Эволюция сетей распределения электроэнергии – концепция SmartGrid

08.06.12 11:33

Электроэнергетика в мире проходит этап преобразований, происходит интеграция сетей передачи электроэнергии и Интернета. Ведущие энергетические компании при поддержке правительств нацелены на реализацию концепции Интеллектуальная сеть (SmartGrid).

Она позволит эффективно управлять, распределять и контролировать электроэнергию в сетях, поддерживать распределенную генерацию (солнечные, геотермальные, ветряные электростанции), прогнозировать нагрузки, сокращать утечки энергии, а так же получать полный контроль над состоянием энергосистемы.

Концепция SmartGrid очень популярна во многих странах мира. В Европе принята известная стратегия «20-20-20», которая предполагает к 2020 году увеличить на 20% долю возобновляемых источников энергии и уменьшить на 20% выброс парниковых газов. В рамках реализации данной стратегии компания Enel оснастила 32 млн. потребителей умными приборами учета. В США направили 4,5 млрд. долларов на развитие интеллектуальных сетей, инвестиции на реализацию концепции до 2020 года составят 10 млрд. долларов. Компания SGCC, которая обеспечивает электроэнергией 88% потребителей Китая, только с 2011 года установила 36 млн. умных счетчиков, но она имеет амбициозные планы по установке более 300 млн. умных приборов к концу 2015 года. Не обошла эта тема и Россию, до 2015 года Холдинг МРСК планирует установить в 69 регионах 17 млн. точек учета умными приборами, в том числе 15 млн. точек учета физических лиц, программа оценивается в 156 млрд. рублей.

Одна из функциональных возможностей интеллектуальной сети – автоматический постоянный информационный обмен между измерительными приборами и информационной системой компании. Поскольку постоянно происходит изменение уровня потребления электроэнергии и изменение нагрузки на сеть, пиковые нагрузки могут превышать предельно допустимые, что приводит к аварийным отключениям. Колебания потребления требуют от сетевых компаний резервировать дополнительные ресурсы, тем самым увеличивая затраты. Для минимизации пиковых нагрузок используется тарификация потребляемой электроэнергии в соответствии со спросом на нее, что требует установки счетчиков нового поколения, фиксирующих не только общий объем, но и время. Умные приборы учета умеют измерять большое количество параметров электроэнергии, профили нагрузки, передавать результаты измерения в информационную систему в режиме реального времени. Современное электросетевое оборудование использует интернет для обмена данными, получения управляющих команд, синхронизации времени, обновления программного обеспечения и т.д., при этом используются все доступные технологии передачи данных, как проводные (RS-232, Ethernet, PLC), так и беспроводные (GPRS, 3G, Wi-Fi).

Исторически сложилось, что разработкой систем автоматического контроля и учета электроэнергии занимались сами производители счетчиков, потому на рынке России и всего мира существует очень большое количество АИИС КУЭ. Это привело к тому, что в рамках одной электросетевой компании зачастую используется несколько АИИС КУЭ, отличающиеся платформами, набором функций, интеграционными возможностями. В свою очередь в качестве корпоративной информационной системы управления предприятием выбирается обычно одна платформа, в ряде случаев этой платформой является SAP (более 1200 предприятий в области электро-, водо-, газоснабжения в 70 странах мира используют решения SAP). Работа в едином информационном пространстве оптимизирует трудоемкость выполнения обработки данных, формирования оперативных и консолидированных отчетов, их анализа. А принцип «единой точки входа информации» значительно снижает ручные ошибки и дублирование бизнес-функций.

Стандартная архитектура АСКУЭ представляет собой счетчики электроэнергии, устройство сбора и передачи данных (УСПД) и сервер осуществляющий сбор и хранение данных. Счетчики передают информацию на УСПД, используя проводные технологии передачи данных, а сервер АСКУЭ собирает информацию с УСПД по проводной или беспроводной технологии. Данная архитектура оправдана в случае скопления приборов учета на небольшом расстоянии от УСПД, например многоквартирный дом, коттеджный поселок или подстанция. Это экономически оправдано, т.к. в этом случае стоимость счетчиков не слишком высока, в отличие от УСПД. При необходимости организации автоматического учета электроэнергии на территориально удаленном объекте (например, скважина по добыче газа или нефти) с одним или двумя счетчиками электроэнергии, наличие УСПД экономически не оправдано.

Каждый производитель разрабатывает свой протокол взаимодействия с оборудованием, собственное серверное программное обеспечение, такая АИИС КУЭ может обслуживать только определенный тип приборов, того же производителя. Потребитель, желая установить современный прибор учета с автоматической передачей данных, ограничен в выборе счетчиков только того производителя, который выбрала сетевая компания для организации АСКУЭ.

Вектор развития интеллектуального учета электроэнергии направлен на стандартизацию протоколов взаимодействия электросетевого оборудования, для этих целей, например, разработан стандарт IEC 61850. Уже существуют марки приборов учета зарубежных производителей, поддерживающие технологии беспроводной передачи данных GPRS, технический протоколTCP/IP и логический протокол передачи данных, описанный в стандарте IEC 61850. Это позволяет интегрировать подобные счетчики в любую систему, без использования промежуточного звена УСПД. Единственный фактор, который тормозит массовое использование таких приборов – очень высокая цена (≈3500$ за шт.).

Если заглянуть немного в будущее, то можно предположить появление на рынке все большего числа приборов, поддерживающих прогрессивные стандарты организации интеллектуальных измерений (Plug@Play), из-за конкуренции цена на умные приборы будет снижаться. В свою очередь разработчики информационных систем автоматизации управления предприятием (SAP, Oracle, Microsoft) реализуют на собственных интеграционных платформах поддержку общепринятых протоколов. В связи с этим мы будем наблюдать постепенное исчезновение АСКУЭ сторонних производителей, поскольку надобность в них отпадет. От стандартизации применяемых решений потребители, безусловно, выиграют.

Александр Маслов, ведущий консультант практики решений для энергетики Курского производственного отделения ООО «Сайнер»
Фото О.Никитина