Журнал Автоматизация и IT в нефтегазовой области




Главная arrow Полный архив arrow Статьи arrow Решения «Сименс» для создания интеллектуальной сети

Решения «Сименс» для создания интеллектуальной сети

11.08.2012 г.

В ближайшем будущем использование распределенной генерации для удаленных от основной электрической сети потребителей, либо для крупной промышленности станет нормой. Об этом говорят постоянно увеличивающийся
процент роста собственной генерации и удорожание электроэнергии, потребляемой из единой энергосистемы. Использование накопителей электроэнергии будет увеличиваться в связи с удешевлением их составных элементов, утверждается в статье ООО «Сименс», опубликованной в журнале АВИТЭ №6-2012.

Развитие промышленности, рост мегаполисов и числа возобновляемых источников изменили подход к передаче электроэнергии и требования, предъявляемые к электрической сети. Случаи масштабных аварий с
отключением электроэнергии в таких странах, как США, Бразилия, Канада показали, что традиционные системы не в состоянии справиться с новыми задачами. К предпосылкам появления интеллектуальных сетей можно отнести государственное регулирование в сфере возобновляемых источников энергии, интеллектуального учета, постоянно растущие цены на нефть:


  • дефицит традиционных источников энергии (истощение
    запасов ископаемого топлива, и, как следствие, удорожание традиционных способов
    производства энергии);.

  • неспособность традиционных сетей справляться с
    периодическим избытком мощности от возобновляемых источников энергии;

  • значительное развитие преобразовательной техники,
    появление полупроводниковых устройств нового поколения;

  • огромный скачок развития информационных технологий в
    последние десятилетия.

Все эти причины привели к появлению нового видения энергосистемы. Предполагается, что «умная» сеть должна иметь необходимые механизмы для интеграции и управления распределенной генерацией, обеспечивать
двусторонний обмен информацией и энергией, обладать развитыми средствами диагностики и самовосстановления, быть легко масштабируемой и т. д. .

Впервые термин «интеллектуальная сеть» прозвучал в 1998 г. Популярность он обрел в 2005 г. после публикации в журнале IEEE P&E Magazine (Вып. 3,№.5) статьи С. Массуд Амина и Брюса Ф. Волленберга «На пути к
Умной сети». Европейская технологическая платформа SmartGrid дает следующее определение интеллектуальным сетям: Интеллектуальные (умные) сети - это электрические сети, которые способны интегрировать деятельность всех вовлеченных участников: производителей, потребителей и выполняющих обе функции субъектов - для обеспечения устойчивости, экономичности и надежности поставок электроэнергии. Таким образом, умные сети - это не инновационное изобретение, это другой подход к функционированию и управлению сетью, в котором
сочетаются новейшие технологии с вовлечением потребителя в процесс управления энергосистемой. Интеллектуальная сеть основана на принципе двунаправленного движения электроэнергии и информации с активным участием потребителей в функционировании системы.

Основными задачами интеллектуальной сети, в соответствии с видением компании «Сименс», являются: рациональность, экономичность при проектировании и эксплуатации, надежность и безопасность, гибкость, готовность к будущим требованиям.

С точки зрения построения сети, все элементы
интеллектуальной сети можно разделить на 3 главные составляющие: основные
элементы (трансформаторы, выключатели, кабели, реле и т.д.), средства связи
(оптоволокно, высокочастотная связь, беспроводные средства связи и т.д.) и
приложения (SCADA, система управления данными, геоинформационная система и
т.д.). Четкое взаимодействие данных составляющих позволяет обеспечивать
надежную работу интеллектуальной энергосистемы. Компания «Сименс» предлагает
все элементы для построения такой сети, начиная от проектирования оптимальной
структуры сети, заканчивая приложениями для центра управления энергосетью. Создание
интеллектуальной сети должно начинаться с определения оптимальной структуры,
которая рассчитывается с помощью плана долгосрочного развития. Только такой
подход позволяет получить энергосеть, способную справляться с будущими
изменениями (например, вводом новых нагрузок) и оптимизировать инвестиционные расходы,
необходимые для строительства данной сети. Немаловажной частью является
использование силового оборудования, которое отвечает всем современным
требованиям и способно реагировать на управляющие сигналы. Причем, для
полноценной реализации всех технологий интеллектуальной сети необходимо
обеспечить дистанционное управление коммутационными элементами также и на
низкой стороне (0,4 кВ).

