Активно-адаптивные сети SmartGrids

 

 

 

 

 

Реферат

На тему: «Активно-адаптивные сети  Smart Grids».

 

 

 

 

                                                                        Выполнил: студент 53 группы

                                                                       Энергетического факультета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013 г.

Содержание.

1. Введение…………………………………………………………………………………….3

2. Основная часть:

2.1. Принцип работы  Smart Grid……………………………………………………………..4

2.2. Предпосылки  интеллектуальных сетей…………………………………………………5

2.3.  Энергетическая  экономика интеллектуальной сети…………………………………..6

2.4.  Новые технологии  для интеллектуальной сети………………………………………..7

2.5.  Перспективы  развития интеллектуальных сетей……………………..……………….8

2.6. Ожидаемые результаты  от внедрения Smart Grid…………………………………….9

3. Заключение……………………………………………………………………………….14

4. Список литературы………………………………………………………………………15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение.

Сегодня перед человечеством встает все больше проблем, связанных с качественным и количественным обеспечением электроэнергией. Ситуация требует от лидеров принятия быстрых и эффективных решений, которые смогли бы вывести мировую энергетику на совершенно новый уровень развития. Инновационная технология должна преследовать несколько основных задач, а именно обеспечить потребителей достаточным количеством электроэнергии первоклассного уровня, снизить затраты на производство и передачу энергии, оперативно реагировать на любые изменения в сети и, самое главное, сделать систему экологичной, используя в процессе производства электричества только возобновляемые ресурсы. Уже сегодня западными специалистами разработана и активно внедряется технология Smart Grid.

В России об этой технологии знают не многие, поскольку, пока ее работа расписана только на бумаге, в проекте развития российской энергетики до 2030 года. А вот западные мировые лидеры по производству и потреблению электроэнергии уже не только осознали все плюсы технологии, но и от теоретического этапа перешли к практическому. Так, например, 95% итальянцев уже сейчас пользуются преимуществами системы Smart Grid, экономя миллионы евро в год и сотни киловатт энергии. Другие страны, такие как США, Норвегия, Франция, Испания и т.д. планируют внедрить новую технологию до 2020 года.

Так что же представляет собой технология Smart Grid, в чем заключается ее эффективность и привлекательность для мирового энергетического сообщества? Smart Grid, по сути, это высокотехнологичные интеллектуальные сети. Они способны не только эффективно распределять электричество, передавая его от производителя к потребителю, но и, соответственно, проводить мониторинг: в каком количестве и куда необходимо направить ресурс, также оценивая, когда тот или иной расход электроэнергии будет для пользователя наиболее выгодным. Благодаря этому Smart Grid еще называют системой умного учета электроэнергии, или попросту говоря умными счетчиками, которые устанавливаются на всех уровнях системы, в том числе в домах и квартирах потребителей. При взаимодействии между собой, эта технология превращается в единый интеллектуальный комплекс с единой умной системой энергоснабжения, работающей без потерь, простоя и перебоев.

 

2.1. Принцип работы Smart Grid

Проще всего объяснить, как же работает Smart Grid, можно на конкретной ситуации. К примеру, система практически полностью исключает энергопотери, будь то вследствие аварии, или несанкционированного подключения к электросети, в режиме он-лайн отслеживая и автоматически приостанавливая подачу электричества на данный участок сети, то же самое касается и недобросовестных потребителей (неплательщиков), они также будут моментально выявлены. Нет необходимости в дополнительных генераторах, которые обеспечивают потребителей электричеством в случае аварий, поскольку единая система может эффективно перераспределять энергию между всеми объектами цепи, а способность к самовосстановлению делает ее еще более эргономичной. Еще одним немаловажным плюсом является возможность активного участия в работе сети потребителей. Smart Grid «подскажет» наиболее экономичные пути использования электроэнергии, например, запуск стиральных и посудомоечных машин в ночное время, когда электричество используется меньше и киловатт стоит дешевле. К слову, эксперты считают, что именно внедрение технологии Smart Grid станет толчком к массовому использованию электрокаров, пришедших на замену автомобилям, использующим газ и бензин, что, несомненно, более экологично. Если говорить об экологии, Smart Grid, как мы уже говорили, подразумевает выработку электричества только за счет возобновляемых источников энергии, используя в своих технологиях в основном солнечные батареи и энергию ветра.

