Умные сети сами по себе способны оптимизировать потребление, выровнять его, снизить потери на передачу электрической энергии, количество расходуемых энергоресурсов.
В последние месяцы НТЦ ФСК ЕЭС занят разработкой концептуальной модели интеллектуальной энергетической системы России. Единая национальная электрическая сеть России (ЕНЭС) — одна из крупнейших в мире. ОАО «ФСК ЕЭС» намерено модернизировать ее, превратить в интеллектуальную сеть (Smart Grid), отвечающую растущим запросам потребителей и профессионального энергосообщества. Это возможно только при взаимодействии всех участников производственной цепочки: инфраструктурных и регулирующих организаций, поставщиков оборудования и услуг. Вместе с ЕНЭС на новый уровень надо выводить отраслевую науку, электротехническую промышленность, строительный и проектировочный комплексы. Другого пути у энергетиков нет: оставаться на прежнем уровне означает вскоре обнаружить «нестыковку программ» с мировой энергетикой.
В филиале ОАО «ФСК ЕЭС» — МЭС Урала приданием интеллекта действующей сети приходится заниматься параллельно с решением текущих проблем: надежность энергоснабжения сегодня — это не только строительство новых объектов, основанных на инновационных технологиях, но и сохранение существующих сетей, реализация сегодняшних инвестиционных программ. О том, что актуально в этой работе для компании, нам рассказали топ-менеджеры филиала ОАО «ФСК ЕЭС» — заместитель генерального директора МЭС Урала по развитию сети и оказанию услуг Андрей Тараненко и директор по информационно-технологическим системам МЭС Урала Валерий Мацкевич.
Генерация наступает на пятки
На первый план по объему работ в этом году в МЭС Урала вышла реализация схем выдачи мощности для ключевых субъектов рынка — генераторов. Это серьезный объем сетевого строительства и львиная доля инвестиционных затрат компании. Значит ли это, что в регионе дефицит электроэнергии? Андрей Тараненко утверждает, что дефицит, наоборот, в потребителе, и обозначает другую проблему:
— Планы по вводу генерации на ближайшие три года превышают планы по развитию нагрузки в четыре раза, то есть генерация у нас вводится опережающими темпами. С учетом ввода генерирующих мощностей в Западной Сибири, электроэнергия которых исторически подается через Урал на Среднюю Волгу и в центр, прогнозируется сильный избыток мощностей в Уральском регионе, особенно в Свердловской и Челябинской областях. Единственный вариант — увеличивать транзит электроэнергии отсюда в направлении центра. Для этого ФСК предусмотрительно строит несколько энергетических мостов — мощных магистральных линий, которые свяжут Западную Сибирь с западными регионами страны.
Отмечу, что ситуация будет создана именно пикообразным вводом новых энергомощностей до 2015 года. А дальше пойдет постепенный набор нагрузки. По нашим прогнозам, к 2022 году ожидается балансирование всей ОРЭС Урала: наличие генерации будет равно выдаче ее продукции потребителям.
Конечно, изменить ситуацию могут новые проекты, а значит, необходимо будет внести коррективы в инвестпрограмму МЭС Урала. В Челябинской области, например, есть заявки на строительство трех новых блоков — по 120 МВт и 90 МВт в районе поселка Варны и на 142 МВт на подстанции Исаково. Таким образом Русская медная компания намерена присоединить к сети ФСК в Челябинской области порядка 350 МВт. В Свердловской области Евраз Холдинг в районе Нижнего Тагила намерен расширять собственную генерацию, которая компенсирует большую часть потребляемых мощностей. Заявленная мощность проекта особой экономической зоны «Титановая долина» в районе Верхней Салды — 100 МВт, но подтвержденная — 40 МВт. Планов размещения много, целый пул инвесторов хотел бы туда зайти, но пока нет точной информации, которая позволила бы энергетикам определиться с планами и инвестициями. МЭС Урала намечает строительство подстанции 220 кВ, чтобы обеспечить электроэнергией резидентов.
— Какие схемы реализованы в этом году?
— Все сроки по вводам новых электростанций в регионе приходятся на 2013 — 2015 годы. Пик окончания наших сетевых проектов, по которым будет транспортироваться электроэнергия, придется на 2014 год, одновременно будет выполняться небывало много для Урала схем выдачи электроэнергии и мощностей.
— В чем специфика этих проектов?
— В том, что при любом новом техприсоединении источника генерации к прилегающей магистральной сети ФСК как следствие возникает цепочка аналогичных заявок и в распределительных сетях других собственников, то есть МРСК. Как правило, урегулированием отношений между всеми участниками цепочки занимаются сами сетевые организации, МЭС Урала и МРСК Урала.
Тариф стремится к нулю
— Средняя стоимость технологического присоединения к сетям ФСК (МЭС Урала) за последние три года снизилась практически в пять раз. За счет чего этого удалось добиться?
