Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активноадаптивной сетью
 Скачать 0.5 Mb.
|
|
возможностей. В рамках концепции Smart Grid для достижения ключевых требований (ценностей) предполагается развитие следующих функциональных характеристик 1. Самовосстановление при аварийных возмущениях: энергосистема и ее элементы должны постоянно поддерживают свое техническое состояние на требуемом уровне путем идентификации, анализа и перехода от управления по факту возмущения к предупреждению аварийного повреждения. 2. Мотивация активного поведения конечного потребителя: обеспечениевозможности самостоятельного изменения потребителями объема и потребительских характеристик (уровня надежности, качества и т.п.) получаемой энергии на основании баланса своих потребностей и возможностей энергосистемы с использованием информации о характеристиках цен, объемов, надежности, качестве и др. 3. Сопротивление негативным влияниям: наличие специальных методов обеспечения устойчивости и живучести, снижающих физическую и информационную уязвимость всех составляющих энергосистемы и способствующих как предотвращению, так и быстрому восстановлению ее после аварий в соответствии с требованиями энергетической безопасности. 4. Обеспечение надежности и качества электроэнергии путем перехода от системно-ориентированного подхода (System-based approach) к обеспечению этих свойств к клиентоориентированному (Customer-based), и поддержанию различных уровней надежности и качества энергии в различных ценовых сегментах. 5. Многообразие типов электростанций и систем аккумулирования электроэнергии (распределенная генерация): оптимальная интеграция 46 электростанций и систем аккумулирования электроэнергии различных типов и мощностей путем подключения их к энергосистеме по стандартизованным процедурам технического присоединения и переход к созданию «микроэнергосистем» (Microgrid) на стороне конечных пользователей. 6. Расширение рынков мощности и энергии до конечного потребителя: открытый доступ на рынки электроэнергии активного потребителя и распределенной генерации, способствующий повышению результативности и эффективности розничного рынка. 7. Оптимизация управления активами: переход к удаленному мониторингу производственных активов в режиме реального времени, интегрированному в корпоративные системы управления, для повышения эффективности оптимизации режимов работы и совершенствования процессов эксплуатации, ремонтов и замены оборудования по его состоянию, и, как следствие, обеспечение снижения общесистемных затрат. Реализация выдвинутых ключевых требований (ценностей) и осуществление функциональных свойств (принципиальных характеристик) рассматриваются в рамках концепции Smart Grid с позиций идентификации обеспечивающих их ключевых (базовых) технологических областей и технологий или технологического базиса, требующих соответствующего инновационного развития. Под технологическим базисом здесь понимается совокупность технологий, позволяющих обеспечивать согласованную структуру промежуточных и конечных продуктов и услуг на определенном этапе развития отрасли. В концепции Smart Grid при формировании технологического базиса за рубежом рассматривается как необходимый вопрос обеспечения технологической преемственности перехода от существующей технологической базы энергетики к новой с минимально возможными издержками. В США и Европейском Союзе решение этих проблем предполагается путем создания некоего нормативного поля (пространства), формируемого в виде широкой системы стандартов и требований к функциям, элементам, устройствам, системе взаимодействий и т.д. (так, например, в США планируется разработка более 100 видов стандартов), в рамках которых разработчикам и производителям предоставлено право и возможность создания предложения, а пользователям (энергетическим компаниям и потребителям) – формирование «своей» Smart Grid, как они это для себя видят (принцип или эффект паззла). С целью создания нового, инновационного технологического базиса энергетики были сформированы пять групп ключевых технологических областей, обеспечивающих, прорывной характер: измерительные приборы и устройства, включающие, в первую очередь, smart счетчики и smart-датчики; усовершенствованные методы управления: распределенные интеллектуальные системы управления и аналитические 47 инструменты для поддержки коммуникаций на уровне