Главным событием октября 2018 года в российской энергетике стало, безусловно, прошедшее в начале месяца мероприятие под названием «Российская энергетическая неделя». Местом его проведения по уже сложившейся традиции стал московский выставочный зал «Манеж». В итоге мероприятия оказалось географически максимально приближено к Кремлю. Но не только географически. Среди выступавших на «Российской энергетической неделе» был Президент России Владимир Путин, а также целый ряд высокопоставленных российских чиновников. Естественно, не обошел вниманием «Российскую энергетическую неделю» и крупный бизнес, как российский, так и зарубежный.
Но в первую очередь, «Российская энергетическая неделя» — это площадка для общения как внутри экспертного сообщества, так и между специалистами и представителями государственных ведомств. Чиновники получают возможность лучше узнать о чаяниях энергетиков, а энергетики, в свою очередь, получают «из первых рук» информацию о новых законодательных актах.
Среди мероприятий форума особенно следует отметить встречу главных инженеров электросетевых компаний на тему «Цифровизация электрической сети». Можно сказать, что эта встреча нарушила чинный, протокольный стиль «Российской энергетической недели». Пожалуй, ни на одном из заседаний в рамках форума не велось столь оживленных дискуссий. И это не случайно — цифровизация принесла в энергетику революционные изменения, а в зале собрались как раз те люди, которые эти изменения проводят в жизнь.
C большим интересом собравшиеся выслушали доклад главного инженера ООО «Башкирэнерго» Олега Шамшовича о результатах внедрения принципов цифровой энергетики на электросетях Уфы. Для того, чтобы цифровизировать энергосистему этого крупного города, пришлось подвергнуть реконструкции около 25% оборудования. Но зато снижение коммерческих потерь электроэнергии в итоге составило до 80%. Однако, цифровая энергетика — удел не только и не столько крупных городов. Применительно к сельской местности она позволяет значительно повысить надежность энергоснабжения за счет комплексного мониторинга и секционирования. Но в сельской местности встают новые проблемы — реализация принципов цифровой энергетики в условиях низкой плотности размещения объектов. Если в крупном городе можно использовать мобильную 4G-связь, то в сельской местности, даже недалеко от Москвы, кое-где доступна только связь второго поколения. К тому же, решения по цифровизации в глубинке не должны быть слишком дорогие, так как электрические компании там не имеют большой прибыли, а мероприятия по модернизации оборудования должны окупаться.
Главный инженер ПАО «МРСК Центра» Александр Пилюгин рассказал об опыте внедрения элементов цифровой энергетики в Тверской области. Для обеспечения связи подстанций с диспетчерской применяется мобильная связь, цифровые данные передаются по сети связи в виде SMS. Соответствует ли такой способ передачи современному уровню развития технологий, достигнутому в мире? Возможно, нет. Но обладает ли полученное решение всеми признаками цифровой энергетики? Безусловно, да. А что в итоге? В регионе удалось значительно повысить надежность энергоснабжения. А жители удаленных сел получили возможность иметь столь же качественную электроэнергию, что и в крупных городах.
В то же время, следующим этапом развития цифровизации электроэнергетики должно стать внедрение цифровых технологий управления не только генерацией и распределением энергии, но еще и управление потреблением для обеспечения баланса мощностей (например, принудительное снижение мощности оборудования на предприятии при нехватке жлектроэнергии в сети как альтернатива полному отключению). И здесь свое мнение высказал директор департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике Министерства энергетики Российской Федерации Евгений Грабчак. По его словам, автоматическое управление потреблением электроэнергии имеет смысл в тех странах, где электроэнергии не хватает и она стоит дорого. На нынешнем этапе развития электроэнергетики в России внедрять такие технологии преждевременно, они просто не окупятся. Главное, что сейчас нам может дать цифровизация энергетики — повышение надежности энергоснабжения и принципиально новый подход к обслуживанию оборудования, позволяющий экономить средства. Здесь мнения присутствующих на совещании разделились. Одни считают, что вопросами управления энергопотреблением нужно заниматься уже сейчас. Другие поддержали мнение Евгения Грабчака, отметив, что в настоящее время и в обозримом будущем основная генерация в России будет осуществляться на тепловых электростанциях, для которых управление нагрузкой не даст значительного эффекта, так как выработка электроэнергии на них автоматически управляется по программам, основанным на графиках работы крупнейших потребителей.
