучшенный мониторинг, автоматизацию и информационное управление.

2. Окружающая среда.

При сжигании ископаемого топлива для выработки электричества в атмосферу выделяются CO₂, SO₂, NO_X и другие загрязняющие вещества. Парниковые газы способствуют изменению климата, который является одним из самых больших экологических и экономических проблем, стоящих перед человечеством

3. Внутренний рынок.

Развитие рынка, связанное с эффективной регулирующей структурой, будет продвигать экономический рост, и играть ключевую роль в стратегии конкурентоспособности. Увеличение конкуренции будет стимулировать эффективность и продвижения технологического прогресса и инновации. В результате внутренний рынок, как ожидается, предоставит льготы гражданам, такие как более широкий выбор услуг и снижающиеся цены на электричество.

Концепция Smart Grid может быть охарактеризована как система взглядов на электроэнергетику будущего, включающая принципы построения последней, вытекающие из них ключевые требования (ценности), функциональные свойства (характеристики), обеспечивающие эти требования, а также основные элементы базиса для их реализации (рис.1).

Преимущества Smart Grid могут быть распределены на пять категорий [5]:

• Надежность и качество энергии. Smart Grid обеспечивает надежное электроснабжение с меньшими и краткими отключениями электричества, «более чистую» энергию, и самовосстанавливающую энергосистему, с помощью использования цифровой информации, автоматического контроля, и автономных систем.
• Преимущества в безопасности и информационной защите. Smart Grid непрерывно контролирует себя для обнаружения опасных и ненадежных ситуаций которые могли бы уменьшить ее безопасную работу и надежность. Высокая информационная безопасность встроена ко всем системам и операциям, включая физический контроль предприятия, кибер безопасность, и частную защиту всех пользователей и потребителей.
• Преимущества в энергоэффективности. Smart Grid более эффективна, обеспечивая уменьшенное использование суммарной энергии, пиковой нагрузки, уменьшение электрических потерь, а также способность побуждать конечного потребителя снижению использования электроэнергии вместо новой генерации в электрических системах.
• Экологические и консервационные преимущества. Smart Grid способствует снижению парниковых газов и других загрязнителей уменьшая выработку от неэффективных источников энергии, поддерживая возобновляемые источники энергии, а также способность замены автотранспорта, движущего на бензине на электромобили.
• Прямые финансовые льготы. Smart Grid предлагает прямые экономические преимущества. Расходы по эксплуатации уменьшаются или избегаются. Клиенты имеют возможность выбора цены и доступа к информации по энергии. Предприниматели ускоряют внедрение технологии в генерацию, распределение, хранение и координирование энергии.

Рисунок 1. Структура концепции Smart Grid

В настоящее время начинаются работы по определению подходов к построению концепции создания интеллектуальной энергетической системы в индустриально развитых странах, в т.ч. и в Узбекистане, где особое внимание должно быть уделено проблемам регионального развития и размещения генерирующих источников всех видов (гидро, тепловых и возобновляемых источников энергии) исходя из задач рационального использования природных энергетических ресурсов, требований потребителей с неравномерным графиком нагрузки, задач энергоснабжения крупных мегаполисов и децентрализованной нагрузки. Это диктует новые требования к структуре топливно-энергетического баланса, новой схеме сегментации и иерархии организационной структуры электроэнергетики, к оптимизации межсистемных перетоков базисного и переменного вида, что, в свою очередь, определяет необходимость развития активно-адаптивной сети (магистральных и распределительных линий электропередачи и автоматизированных систем контроля и управления) в рамках Единой Энергетической Системы и межрегиональных электрических связей.

Энергетическая система на базе концепции интеллектуальной энергетики является единым энергоинформационным комплексом, где управляемые объекты должны позволять осуществлять дистанционное управление, а системы оценивания ситуации и противоаварийной автоматики — снижать избыточные требования к резервам силовых и информационных мощностей.

Узбекистан сегодня стоит перед выбором наиболее эффективных путей преобразования электроэнергетики, основой которых должны стать инновационные разработки отечественных и зарубежных ученых, изобретателей, производителей.

Анализ развития основных направлений, тенденций и технологических изменений в электроэнергетике зарубежных стран, включившихся в процесс построения интеллектуальной энергетики раньше и добившихся в этом хороших результатов показывает, что развитие и применение основных положений концепции инновационного преобразования электроэнергетики на базе концепции интеллектуальной энергетики в Узбекистане имеют важное научное и прикладное значение.

Литература

1. Smart Power Grids — Talking about a Revolution. IEEE Emerging Technology Portal, 2009.

2. News Release: IEC takes charge of setting global standards for Smart Grid, International Electrotechnical Commission – IEC, 26 May 2009.

3. European Commission Directorate-General for Research Information and Communication Unit European Communities: “European Technology Platform Smart Grids, Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the future”, European Communities, 2006.

4. “Grids 2030”. A National Vision for Electricity’s Second 100 years. Office of Electric Transmission and Distribution of USA Department of Energy, 2003.