— Поменялись методики формирования платы: раньше в нее включались практически все затраты, связанные с системой строительства для конкретного заявителя, сейчас только часть. В политике, которую последние два года проводит Федеральная служба по тарифам в отношении платы за техприсоединение к магистральным сетям, четко прослеживается заинтересованность регулятора в минимизации этих тарифов, прежде всего поддержке интересов потребителя.
— Плата снижается, а количество договоров на технологическое присоединение за три года увеличилось в два раза. Это говорит о большей доступности сетевой инфраструктуры для бизнеса, реализующего новые проекты?
— У меня нет такой статистики: как было 50 тыс. договоров, так и осталось. Хотя количество заявок и объем преддоговорной работы в компании действительно выросли. Это связано с активизацией бизнеса в Свердловской области. По моим ощущения, с 2009-го по 2011-й деловая активность в регионе по сравнению с Челябинском или Оренбургом спала, поскольку не было техприсоединений. А в этом году посыпались заявки.
— С чем связана активизация?
— Есть определенная прослойка заявителей, которые подают заявку на техприсоединение к сети ФСК и выжидают, как решится вопрос тарифообразования для суммарных компаний МРСК + ФСК (Холдинг МРСК недавно переименован в Российские сети, на его базе произойдет консолидация управления магистральными и распределительными электросетями, в перспективе вероятный вариант — единый тариф. — Ред.). Я бы отметил активность оренбургских потребителей. Поскольку ситуация, которая сложилась в Оренбургской области, не позволяет реализовать техническое присоединение к сети МРСК Урала, бизнес вынужден уходить в магистральные сети.
Зачем сети ум
Проводить модернизацию существующих электрических сетей в компании стремятся с улучшением параметров их функционирования, чтобы быстрей решать проблемы техприсоединения, создавать схемы выдачи мощности. Валерий Мацкевич рассказывает, для чего надо формировать единую энергетическую инфраструктуру, о необходимости которой говорит Федеральная сетевая компания, и как в этом участвует МЭС Урала:
— Мы живем в условиях единой энергетической системы. Процесс производства электроэнергии в ней непрерывен, как и процесс ее потребления. Задача энергетиков производить в конкретную единицу времени именно то количество электрической энергии, которое необходимо потребителю: избыточную электроэнергию невозможно положить на склад, в то же время постоянно приходится восполнять потери в сети, образующиеся при передаче энергии на большие расстояния. Потери определяются сопротивлением линий электропередачи. К тому же существует понятие суточного графика потребления электрической энергии. Он характеризуется увеличением потребления электроэнергии в дневное время и спадом ночью, что приводит к снижению КПД генерации и росту потерь в сети.
Страна у нас большая, где-то утро, где-то день, а где-то ночь, и все регионы объединяет единая электросеть, поэтому ситуация несколько выравнивается. Но для того, чтобы оптимизировать потребление, снизить потери на передачу электрической энергии, количество расходуемых энергоресурсов, сеть необходимо сделать «умной».
— Что в этой работе приоритет для МЭС Урала?
— Это большая комплексная задача, которую можно решить, когда станем глобально управлять всеми составляющими сети. Основные признаки умных сетей сформулированы и известны. Но чтобы такую сеть построить, нужны колоссальные затраты финансов и прочих ресурсов. Мы сейчас этим тоже занимаемся.
Наверно, вам ближе понятие умного дома, это более раскрученная тема. То есть это дом, который экономит ресурсы. Например, ставят солнечные батареи, тепловой насос, ветряные генераторы и аккумуляторные батареи, все это объединяется на базе компьютера, процессора, в котором заложена программа энергосбережения.
— Но это пока за рубежом. Как и умные сети?
— Если уж говорить глобально, их нет еще нигде в мире. Идет поступательное движение, процесс создания отдельных элементов, на базе которых обкатывается перспективность тех или иных решений. Как один из ручных элементов управления сетью действует так называемый двойной тариф. То есть мы граждан провоцируем больше расходовать дешевую электрическую энергию ночью, чтобы выровнять потребление.
Пилотная надежда
Один из элементов умных сетей — максимально автоматизированные цифровые подстанции нового поколения. МЭС Урала строит такую — «Надежда» 220 кВ. Сеть может быть создана, когда оборудована подобными подстанциями, фазосдвигающими трансформаторами и трансформаторами с пониженными внутренними потерями, быстродействующими системами противоаварийной автоматики. Это целый комплекс: элементы объединяются системой управления, контролирующей, что в сети происходит, где какая загрузка, перетоки. Для сравнения: оперативно-диспетчерское управление (ОДУ) Урала контролирует, какие линии загружены, старается их разгрузить. Но у него основная задача — обеспечить надежность режима работы сети. Оптимизация важна, но сегодня вторична. У умных сетей задача шире и глобальнее, поясняет Валерий Мацкевич.
— Каким образом МЭС Урала с помощью цифровых подстанций оптимизирует энергоснабжение? Что именно оцифровывается?