Применение современных технологий газоизолированных
подстанций позволяет сэкономить площадь за счет небольших габаритных размеров,
также это позволяет снизить издержки на обслуживание, так как оборудование
является практически необслуживаемым. Использование высокоскоростных
селективных защит и устройств автоматизации сети, наряду с простой структурой
сети делает работу защиты понятной, позволяет в автоматическом режиме
восстанавливать работу сети после аварий, дистанционно управлять элементами
сети и проводить их мониторинг. Средства автоматики обеспечивают наблюдаемость
и контроль всей сети, позволяют регулировать напряжение с помощью отпаек
трансформаторов, управлением нагрузкой и генерацией, содержащей
преобразовательные элементы, позволяют управлять накопителями электроэнергии,
автоматическими выключателями и другими элементами сети. Решения компании
«Сименс» представлены в области как полевого оборудования, так  и в области комплексных решений для
автоматизации электрической сети и программного обеспечения для диспетчерского
центра. Интеллектуальный учет, который чаще всего ассоциируется с понятием
«интеллектуальная сеть» является неотъемлемым его элементом. Интеллектуальный
учет состоит из трех основных компонентов - непосредственно счетчик, система
связи и система обработки данных. Система обработки данных Energy IP,
предлагаемая компанией «Сименс», является универсальной системой, которая может
быть масштабирована на большое количество потребителей. Данная система
позволяет применять большое количество приложений как для потребителей
(управление спросом, визуализация потребления, и др.), так и для
эксплуатирующей компании (оценка состояния, электронный биллинг, и т.д.). Также
возможна обработка данных других энергоресурсов (вода, тепло, газ). Кроме того
оценивание состояния и расчет установившихся режимов может быть осуществлен с
использованием данных системы Energy IP и программного обеспечения PSS®SINCAL. ПО PSS®SINCAL позволяет рассчитывать режимы,
токи короткого замыкания, оптимизировать электрические режимы, минимизировать
потери, определять точки секционирования сети на основе телеизмерений,
полученных из системы обработки данных.

Система Energy IP была внедрена и используется в
различных странах мира - США, Германия, Австрия, Канада, Швеция и других. К
сожалению, на данный момент примеров использования данной системы в России пока
что нет. Способ передачи измерительной информации зависит от требований и нужд
заказчика и может быть организован различными методами. Например, данные от
измерительного устройства до концентратора могу быть переданы с помощью PLC,
беспроводной передачей (частные частоты), беспроводной связью (общественные
сети 2/3/4G). Важной частью интеллектуальной сети является создание единого
диспетчерского центра. В данном центре должно быть интегрировано все управление
сети. Центр должен быть способен обрабатывать данные, получаемые со всех
приборов учета, производить мониторинг состояния активов, составлять прогноз
нагрузки и генерации и управлять ими.

Для каждой из функций компания
«Сименс» разработала свое решение. Одним из таких приложений для диспетчерского
центра является продукт компании «Сименс» Decentralized Energy Management
System (DEMS) - решение по автоматическому управлению энергией, полученной из
разных источников. Работа систем с различными источниками электроэнергии и ее накопителями
требует специального подхода к управлению такой энергосистемой. DEMS - решение, предлагаемое
компанией «Сименс», позволяет управлять в автоматическом режиме децентрализованными
электростанциями, а также энергией, получаемой из разных источников. С помощью
данной системы все децентрализованные генерирующие узлы могут быть
объединены в единую интеллектуальную сеть, управление которой может
осуществляться централизованно, контролируя и оптимизируя работу системы, как
по экономическим, так и по экологическим параметрам.