Тем временем, именно в октябре 2018 года был сделан важнейший шаг в цифровизации российской электроэнергетики. В филиалах АО «Системный оператор ЕЭС» «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Средней Волги», «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Северо-Запада», «Региональное диспетчерское управление энергосистемы Санкт-Петербурга и Ленинградской области» и «Региональное диспетчерское управление энергосистемы Республики Татарстан» в течение всего месяца поэтапно вводились в промышленную эксплуатацию автоматизированные системы производства переключений по выводу из работы и вводу в работу оборудования подстанций и линий электропередачи. Эти системы реализуют принцип дистанционного управления на основе автоматизированных программы переключений. Решение реализовано на основе российского программного комплекса CK-11. Внедрение новинки позволило в несколько раз сократить время переключения оборудования — ранее операции проводились по отдельным командам из диспетчерского пункта. Параллельно с автоматизированной системой переключений в АО «Системный оператор ЕЭС» были установлены системы мониторинга запасов устойчивости и централизованных систем противоаварийной автоматики третьего поколения. Потребители в итоге получат уменьшение количества перепадов напряжения в сети и более надежное энергоснабжение.
О цифровой энергетике заговорили не случайно именно тогда, когда началось массовое внедрение электромобилей. При зарядке аккумулятора электромобиля требуется забрать из сети большое количество электроэнергии за относительно малый промежуток времени. Во многом цифровая энергетика должна обеспечить необходимый баланс энергии в сети при таких пиковых нагрузках, носящих спонтанный характер. Но можно пойти по другому пути — вместо зарядки аккумуляторов в электромобилях... менять в них батарейки. Элементы питания нового типа были разработаны в Южной Корее группой исследователей из Ульсанского национального института науки и технологий под руководством профессора Джефила Чо. В основе батареек для электромобилей лежит принцип выработки электроэнергии при окислении алюминия кислородом, который берется из воздуха. Алюминиево-воздушные батареи превосходят по плотности энергии бензин (2500 Вч/кг против 1700 Вч/кг), не говоря уж о литий-ионных аккумуляторах (240 Вч/кг). Это означает, что громоздкие аккумуляторы могут уйти в прошлое, что даст возможность делать электромобили такими же красивыми и маневренными, как обычные. Осталось решить только проблему организации замены батарей на станциях заправки. Да и одновременно вычислить экономическую эффективность новой технологии.
Тем не менее, более реалистичным в ближайшей перспективе представляется переход в электромобилях от аккумуляторов к так называемым псевдоконденсаторам. В этих устройствах накопление энергии осуществляется посредством химических реакций поверхностном слое электродов. По емкости псевдоконденсаторы приближаются к аккумуляторам, а по ресурсу зарядки-разрядки (около 20000 циклов) — к суперконденсаторам. В октябре были опубликованы результаты исследований по псевдоконденсаторам, проводившихся в Университете Санта-Круз (США). В разработанных там псевдоконденсаторах для накопления энергии применяется графен, а технология производства основана на 3D-печати, что позволяет сделать новинку предельно дешевой. Электромобиль на основе псевдоконденсаторов заряжается на специальных зарядных станциях, подобно электромобилю на аккумуляторах. Важным преимуществом псевдоконденсаторов является то, что они могут принимать практически любую форму, что открывает широкие возможности для дизайнеров. А в альтернативной энергетике недорогие псевдоконденсаторы, возможно, решат проблему выравнивания пиков и спадов производства электроэнергии.