Россия, в своем развитии всегда исследовала европейский опыт, но неуклонно шла своим путем. Поэтому стоит ожидать, что и интеллектуальная система энергоснабжения у нас будет особенной. Как бы то ни было, специалисты прогнозируют, что внедрение умных счетчиков в российских сетях сможет не только снизить потребности в новых энергомощностях на 20%, при этом, подключая к уже имеющимся сетям новых потребителей, но и уменьшить потери от хищения энергоресурса до 95%, а вследствие технических потерь наполовину. Кроме того, на 70% сократится задолженность потребителей по статье электроэнергия, что на сегодняшний день является одной из главных утечек, как ресурса, так и денежных средств на него потраченных.

На Западе понятие Smart Grid связывают с интеграцией возобновляемых источников энергии с электроэнергетическими системами и формированием активных и адаптивных свойств распределительных сетей (например, самодиагностика и самовосстановление). Кроме того, акцент делается на устройствах учета, соединенных в единую информационную сеть и позволяющих оптимизировать расход энергии в разное время суток. Россия, в отличие от Запада, взяла за основу расширенное толкование понятия «умная» применительно к сети. Это, в частности, объясняется тем, что в нашей стране уровень изношенности объектов электроэнергетики достаточно высок. Влияние этого фактора усиливается на фоне объявленной руководством страны всеобщей модернизации и внедрения инноваций. Так, для России «умные» сети - это, прежде всего, одновременное и обязательно инновационное преобразование всех субъектов электроэнергетики. Суть проекта в следующем: под интеллектуальной сетью в России понимается комплекс электрооборудования (воздушные линии передачи, трансформаторы, выключатели и т.д.), подключенный к генерирующим источникам и потребителям. При этом используются новые принципы, технологии передачи и управления процессом. Таким образом, предполагается объединение на технологическом уровне электрических сетей, потребителей и производителей электроэнергии в единую автоматизированную систему. Система с активно-адаптивной сетью будет обладать новыми свойствами - самодиагностикой и самовосстановлением (например, в случае обледенения проводов). В автоматическом режиме она способна выявить самые «слабые» участки сети и изменять ее работу для предотвращения возникновения технологических нарушений. «Умные» электрические сети позволят резервировать мощности на случай нештатных ситуаций в энергосистеме, а также накапливать избыток электроэнергии, используя его в часы пиковых нагрузок.

Обратимся к истории. Впервые этот термин встретился в тексте статьи одного из западных специалистов в 1998 г. [4]. В названии статьи этот термин был впервые использован Массудом Амином и Брюсом Волленбергом в их публикации «К интеллектуальной сети». Первые Применения этого термина на Западе были связаны с чисто рекламными названиями специальных контроллеров, предназначенных для управления режимом работы и синхронизации автономных ветрогенераторов (отличающихся нестабильным напряжением и частотой) с электрической сетью. Потом этот термин стал применяться, опять-таки, как чисто рекламный ход, для обозначения микропроцессорных счетчиков электроэнергии, способных самостоятельно накапливать, обрабатывать, оценивать информацию и передавать ее по специальным каналам связи и даже через Интернет. Причем, сами по себе контроллеры синхронизации ветрогенераторов и микропроцессорные счетчики электроэнергии были разработаны и выпускались различными фирмами еще до появления термина Smart Grid. Это название возникло намного позже, как чисто рекламный трюк для привлечения покупателей и вначале использовалось лишь в этих областях техники. В последние годы его использование расширилось на системы сбора и обработки информации, мониторинга оборудования в электроэнергетике.

В целом, интеллектуальная сеть (Smart Grid, «умная», или активно-адаптивная сеть) представляет собой распределительную сеть, которая сочетает комплексные инструменты контроля и мониторинга, информационные технологии и средства коммуникации, обеспечивающие значительно более высокую ее производительность и позволяющие генерирующим, сбытовым и коммунальным компаниям предоставлять населению энергию более высокого качества.

2.2. Предпосылки интеллектуальных сетей

К 2020 году устаревшие энергосети в России будут заменены интеллектуальными энергетическими системами.«Умная» сеть обеспечит потребителям выгодное для них регулирование нагрузок и реакцию сети на любые аварийные ситуации в режиме реального времени.

25 мая 2005 года в Москве перестали  работать светофоры, было обесточено  метро, а на железной дороге  остановились десятки электропоездов. Тысячи домов и офисов остались  без света до глубокой ночи. Экс-глава РАО ЕЭС России Анатолий  Чубайс признал случившееся «беспрецедентно  тяжелой аварией каскадного типа». Главной причиной был назван  износ оборудования, которое не  менялось на подстанции Чагино с 1958 года.

