Интегрированные коммуникации
Из рассматриваемых пяти ключевых технологических областей, внедрение интегрированных коммуникаций является основной для развития всех других и необходимой базой для развития современной энергосистемы на базе концепции Smart Grid. Ее функционирование будет существенным образом зависеть от сбора данных, защиты и управления, т.е. от наличия эффективно интегрированной инфраструктуры связи. Поэтому методы и технологии коммуникаций имеют наивысший приоритет для создания современной энергосистемы
Комплексная коммуникационная инфраструктура современной сети будет обладать следующими характеристиками:
универсальность - все потенциальные пользователи могут быть ее активными участниками;
целостность - инфраструктура работает на таком высоком уровне управляемости и надежности, что это становится заметно в случае, когда она перестает эффективно функционировать;
простота использования – логичные, последовательные и интуитивные правила и процедуры для пользователя;
экономическая эффективность – ценность предоставляемых услуг полностью оправдывает затраты;
стандартизация - основные элементы инфраструктуры и путей
взаимодействия ее элементов четко определены и остаются стабильными в течение времени;
открытость - открытая часть инфраструктуры доступна для всех
сторон на недискриминационной основе;
безопасность - инфраструктура способна выдержать вмешательства третьих сил;
применимость - инфраструктура будет обладать достаточной пропускной способностью для поддержки не только нынешних функций, но также и тех, которые будут разработаны в будущем.
Одним из основных преимуществ, которые будут получены от внедрения интегрированной коммуникации будет возможность самовосстановления сети.
В Приложении 2 приведены сводные данные о применимости лучших зарубежных практик и технологий для МРСК.
В «Энергетической стратегии-2030» намечены ориентиры развития сетевой инфраструктуры. Среди прочих задач, в ней значится применение нового поколения устройств силовой электроники, систем автоматического управления и защиты для решения проблемы полной наблюдаемости ЕЭС и управления электрическими режимами в реальном времени, что существенно повысит управляемость и эффективность ЕЭС и обеспечит повышение надежности электроснабжения потребителей до 0,999 – 0,9997 с текущего уровня 0,996.
В «Энергетической стратегии-2030» декларируется выбор в пользу инновационного направления развития электроэнергетики России. Инновационная концепция развития электроэнергетики страны является, по сути, верным ответом на указанные вызовы мировой экономической ситуации, но имеет значительные сложности в реализации.
В России имеются технологические предпосылки для инновационного развития: в нашей стране разработано и освоено промышленное изготовление целого ряда технических средств, являющихся элементами концепции Smart Grid, причем некоторые из них производятся только в России (например, управляемый шунтирующий реактор с подмагничиванием постоянным током). Реализация инновационного потенциала в электроэнергетике нашей страны связана, в первую очередь, со значительными единовременными финансовыми затратами, необходимый объем которых отсутствует в компаниях отрасли. Опыт зарубежных стран показывает, что без активного государственного участия реализация инновационных задач будет существенно затруднена: необходимы также меры поддержки развития российского технологического потенциала.
В текущей ситуации внедрение инноваций и расширение номенклатуры выпускаемого электроэнергетического оборудования возможны посредством:
переориентации генподрядчиков на продукцию отечественного (в том числе лицензионного) производства;
загрузки мощностей и получения устойчивой прибыли производителями за счет сбыта продукции по долгосрочным контрактам;
создания программы поддержки и развития российских заводов-изготовителей, в частности, специализирующихся на производстве высоковольтного электрооборудования;
совершенствования законодательной базы в области защиты отечественных товаропроизводителей;
всестороннего стимулирования российских разработчиков новой импортозамещающей продукции.
В вопросах интеграции энергосистем и координированного управления Россия имеет определенный набор ключевых компетенций, особенно в научной и технологических сферах, которые могут быть развиты в рамках реализации новой концепции Smart Grid в России.
