Интеллектуальные сети: от концепции к новой

реальности

24.05.2013

Холкин Дмитрий Владимирович,Советник заместителя Председателя Правления ОАО «ФСК ЕЭС»,

Руководитель Центра ИЭС ААС ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»

XIV Международная конференция

INTECH-ENERGYПольша, Краков

СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ВЫЗОВЫ И ОТВЕТЫ

2

Основные стратегические вызовы

• Революция на рынке газа: избыток газа на рынке, сланцевый газ, СПГ, интенсивное развитие газовой генерации

• Системный технологический апгрейд: технологии, которые вступят в стадию массового использования в следующие 10 лет связаны с Smart Grid, накопителями энергии, ВИЭ

• Переопределение роли государства: дилемма «совершенной» энергополитики «свободный рынок или управляемая структура» пока не разрешена

• Стремительное развитие распределенной генерации и ВИЭ: тенденция самобалансирования регионов, потенциальной снижение роли магистральных сетей

• Трансформация городов: конкуренция за новые поколения жителей, ресурсоэффективность и экологичность, интеллектуализация инфраструктур, переход городского и личного транспорта на электротягу

• Постуглеродное общество: амбициозные планы по сокращению объемов выбросов углекислоты в 2020 году и достижении полностью CO2-нейтрального ресурсного портфеля в энергетике уже к 2030 году

• Глобализация энергетических рынков• Синдром «Фукусимы»: «отказ» от атомной энергетики

Источник: ЦСР Северо-Запад

3

Базовый сценарий развития российской электроэнергетики

Источник: ЦСР Северо-Запад, ФСК ЕЭС

4

ААС – пакет замыкающих технологий

Стратегическая цель инновационного развития электросетевого комплекса:

создание интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью как платформы для рыночных, управленческих и

технологических инноваций, обеспечивающих переход к новому укладу (новой реальности)

5

ПРИНЦИПЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ СЕТИ

6

От снижения издержек к повышению добавленной стоимости

Суть:• На одной и той же инфраструктуре необходимо большим количеством бизнес-

субъектов предоставляться большее количество сервисов для большего количества клиентов

• Инкрементальные инвестиции в инфраструктуру по мере появления новых сервисов

Способ реализации:• Энергетика как System of Systems

• Площадки для проектирования новых практик и бизнес-процессов на основе интеллектуальных сетей, формирования требований

• Пилотные проекты как способ отработки необходимых технологических, институциональных, социо-культурных изменений

Эффекты:• Повышение капитализации инфраструктуры за счет увеличения числа и плотности

цепочек добавленной стоимости

• Повышение привлекательности инфраструктуры для частных инвестиций

• Сдерживание роста цен на э/э7

От иерархической организации к сетевому сообществу

Суть:• Адаптивность и самонастройка (параметров и структуры) управления

• Согласованность оперативных автономных решений, зачастую определяемых противоречивыми требованиями

• Оперативное выявление предкризисных ситуаций

• Локализация аварийных возмущений и предотвращение каскадного развития аварий,

• Надежность функционирования и живучесть энергосистем

• Устойчивое и сбалансированное развитие электроэнергетики

Способ реализации:• Эффективное сочетание централизованных и распределенных методов управления

• Сенсорные технологии, актуаторы на основе силовой электроники, мультиагентные системы управления, распределенные вычисления

Эффекты:• Обеспечение надежности в условиях значительного увеличения структурной и

динамической сложности системы

• Снижение человеческого фактора

• Снижение стоимости разворачивания, поддержания реинжиниринга систем управления

8

От закрытых инноваций к открытым

Суть:• Необходимо снизить барьеры входа на рынок решений для интеллектуальной

энергетики

• Необходимо отказаться от закрытых (проприетарных) решений, доминирующих на рынке в настоящее время

• Необходимо обеспечить интероперабельность оборудования и программных систем

Способ реализации:• Открытая архитектура, стандарты

• Открытые библиотеки программного кода и базы знаний

• Полигон как систем поддержки жизненного цикла решений для интеллектуальных сетей

Эффекты:• Существенный рост рынков оборудования, программного обеспечения и решений для

интеллектуальной энергетики

• Ускоренное технологическое развитие

• Возможность выхода на новые рынки российских разработчиков9

10

Механизм реализации принципов

Требования•Изучение лучших практик•Форсайт•Проектирование новых бизнес-процессов

•Разработки экспертных рабочих групп

Архитектура•Базирование на международных архитектурах и стандартах

•Развитие архитектуры в части обеспечения распределенных методов управления

•Формирование типовых архитектурных решений

R&D•Спецификации на новые устройства и ПО

•Апробация новых технологий на полигоне

•Формирование экосистемы инновационного развития и системы управления знаниями

Практика•Инициация и поддержка пилотных проектов

•Формирование базы требований, архитектурных описаний, типовых решений, технологий и стандартов