В конце декабря 2010 года случился не менее масштабный энергоколлапс, затронувший крупнейший российский аэропорт «Домодедово». Тогда в Москве прошел ледяной дождь: на земле, ветвях деревьев, линиях электропередач образовалась ледяная корка, под ее тяжестью оборвались электропровода, и вышли из строя электроподстанции, питающие Домодедово.

Аэровокзальный комплекс оказался полностью обесточен, отключились системы регистрации пассажиров, информационные системы, не работала система сортировки багажа. До устранения энергоаварии крупнейший аэропорт страны полностью закрыли. В результате были сорваны поездки тысяч людей. Последовали сотни судебных исков от пассажиров. Социально-экономический ущерб от подобной аварии измерялся в сотнях миллионов рублей.

Положение российской элетроэнергетики и в «мирные» дни можно охарактеризовать как близкое к аварийному. По данным Федеральной сетевой компании (ОАО «ФСК ЕЭС»), 15% подстанций 6-10/0,4 кВ находится в неудовлетворительном состоянии, а более 40% воздушных и масляных выключателей давно отработали свои сроки. По причине изношенности электросетей потери энергии достигают 20-30% вместо обычных для Европы 6-8%. Около 60% электросетей и вовсе нуждаются в перекладке. При этом проблема не только в высоком уровне морального и физического износа основных электроэнергетических фондов. Наша страна заметно отстает от Европы и по ряду других показателей: надежности, экономичности, эффективности использования топлива, техническому уровню. Европа и США, столкнувшиеся с подобными проблемами, стали решать их на 10 лет раньше, говорят в ФСК ЕЭС.Благодаря совместным усилиям западных энергетиков, ученых и властей мировая энергетическая отрасль обрела новую концепцию - появились интеллектуальные электроэнергетические системы Smart Grid - «умные» сетей.

2.3. Энергетическая экономика интеллектуальной сети

Интеллектуальную сеть ФСК обещает построить в несколько этапов. Первый этап уже завершен: разработана концепция построения интеллектуальной сети в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) до 2020 года.

Второй и третий этапы реализуются параллельно: работа над созданием интерфейсов, способных связать модернизированные объекты магистрального электросетевого хозяйства с генерацией и потребителями, проводится одновременно с развитием пилотных проектов, в рамках которых отрабатываются технологии для создания интеллектуальной электрической сети. До конца 2012 года для иннограда «Сколково» будут построены первые в России две подземные подстанции 220 кВ общей мощностью 252 МВА.В ФСК утверждают, что многие технологии, делающие сеть «умной», уже активно используются. Например, подстанции ЕНЭС активно оснащаются электрогазовыми распределительными устройствами, позволяющими обеспечивать более высокий уровень безопасности и надежности энергообъектов и снижающими вероятность системных аварий. Широко внедряется оборудование на основе силовой электроники, предназначенное для коммутации больших нагрузок, управления мощными электродвигателями, устройствами освещения, а также различные системы управления и наблюдения, мониторинга, защиты и учета электроэнергии.

Характерный пример - строительство энергетического кольца 330 кВт в Санкт-Петербурге, начатое в 2007 году. Применение кольцевой схемы предполагает наличие нескольких центров питания у каждого элемента кольца - подстанций, линий электропередач, что существенно повысит энергобезопасность объектов кольца и исключит ограничения энергоснабжения в случае технологических аварий. В строительство энергокольца, которое завершится в 2012 году, ФСК инвестировало 32,3 млрд. рублей.

Кроме того, важнейшим элементом интеллектуальной сети является цифровая подстанция. Ее идея заключается в создании систем контроля, защиты и управления, собирающих и обрабатывающих весь объем информации о состоянии электрической сети, а также осуществляющих управление оборудованием в цифровом формате. Проект предусматривает разработку и внедрение на подстанциях оптических цифровых измерительных трансформаторов и комплексов цифровой аппаратуры нового поколения. Первый пусковой комплекс цифровой подстанции ФСК ЕЭС уже введен в строй в декабре 2010 года в Москве. Основное назначение экспериментальной цифровой подстанции - отработка различных инновационных технологий перед их внедрением на действующих энергообъектах ЕНЭС. Подстанция нового поколения обеспечивает высокую точность и единообразие всех измерений, а автоматизация позволяет снизить влияние человеческого фактора на работу сети, повысить ее надежность и снизить потери при транспортировке электроэнергии. Также снижается себестоимость энергии, сокращаются затраты на эксплуатацию.