Анализ показывает, что в России существуют достаточные предпосылки для развития концепции Smart Grid. В качестве наиболее общих научно-технических предпосылок следует, на наш взгляд, в первую очередь, рассматривать наличие сохранившихся ключевых компетенций, как относящихся к отдельным элементам технологического базиса: линии сверхвысокого напряжения переменного и постоянного тока, противоаварийная автоматика; элементы интеллектуальных технологий в магистральных сетях: СТАТКОМ, сверхпроводники; автоматизированное управление режимами работы энергообъединений; релейная защита и WAMS, так и отечественные работы по теории развития и управлению большими системами энергетики, кибернетике энергосистем, ряд идей и результатов которых, достаточно отчетливо прослеживаются в рамках развиваемой за рубежом идеологии Smart Grid.
Раздел 3. Направления исследований и разработок, наиболее перспективные для развития в рамках платформы
Направления исследований и разработок, по которым участники платформы заинтересованы координировать свои действия и/или осуществлять кооперацию друг с другом на доконкурентной стадии.
Разработка принципов, методов и механизмов формирования интегрированных интеллектуальных систем энергоснабжения с активными потребителями и координированным управлением, обеспечивающих повышение надежности, безопасности и экономической эффективности энергоснабжения.
Разработка интеллектуальных технологий и средств мониторинга, диагностики и автоматического управления оборудованием и режимами работы сложных энергетических систем.
Разработка (адаптация) оборудования для интеллектуальных систем энергоснабжения
Выбор оптимальных схемных, технологических и управленческих решений для локальных энергетических систем с различным составом потребителей, интегрирующих различные виды возобновляемых видов энергии, аккумулирование энергии и традиционные энергоустановки.
Информационные и коммуникационные технологии, обеспечение кибербезопасности.
Нормативно-правовая и нормативно-техническая база (стандарты), обеспечивающая создание, функционирование и развитие ИЭС ААС
Кратко-, средне и долгосрочные приоритеты развития по направлениям кооперации участников платформы в сфере исследований и разработок на доконкурентной стадии
Ниже приведены кратко-, средне и долгосрочные приоритеты развития по направлениям кооперации участников платформы в сфере исследований и разработок на доконкурентной стадии.
Краткосрочные
Определение направлений применения и места расстановки новой интеллектуальной техники в ИЭС ААС.
Моделирование и методология оценки технологических и экономических эффектов применения интеллектуальных технологий с учетом приоритетов надежности и безопасности.
Среднесрочные
Разработка и организация производства оборудования для интеллектуальных систем энергоснабжения.
Развитие технологии мониторинга и диагностики электрических сетей.
Развитие систем управления.
Развитие принципов взаимодействия с потребителями и участия активного потребителя в работе ИЭС ААС.
Развитие интеллектуальных распределительных сетей и микросетей.
Долгосрочные
Формирование концептуальной, методической, нормативно-правовой и нормативно-технической базы (стандарты), обеспечивающей создание, функционирование и развитие ИЭС ААС.
Развитие информационных и коммуникационных технологий, моделирование, обеспечение кибербезопасности.
Цели и задачи технологической платформы, уточненные/актуализированные исходя из состава и структуры направлений кооперации на доконкурентной стадии.
Цели и задачи технологической платформы остаются неизменными и направлены на консолидацию и координацию деятельности сторон, заинтересованных в развитию интеллектуальных технологий в энергетике.
Группы технологий, которые предполагается развивать в рамках технологической платформы.
Ниже приведены группы технологий, которые предполагается развивать в рамках технологической платформы.
Устройства регулирования (компенсации) реактивной мощности и напряжения, подключаемые к сетям параллельно.
Устройства регулирования параметров сети (сопротивление сети), подключаемые в сети последовательно.
Устройства, сочетающие функции первых двух групп – устройства продольно-поперечного включения.
Устройства ограничения токов короткого замыкания.
Накопители электрической энергии.
Преобразователи рода тока (переменный ток в постоянный и постоянный ток в переменный).