объектов энергосистемы, работающие в режиме реального времени и позволяющие реализовать новые алгоритмы и методики управления энергосистемой, включая управление её активными элементами усовершенствованные технологии и компоненты электрической сети: гибкие передачи переменного тока FACTS, постоянный ток, сверхпроводящие кабели, полупроводниковая силовая электроника, накопители и пр. интегрированные интерфейсы и методы поддержки принятия решений, управление спросом, распределенная система мониторинга и управления (DMCS), распределенная система текущего управления генерацией (DGMS), автоматическая система измерения протекающих процессов (AMOS), и т.д., а также новые методы планирования и проектирования как развития, так и функционирования энергосистемы и ее элементов. интегрированные коммуникации, которые позволяют элементам первых четырех групп обеспечивать взаимосвязь и взаимодействие друг с другом, что и представляет, по существу, Smart Grid как технологическую систему. В настоящее время в секторе магистральных сетей наибольшее распространение и развитие получили следующие группы технологий (табл.П1.1): Таблица П1.1 Ключевые технологии, развиваемые в секторе магистральных сетей за рубежом Инновационные компоненты и технологии Технологии аккумулирования электроэнергии Технологии сверхпроводимости Токоограничивающие устройства Технологии цифровой подстанции Технологии передачи энергии постоянным током Технологии управляемых электропередач переменного тока Системы мониторинга и защиты от внешних воздействий Технологии контроля и защиты от внешних воздействий Технологии мониторинга и диагностики электрических сетей Системы управления Технологии адаптивного автоматизированного и автоматического управления Технологии интеллектуального управления 48 Мониторинг активности в электросетевой сфере за рубежом показывает, что уровень инновационности принимаемых решений в распределительном комплексе выше, чем в передаче высокого напряжения. Это объясняется целой совокупностью факторов, и прежде всего, это следствие необходимости присоединения ВИЭ и распределенной генерации, а также непосредственной связью с потребителем. Тем не менее, сети высокого напряжения являются важнейшей составляющей концепции Smart Grid, что подтверждается широким спектром пилотных проектов и инновационных решений в этой области [9]. Выделим лишь несколько типичных пилотных проектов в магистральных сетях, реализуемых за рубежом: 1. Мультиуровневые технологии VSC (Voltage-Sourced Converter) для передачи электроэнергии. Siemens Energy, США и Германия. Инновационные решения HVDC (High Voltage Direct Current) и FACTS (Flexible AC Transmission Systems), реализуемые в рамках проекта, обеспечивают адаптацию к новым вызовам умной сети. Новые технологии силовой электроники с самокоммутирующимися конвертерами обеспечивают усовершенствованные технические характеристики, такие как независимое управление активной и реактивной мощностью, способность снабжать слабые или пассивные сети, а также меньшие требования по пространству для размещения VSC стал стандартом для самокоммутирующихся конвертеров и будет все больше использоваться в системах высокого напряжения в будущем. 2. Разработка технологии оперативного контроля для автономных энергосистем., Central Research Institute of the Electric Power Industry (CRIEPI), (Tokyo).) Этот проект является частью программы внедрения автономных энергосистем, целью которой является обеспечение подключения и эффективная эксплуатация распределенной генерации, предотвращая влияние на качество электроснабжения и безопасность. Целью проекта является демонстрация метода непрерывного электроснабжения в условиях изолированного функционирования высоковольтной секции сети, используя Loop Power Control, а также разработка и демонстрация изолированного функционирования распределительной сети низкого напряжения с ВИЭ, аккумуляторами электроэнергии и технологией отключения отдельной потребительской нагрузки. Были проведены демонстрационные испытания, которые подтвердили, что в результате применения разработанного метода изолированное функционирование всей сети низкого напряжения может продолжаться во время аварий, не допуская отключений у домашних потребителей. 