— Оборудование, работа которого строится на цифровых принципах, отличается длительным периодом обслуживания. Подходить к такой технике можно раз в 12 лет, то есть минимизируются затраты на содержание. Автоматика построена на микропроцессорных контроллерах, способных быстрее обрабатывать информацию об уровне напряжения, мощности, поступающую из сети, анализировать ее и принимать решения по ликвидации технологического нарушения. При этом меньше повреждается оборудование, легче последствия. Одним из узких мест сегодня с точки зрения защиты автоматики является именно получение информации о первичных параметрах сети. Цифровая подстанция отличается тем, что на ней формируется так называемая единая шина процесса, к которой подключены все устройства. Сюда приходит информация уже в цифровом коде.
Мы видим в перспективе, что будет упрощаться и почти вдвое сокращаться процесс проектирования таких подстанций. Снижается количество так называемых кабельных связей: чтобы построить обычную подстанцию средних размеров, нужно проложить 200 км контрольных кабелей, при этом в каждом могут быть десятки проводов, предназначенных для объединения оборудования. Сегодня все это должно быть заменено на волоконно-оптические кабели, количество их резко сократится, соответственно уменьшится время на монтаж. В результате мы сокращаем затраты на общее строительство этих объектов. Серьезно должна повыситься надежность работы этих подстанций.
«Надежда» будет первой цифровой подстанцией в России. Проект пилотный, на нем обкатываются элементы новой технологии. Пуск ожидается в конце следующего года: будет событие, на мой взгляд, знаковое не только для России, но и для мировой энергетики.
Без скепсиса
— А чем мы удивим мир? Там российские разработки, технологии, оборудование?
— Оборудование импортное. Но я бы к этому так скептически не относился. Дело не только в том, чтобы взять какое-то железо, важно спроектировать. МЭС Урала формирует структуру информационно-технологических систем этой подстанции с участием российских и зарубежных специалистов. Проектируем архитектуру и по кирпичику пытаемся создать оптимальную, работоспособную систему.
— В чем именно заключается инновация?
— Такого масштаба цифровизации промышленной подстанции сегодня нет. Объем применения технологий на сетевом энергообъекте будет самый большой среди того, что сегодня построено даже по мировым меркам.
— Не нашли?
— Умной сеть можно назвать только тогда, когда отдельные элементы объединены в кластер информационными потоками. Мы получаем информацию со всех объектов, а некий интеллектуальный центр формирует управляющие воздействия на оборудование, чтобы оптимизировать режим работы сети.
— Что будет таким центром?
— Пока сложно сказать, может быть, удаленные центры диспетчеризации. Организовать центр в век информационных технологий можно вообще где угодно, это не имеет большого значения. Сегодня идет наработка подобных идей. Команду разработчиков инновационной «Надежды» в МЭС Урала в шутку называют клубом любителей цифровой подстанции: к ним часто приезжают эксперты от проектной организации, генподрядчика, идут дискуссии, обсуждения.
— То есть еще нет окончательных решений по структуре умной сети?
— Сейчас период накопления практического опыта по опробованию, обкатке отдельных элементов этой системы. Например, предполагается установка фазосдвигающих трансформаторов, которые позволят убирать угловые сдвиги на длинных линиях электропередачи, снижать потери, повышать пропускную способность ЛЭП. Все эти отдельные элементы в случае успешной наработки, доведения до тиражного состояния должны объединяться в систему управления. Процесс создания единой сети — не революционный, он эволюционный.
— И сколько времени это займет?
— Я думаю, до десяти лет. Это настолько сложное технологически оборудование, что процесс обкатки решений, доведение их до ума не могут быть сделаны в течение нескольких месяцев. Цикл производства нового энергетического оборудования также достаточно велик. Скажем, трансформатор новой конструкции разрабатывается в течение нескольких лет. А сказать: хороший он или плохой, можно будет, когда пройдет еще несколько лет. Потому что цикл жизни трансформатора 30 — 40 лет.
— Какие еще проекты в «умной» тематике были начаты или продолжали реализоваться в этом году?
— Помимо инновационного проекта «Надежда» мы строим и другие подстанции нового поколения, везде применяем только самое современное малообслуживаемое оборудование, микропроцессорные комплексы защиты автоматики. Но таких технологий, как единая шина процесса и прочее, на других объектах нет. Мы не можем начать строить все подстанции цифровые — нужно обкатать новации. Под понятием «умных сетей» подразумевается также и применение оборудования, изготовленного с помощью современных технологий.
К таким технологиям можно отнести, к примеру, «аэропровод», который имеет пониженное ветровое сопротивление, что позволяет снизить механическую нагрузку на опоры ЛЭП при сильных ветрах. Или, скажем, оборудование, основанное на новых принципах, например, волновое определение места повреждения на ЛЭП.
Людмила Колбина, «Эксперт-Урал» №50(538) от 17 декабря 2012
