Smart Grid: интеллектуальная электроэнергетика в мире и в России

---

Сегодня в области мировой электроэнергетики происходит настоящая революция. В США, Китае, Японии, Европе полным ходом идет процесс внедрения «интеллектуальных сетей» - Smart Grid .

Что такое интеллектуальные сети Smart Grid ? На сегодняшний день нет единого определения этой технологии. В разных странах существует свое определение.

Например, Минэнерго США определяет интеллектуальную сеть как полностью автоматизированную систему, обеспечивающую двусторонний поток электроэнергии и информации между энергообъектами повсеместно.

Евросоюз дает следующее определение. Smart Grid – это электрические сети, удовлетворяющие требованиям энергоэффективного и экономичного функционирования энергосистемы за счет скоординированного управления и при помощи двусторонних коммуникаций между элементами электросети, электростанциями, аккумулирующими источниками и потребителями.

Основными принципами , на которых базируется технология «Smart Grid» являются наблюдаемость, автоматизация, контролируемость, интеграция.

По общему правилу, концепция Смарт Грид включает в себя следующие элементы:

 - обеспечение автоматизированного учета энегоресурсов;

 - интеллектуальная защита;

- включение в сеть распределенной генерации энергии альтернативных источников;

 - использование электромобилей.

Ожидаемые результаты от внедрения Смарт Грид:

1) наиболее эффективное использование энергоресурсов;

2)    вывод сетевого хозяйства из кризисной ситуации за счет замены устаревшего оборудования;

3)    уменьшение потерь электроэнергии, значительная ее экономия;

4)    снижение времени аварийного отключения; повышение эффективности загрузки электросетевого оборудования;

5)    повышение объема транзита электроэнергии на 15-20% без строительства новых сетевых объектов;

6)    снижение затрат на производство энергии;

7)    снижение стоимости коммунальных услуг;

8)    использование альтернативных источников энергии;

9)    уменьшение влияния объектов энергетики на экологию (сокращение выбросов CO2 в атмосферу;

10) обеспечение модели двухсторонней связи с потребителем;

11) выявление хищений электроэнергии, повреждений оборудования и своевременное их устранение.

На сегодняшний день наиболее активно технология Smart Grid развивается и распространяется в Дании. Это связано с тем, что в этой стране значительное количество энергии поступает из альтернативных источников (20% от общего объема энергии составляет ветряная).

В некоторых штатах США проводились исследования по вводу "интеллектуальных" сетей. В результате снизились пиковые нагрузки на электросеть. В среднем на 10% уменьшились счета за электричество, при этом его стоимость увеличилась на 15%.

С 2007 года создание системы Smart Grid – один из национальный приоритетов Соединенных Штатов. По некоторым оценкам использование системы Smart Grid к 2020 году позволит США сэкономить около 1.8 трлн. долл. за счет снижения потребления энергии и повышения надежности.

Однако, в сравнении с другими державами, США находится на втором месте по капиталовложениям в  Smart Grid (7 092 млн.дол). На первом месте – Китай (7 323 млн.дол.США), на третьем – Япония (849 млн.дол США).

В Европе предусмотрено финансирование программ по распространению "умных" сетей в размере 750 млрд. долл. в течение 30 лет.

В России наблюдается повышенный интерес к рассматриваемой технологии. Для обозначения данной технологии используется термин «активно-адаптивная сеть», которую в России определяют, как технологию самодиагностики, анализа и отчета, созданную для повышения надежности работы оборудования, возможности контролировать его на расстоянии.

По мнению экспертов, на первом этапе в России возможна реализация только принципов наблюдаемости, автоматизации. Это означает, что, в первую очередь, будут внедрены информационные технологии (автоматический учет, телемеханика, системы защиты и т.п.).  Далее - цифровые подстанции, оборудования FACTS (гибкие системы передачи переменного тока).

За внедрение активно-адаптивной сети в России отвечает ОАО «Федеральная сетевая компания Единой Энергетической Системы» (ОАО «ФСК ЕЭС»).

На сегодняшний день  в различных регионах РФ идет реализация ряда пилотных проектов по внедрению элементов интеллектуальной сети. Например, это замена ламп накаливания на энергоэффективные световые  устройства; установка интеллектуальных приборов учета электроэнергии и т.п.

Интересный вариант нетрадиционного освещения придумали в Тайване. Национальный университет Чэнь Кун и Академия наук Тайваня разработали следующую технологию освещения улиц под названием природная флуоресценция. Ученые имплантировали биосветодиоды в листья растений. Хлорофилл, фотосинтетический пигмент, который придает листьям их характерный зелёный цвет, известен своей способностью поглощать определённые длины волн света. Но при неких обстоятельствах хлорофилл и сам может светиться: при воздействии света с длиной волны около 400 нм он становится красным. Проблема в том, что фиолетовый свет взять неоткуда, особенно ночью. Решением стали наночастицы золота. При коротких длинах волн, невидимых человеческому глазу, они возбуждаются и начинают светиться фиолетовым. Этот свет попадает на близлежащие молекулы хлорофилла и возбуждает их, в результате чего хлорофилл начинает производить красное сияние. Работоспособность идеи была доказана только на водном растении Bacopa caroliniana.

Студентам Кембриджского университета (Великобритания) удалось получить генетически модифицированных светлячков и морскую бактерию Vibrio fischeri, в организме которых производство светящихся ферментов идёт стахановскими темпами.  Студенты научились получать самые разные цвета. В результате бактериальная колония размером с винную бутылку даёт достаточно света для чтения. Было подсчитано, что организмам потребуется всего 0,02% энергии, полученной в ходе фотосинтеза, для создания конкуренции нынешнему уличному освещению.

На рынке существует множество компаний, занимающихся разработкой технических решений  для интеллектуальной электроэнергетики. Преимущественно, это зарубежные компании, которые наряду с продажей технических решений для интеллектуальных сетей в России ведут так называемую «просветительскую» работу по внедрению  данной технологии.

Однако, проводимые мероприятия больше направлены на техническое перевооружение объектов электроэнергетики, модернизацию основных фондов. Но нужно понимать, что Smart Grid -  это концепция инновационного преобразования электроэнергетики в целом, а не отдельных ее функциональных или технологических сегментов

Необходимо отметить, что единой идеологии и понимания ожидаемых эффектов от внедрения Smart Grid в России пока что нет.

На сегодняшний день идет активное обсуждение данного вопроса на различных конференциях и форумах.

В частности, 08 апреля 2011 года в Москве в рамках Московского международного энергетического форума «ТЭК России в XXI веке» прошла Международная конференция «Интеллектуальные электрические сети: мировой опыт и перспективы России», где представители федеральной сетевой компании, научного сектора обсудили ключевые вопросы развития интеллектуальной электроэнергетики в России.

О рассматриваемых на конференции вопросах и основных выводах, я расскажу в моей следующей публикации.