Система DEMS
содержит в себе несколько различных компонентов. Компонент планирования
прогнозирует генерацию на возобновляемых источниках генерации и потребление
произведенной электроэнергии. На основе этих данных можно составить
оптимизировать генерацию и потребление, снизив при этом издержки. При
возникновении отклонений от плана, система способна компенсировать
непредвиденные отклонения. В данном компоненте рассчитываются краткосрочные,
среднесрочные и долгосрочные режимы планирования, что позволяет наиболее
оптимально использовать ресурсы системы.

Система учета всех ресурсов позволяет оптимизировать
расход электричества, тепловой энергии, газа и других источников.
Интеллектуальный контроль за ресурсами позволяет гибко реагировать на изменение
в потребностях генерацию Описываемая система является модульной и позволяет
использовать необходимые в конкретном случае модули. Также DEMS является расширяемой системой,
которая позволяет широкомасштабное использование концепций децентрализованной
генерации. Программное обеспечение построено в соответствии со стандартами
приложений Windows. Функции контроля и управления реализуются в Windows
приложении WinCC, специально разработанном компанией Siemens. Система позволяет
гибко управлять ресурсами предприятия или энергосистемы, учитывая в качестве
входных данных различные параметры, такие как погода, прогноз нагрузки,
генерации и даже финансовые показатели, производя оптимизации расхода топлива в
реальном времени.

Внедрение технологий «интеллектуальной сети», в рамках
повышения энергоэффективности, является основным фактором устойчивого развития
промышленности. Развитие данного направления активно поддерживается на
государственном уровне. На данном этапе развития интеллектуальных сетей в
России очень важными факторами являются:


  • государственный интерес и финансирование,

  • развитие взаимодействия в рамках технологической
    платформы Smart Grids,

  • создание национальных стандартов и их согласованность с
    мировыми практиками,

  • формирование законодательной базы,

  • активное участие естественных монополий (ФСК ЕЭС, холдинг
    МРСК),

  • привлечение в качестве партнеров крупных мировых компаний
    с опытом реализации проектов в сфере умных сетей.

Компания «Сименс» ведет активную деятельность в области
умных сетей в России. В данный момент на стадии реализации находится проект по
внедрению интеллектуальных электрических сетей в селе Успенское Тюменской
области, разработанный компанией «Сименс» совместно с ОАО «Тюменьэнерго».
Проект включает создание концепции адаптации технологий интеллектуальной сети
для условий России. Результаты проекта выявили значительный потенциал для
повышения основных показателей потерь, надежности, качества электроэнергии. Важность
развития направления «Интеллектуальных (умных) сетей» осознается и
поддерживается государственными корпорациями - 
холдингом МРСК и Федеральной Сетевой Компанией. В своих программах
инновационного развития эти компании показывают свою нацеленность на реализацию
технологий интеллектуальных сетей.

На сегодняшний день интеллектуальные сети - это
реальность для стран Запада и ближайшее будущее для России. Современные условия
состояния энергосистемы (высокая изношенность оборудования, высокий уровень
потерь, низкое качество электроэнергии) открывают возможность ее модернизации с
учетом западного опыта и могут вывести энергоснабжение на качественно новый
уровень. К тому же создание интеллектуальной сети позволяет достигать
существенной экономии средств на эксплуатационные расходы. Бесспорно, что в
полной мере почувствовать преимущества интеллектуальных сетей можно будет
только с увеличением использования возобновляемых источников энергии. В данный
момент в России чуть больше 1% возобновляемой генерации. К 2020 г. согласно
«Стратегии 2020» уровень использования возобновляемой энергии должен
увеличиться до 4,5% от общей генерации. К тому же, распределенной генерацией
активно интересуется энергоемкая промышленность, так как в некоторых случаях,
по данным Системного Оператора, крупные потребители предпочитают строить
собственную генерацию вместо покупки электроэнергии из сети.


Таким образом, потребность в использовании технологий интеллектуальной сети существует
 

Тематические новости

Подпишитесь на нашу рассылку:

  Выставки и Конференции

Журнал - Автоматизация и IT в энергетике. Звоните по телефону (495) 221-09-38, info@avite.ru
Адрес: 119002, г.Москва, Калошин пер., д.2/24, стр.1-2, оф.19