3. «Strong Smart Grid». Проект китайской сетевой компании State Grid совместно с McKinsey: 49 State Grid планирует развернуть систему Смарт Грид, в которую входит передача сверхвысокого напряжения (UHV) с усовершенствованными учетными приборами (AMI) и модернизованными сетевыми устройствами к 2020 году. Устройствам сети придается особое внимание в краткосрочном периоде, поскольку Китай планирует развить систему передачи на сверхвысоком напряжении, чтобы улучшить передачу мощности из энергоизбыточных центральных и западных районов в энергодефицитные районы побережья. Концепция Smart Grid не имеет за рубежом границ между передачей и распределением электроэнергии, т.к. в перспективе будет постепенно стираться граница, базирующаяся на режимах работы. Задачи, определенные зарубежными странами для внедрения концепции Smart Grid в сфере магистральных сетей [2, 3, 5]: оценка безопасности магистральных электросетей в режиме реального времени – инновационные решения для целей анализа надежности в режиме реального времени энергосистем с высокой нагрузкой и для применения в динамических расчетах при принятии решений в режиме реального времени; оценка состояния передающих электросетей – новые приемы для обеспечения качества и точности данных об энергосистеме в режиме реального времени (например, более широкое применение технологии WAMS); повышение безопасности передающих электросетей – новые приемы в повышении безопасности электросетей и обеспечение непревышения установленных пределов функциональной стабильности; визуализация: представление комплексных и критических условий системы через интерфейс пользователя. Приложение 2 Сравнение традиционной сети и активно-адаптивной сети Традиционная сеть Активно-адаптивная сеть 1. Сети потребителей: 1.1. Автоматизированная система управления энергопотреблением со стороны ЭЭС, в т.ч. с вовлечением потребителей- регуляторов к участию в режимном управлении нет есть 1.2 Автоматизированная система учета электропотребления недостаточно повсеместно 1.3. Система регулирования напряжения и компенсации недостаточно в необходимом объеме 50 Традиционная сеть Активно-адаптивная сеть реактивной мощности 1.4. Местные (резервные) источники генерации практически отсутствуют широко применяется малая генерация + накопители э/э 1.5. Наличие интерфейса связи с единым центром управления нет есть 1.6. Интеллектуальные энергосберегающие технологии в системах электроснабжения, в т.ч. «умный дом» - «умный город» нет есть 2. Распределительные сети общего пользования 2.1. Системы автоматического контроля поузлового баланса активной и реактивной мощности незначительно повсеместно 2.2. Системы контроля качества электроэнергии в узлах сети незначительно есть 2.3. Системы централизованного автоматического управления нагрузкой потребителей нет есть 2.4. Наличие управляемых сетевых элементов, изменяющих параметры сети незначительно есть 2.5. Наличие систем управления для поддержания баланса при выделении узлов на изолированную работу нет есть 2.6. Системы контроля и управления надежностью электроснабжения нет есть 3. Системообразующие сети ОЭС 3.1. Системы автоматического контроля поузлового баланса активной и реактивной мощности, потерь электрической энергии нет есть 3.2. Системы контроля напряжения в контрольных точках сети не развита повсеместно 3.3. Системы оценки текущего состояния (режима) сети есть пассивная есть активная 3.4. Наличие сетевых элементов, изменяющих топологию сети по практически нет есть 51 Традиционная сеть Активно-адаптивная сеть управляющим воздействиям 3.5. Система автоматического контроля загрузки критических сечений и выдачи управляющих воздействий для их разгрузки есть дополнительно – автоматическое управление параметрами и конфигурацией сети 3.6. Система регулирования частоты и поддержания баланса активной мощности в отделившихся энергорайонах при аварийных ситуациях не развита Автоматическое управление 3.7. Автоматизированная технология реконфигурации электрических сетей локальное применение в распределительных сетях есть 3.8. Системы мониторинга переходных процессов на базе синхронизированных векторных измерений локальное применение повсеместно 4. Межсистемные межгосударственные сети 4.1. Системы оценки текущего состояния (режима) передачи есть пассивная есть активная 4.2. Система автоматического контроля загрузки передачи и выдачи управляющих воздействий для ее разгрузки (при перегрузке) есть дополнительно – автоматическое управление параметрами и конфигурацией сети |