Кабельные линии электропередачи постоянного и переменного тока на базе высокотемпературных сверхпроводников.
Математическое моделирование для решения задач целостного управления развитием и функционированием энергосистем (Единой энергосистемы страны, объединенных энергосистем, распределительных сетей, микросетей).
Перечень продукции платформы
Ниже приведен перечень продукции платформы с разбивкой по направлениям исследований и разработок, наиболее перспективных для развития в рамках платформы.
Разработка интеллектуальных технологий и средств мониторинга, диагностики и автоматического управления оборудованием и режимами работы сложных энергетических систем.
Оборудование и программно-аппаратные комплексы для интеллектуальных энергетических систем, обеспечивающие повышение надежности, безопасности и экономичности систем энергоснабжения за счет контроля состояния установленного оборудования в реальном времени с учетом фактических условия его эксплуатации, определения тенденций и прогнозирования характеристик, а также автоматического реконфигурирования системы в соответствии с текущим энергопотреблением или в случае аварийной ситуации
Цифровые подстанции ЕНЭС. Под «цифровой» подстанцией (ЦПС) понимается подстанция с высоким уровнем автоматизации управления, в которой практически все процессы информационного обмена между элементами ПС, обмена с внешними системами, а также управления работой ПС осуществляются в цифровом виде на основе протоколов МЭК
Технологии мониторинга и диагностики воздушных линий электропередачи, силовых трансформаторов, выключателей и КРУЭ.
Системы идентификации моделей энергосистем с использованием данных СМПР. Цифровые сетевые моделирующие платформы реального времени.
Информационные комплексы на базе современных технологий, осуществляющие высокоточное определение и сбор синхронизированных режимных параметров в узлах сети в режиме реального времени и интеграцию полученных данных в единое информационное пространство на базе общих информационных моделей (СИМ-моделей).
Системы автоматического управления мощностью генерирующего оборудования.
Системы распределенного расчета режимов энергосистем с использованием многоуровневых моделей — на основе сетевых технологий (GRID-технологий).
Алгоритмы выявления предаварийных состояний энергосистем и на основе методов оценивания состояний и параметрической идентификации.
Разработка (адаптация) оборудования для интеллектуальных систем энергоснабжения
Технические средства активно-адаптивных сети, обеспечивающие ее управляемость, в том числе основные группы:
Управляемые устройства компенсации реактивной мощности
Реакторные группы, коммутируемые выключателями (ВРГ).
Управляемый шунтирующий реактор с подмагничиванием постоянным током.
Статические тиристорные компенсаторы (СТК).
Статический компенсатор реактивной мощности на базе преобразователя напряжения (СТАТКОМ)
Электромашинные устройства, асинхронизированные компенсаторы (АСК).
Устройства регулирования параметров сети
Управляемые устройства продольной компенсации (УУПК).
Фазоповоротное устройство (ФПУ).
Устройства продольно-поперечного включения
Преобразователи вида тока
Устройства ограничения токов к.з.
Накопители электрической энергии
Сверхпроводящие силовые кабели
Выбор оптимальных схемных, технологических и управленческих решений для локальных энергетических систем с различным составом потребителей, интегрирующих различные виды возобновляемых видов энергии, аккумулирование энергии и традиционные энергоустановки.
Технические требования к оборудованию, системам информационного и коммуникационного обеспечения программно-аппаратным комплексам, моделям и алгоритмам управления, обеспечивающим создание и эксплуатация интеллектуальных микросетей.
Микросети в общем виде определяются как сети низкого напряжения с источниками распределенной генерации, накопителями энергии и контролируемой нагрузкой. Важным свойством микросетей является то, что, несмотря на функционирование в рамках распределительной системы, они могут автоматически переводиться в изолированное состояние в случае аварий в сети и восстанавливать синхронизацию с сетью после устранения аварии с поддержанием требуемого качества электрической энергии.