•Отработка решений на полигоне

Архитектурный комитет по развитию интеллектуальной энергетической системы(при совместном НТС ОАО «ФСК ЕЭС» и РАН)

10

Ключевые инициативы

Коммуникационная шина (Ms TFS / IBM Team Concert)

ПОРТАЛ КОЛЛЕКТИВНОЙ РАБОТЫ (Ms SharePoint)

Модуль управления требованиями

(MsTFS / IBM DOORS new generation)

БД требований

WorkFlow

Средства анализа и трассировки

требований на всем ЖЦ

Модуль «База знаний»(MsTFS + Ms SharePoint / Rational

Team Concert)

БД технологических

решений

БД стандартов и НТД

Эталонная архитектура

Модуль архитектурного проектирования и имитационного моделирования

(Ms Visual Studio / IBM Rational; Matlab Simulink)

Репозиторий архитектурных

моделей

Библиотеки классов CIM-модель

Модели управления

Модели ИЭС

Модуль аналитической

отчетности

(MsTFS / Rational Insight)

Внешний WEB-интерфейс

Проекты по отработке МАСУОткрытая эталонная архитектура

Полигон – средства для разработки и испытания систем управления Подготовка системных инженеров ИЭС

ЭК

ОС

ИС

ТЕ

МА

НА

ОС

НО

ВЕ

ЗН

АН

ИЙ

11

ПРИМЕР В ОБЛАСТИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ

12

Текущие и перспективные потребности

1. Нагрузки в распределительных сетях растут, а возможности развития сетей, особенно в мегаполисах и крупных городах, ограничены техническими и финансовыми факторами

2. Перерывы электроснабжения представляют для многих потребителей серьезную проблему, связанную с особенностями производственных процессов или с коммерческими потерями

3. На некоторых производствах снижение расходов на электрическую энергию достигается использованием для выработки электроэнергии ресурсов, имеющихся в их распоряжении (попутный нефтяной газ, биогаз и пр.)

4. Развитие и освоение территорий, удаленных от ЕЭС

5. Стоимость энергоснабжения от собственных источников энергии становится сопоставимым со стоимостью получения энергии из сети

6. Изменение модели поведения потребителей в результате появления доступных технологий производства и накопления энергии, появление бизнес-сервисов для активных потребителей

3 базовых класса варианта использования

«Энергетический полуостров»

«Энергетический материк»

«Энергетический остров» 13

Трудности использования распределенной генерации, подключенной к сети

1. Существующие системы релейной защиты и автоматики построены с использованием принципа одностороннего питания электрической сети 6 35 кВ. При наличии распределенных источников энергии сеть 6 – 35 кВ должна иметь многостороннее питание, что приводит к изменению принципов построения ряда ее элементов

2. Источники малой генерации выполняются на базе относительно маломощных синхронных генераторов или транзисторных инверторов. Характерной особенностью указанных источников является малая инерционность и, соответственно, малый запас динамической устойчивости при резких изменениях режима, например, при КЗ

3. Распределенные источники энергии (особенно ВИЭ, имеющие стохастический характер выработки) могут нарушить оптимальность распределения потоков активной и реактивной мощности по распределительной сети, что может вызвать перегрузку ее отдельных участков и увеличение потерь электроэнергии

4. Влияние на качество электроэнергии: генерация высших гармоник в системе, быстрое колебание напряжения ( flicker)

5. Отсутствуют развитые организационно-правовые и институциональные формы работы с распределенной генерацией на оптовом и розничном рынках

14

Архитектурные и технологические решения

Новые технологии:• Новые сенсоры, датчики, счетчики• Исполнительные устройства на основе

силовой электроники• Технологии передачи данных• Системы обработки данных и принятия

решений (в т.ч. мультиагентные системы)

15

Пилотные проекты с элементами R&D

«Солнечный город»

Присоединение и использование распределенной генерации на основе ВИЭ (сильные связи с энергосистемой)

Задачи:

1. Отработка технологических и организационно-правовых вопросов присоединения ВИЭ в систему

2. Разработка опытных образцов устройств РЗА и ПА

3. Разработка системы технологического контроля и управления распределенными источниками энергии (включая, новые датчики и мультиагентые системы управления)

«Индустриальный парк»

Комплексное решение по управлению распределенной генерацией и управлению спросом промышленных объектов (слабые связи с энергосистемой)

Задачи:

1. Формирование типовой архитектуры интеллектуальной энергетической системы индустриального парка

2. Разработка системы технологического контроля и управления распределенными источниками энергии и нагрузкой потребителей

3. Отработка организационно-правовых вопросов

16

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

www.grid2030.ru

www.gridology.ru 17