Комплекс нормативно-правовых и нормативно-технических документов, технические требования к требования к оборудованию, системам информационного и коммуникационного обеспечения программно-аппаратным комплексам, моделям и алгоритмам управления, обеспечивающим управление спросом крупных потребителей электроэнергии применительно к нормальным и аварийным режимам работы энергосистемы.
Информационные и коммуникационные технологии, обеспечение кибербезопасности.
Динамические модели оценивания состояния объектов управления.
Интеллектуальные алгоритмы идентификации (моделирования и настройки моделей по данным мониторинга), реализующие построение нелинейных динамических моделей с использованием архивов технологических параметров режимов энергосистемы и базы знаний.
Алгоритмы выявления предаварийных состояний энергосистем и диагностики электротехнического оборудования на основе методов оценивания состояний и параметрической идентификации.
Цифровые сетевые моделирующие платформы реального времени,
Системы искусственного интеллекта (нейронные сети, нечеткие наблюдатели состояния, генетические алгоритмы распознавания аварийных ситуаций).
Прикладные методы оптимизации на основе распределенных вычислений, алгоритмы редукции математических моделей большой размерности и сетевых технологий (GRID –технологий).
СИМ-модели (Common Information Model, IEC 61790, IEC 61968) объектов ЕЭС.
Политика обеспечения информационной безопасности ЕЭС с учетом положений IEC 62351-8.
Технические требования к коммуникационной сети в ИЭС ААС для обеспечения возможности передачи всей необходимой информации с нижнего уровня в центры управления, включая информацию от поставщиков электроэнергии, измерительных устройств, потребителей, активных сетей и корпоративных систем.
Концепция использования технологий облачных вычислений для диспетчерского управления, анализа, моделирования процессов ИЭС ААС, противоаварийного управления
Нормативно-правовая и нормативно-техническая база (стандарты), обеспечивающая создание, функционирование и развитие ИЭС ААС
Перечень и программа разработки нормативно-правовой и нормативно-технической база (стандарты), обеспечивающей создание, функционирование и развитие ИЭС ААС
Направления собственных (российских) научных исследований и разработок, а также направления заимствований результатов исследований и разработок за рубежом
Ниже приведены направления собственных (российских) научных исследований и разработок, а также направления заимствований результатов исследований и разработок за рубежом (импорт технологий).
При разделении (в определенной мере условном) принималось во внимание уровень развития разработок в России и за рубежом и соответственно целесообразность использования имеющегося зарубежного опыта.
Направления собственных (российские) научные исследования и разработки
Кибербезопасность.
Развитие технологий мониторинга и диагностики электрических сетей.
Развитие систем управления.
Математическое моделирование для решения задач целостного управления развитием и функционированием энергосистем (Единой энергосистемы страны, объединенных энергосистем, распределительных сетей, микросетей).
Устройства регулирования (компенсации) реактивной мощности и напряжения и регулирования параметров сети.
Устройства ограничения токов короткого замыкания.
Преобразователи рода тока (переменный ток в постоянный и постоянный ток в переменный).
Кабельные линии электропередачи постоянного и переменного тока на базе высокотемпературных сверхпроводников
Цифровые подстанции.
Системы автоматического управления мощностью генерирующего оборудования.
Системы распределенного расчета режимов энергосистем с использованием многоуровневых моделей — на основе сетевых технологий (GRID-технологий).
Алгоритмы выявления предаварийных состояний энергосистем и на основе методов оценивания состояний и параметрической идентификации.
Направления заимствований результатов исследований и разработок за рубежом
Использования технологий облачных вычислений для диспетчерского управления, анализа, моделирования, противоаварийного управления.
Принципы взаимодействия с потребителями, управление спросом.
Развитие интеллектуальных распределительных сетей и микросетей.
Накопители электрической энергии.
Технологии мониторинга и диагностики воздушных линий электропередачи, силовых трансформаторов.
СИМ-модели (Common Information Model, IEC 61790, IEC 61968).
|
