Интеллектуальные электрические сети

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Северский технологический институт - филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования.

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МИФИ»

Кафедра ЭиАФУ

Отчет по учебной практике

Интеллектуальные электрические сети

Студент группы Д-272 Гриценко И.В.

Руководитель: Старший преподаватель

Мельничук О.В.

Северск 2013

Содержание

Введение

1. Принцип работы Smart Grid

2. Предпосылки

3. Энергокластерная экономика интеллектуальной сети

4. Новые технологии для интеллектуальной сети

5. Перспективы развития интеллектуальных сетей

6. Ожидаемые результаты от внедрения Smart Grid

Заключение

Литература

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. Казалось бы, что этот «велосипед» изобретут еще не скоро, но отнюдь! 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.

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. Предпосылки

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.

3. Энергокластерная 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.

На цифровых подстанциях установлены высоковольтные цифровые измерительные оптические трансформаторы тока и напряжения, многофункциональные приборы измерений и учета, система синхронизации, новая система отображения и управления подстанцией. Сегодня ОАО «ФСК ЕЭС» работает над внедрением сетевого накопления энергии на базе подстанций 220 кВ «Псоу» (Сочи) и 330 кВ «Волхов-Северная» (Санкт-Петербург). И все же для того, чтобы электроэнергетическая система начала работать как единая интеллектуальная система, недостаточно внедрения отдельных «умных» сегментов на объектах ЕНЭС. Чтобы все технологии заработали как единое целое, в ФСК готовы создать единое информационно-технологическое пространство на отдельных территориях - так называемые энергокластеры. Энергокластер представляет собой предприятие генерации и транспортировки энергии, а также компании, осуществляющие услуги в области инжиниринга, энергосервиса, энергетического машино- и приборостроения, образовательные учреждения.Они обеспечат энергоснабжение Эльгинского месторождения и порта Ванино. К концу 2012 года ФСК создаст условия для обеспечения комплекса электроэнергией в объеме 83 МВт, а к концу 2014 года - 134 МВт. Будут построены три подстанции 220 кВ, две линии электропередачи 220 кВ протяженностью 268 км каждая. В рамках пилотных проектов будет реализовано внедрение в стандартную автоматизированную систему управления технологическими процессами подстанций систем с использованием оптоволоконных кабелей для передачи оцифрованной информации. Это повысит надежность электроснабжения, сгладит графики нагрузки сетей и позволит контролировать основные параметры транзита электроэнергии в режиме реального времени. В ФСК сформированы предложения по созданию энергокластеров интеллектуальной электрической сети в ОЭС Северо-Запада и ОЭС Волги. Точные параметры будущих проектов пока не разглашаются.

4. Новые технологии для интеллектуальной сети

В списке потенциальных заслуг «умных» сетей немало пунктов: до 30% повысится пропускная способность воздушных линий электропередачи и надежность энергоснабжения потребителей, появится возможность на 25-30% сгладить графики нагрузки за счет использования электросетевых накопителей энергии большой мощности, применение новых материалов и технологий для строительства подстанций позволит сократить площади, занимаемые электросетевыми объектами. При этом сами накопители будут основаны на сверхпроводящих, индуктивных технологиях. К слову, во многих странах - Южной Корее, Китае, Австралии, Мексике - программы разработки и внедрения сверхпроводниковых технологий приняты на государственном уровне. Дальше всех в разработке этого проекта продвинулись США, где проект исследования сверхпроводимости имеет мощный фундамент 20-летних разработок, финансируемых Министерством энергетики и частными компаниями. На его основе уже функционируют высокотемпературные сверхпроводниковые (ВТСП) кабели в трех энергетических системах США.

ФСК также ведет разработку и тестирование технологий на высокотемпературной сверхпроводимости. В конце 2009 года компания успешно завершила испытания первой в стране высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии длиной 200 м на напряжение 20 кВ.В условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации, было получено подтверждение соответствия характеристик ВТСП кабельной линии всем требованиям, заложенным при ее разработке. После успешных испытаний с помощью этой технологии предполагается организовать энергоснабжение ряда районов Москвы и Санкт-Петербурга. «Применение сверхпроводящих кабельных линий позволит существенно сократить потери электроэнергии, позволит обеспечить передачу больших потоков мощности при обычных габаритах кабеля, увеличить срок эксплуатации кабельных линий, повысить уровень их пожарной и экологической безопасности, уменьшить площадь земель в мегаполисах, отчуждаемых под строительство энергообъектов».

При помощи интеллектуальной сети решится, наконец, и проблема эффективности функционирования электросетевого комплекса: на 25% снизятся потери электроэнергии при ее передаче, что позволит экономить 34-35 млрд. кВт/ч в год (эта цифра эквивалентна годовой выработке электростанцией мощностью 7,5 ГВт). Заодно будет обеспечен и сопутствующий экологический эффект - снизится количество сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу. Наконец, суммарный эффект для экономики России в результате реализации проекта «интеллектуальные сети» составит до 50 млрд. рублей.

По словам директора Института систем энергетики РАН Николая Воропая, возможности интеллектуальной сети, в частности - мониторинга и прогнозирования режимов и управления ими, позволят заметно повысить эффективность и адаптивность противоаварийного управления электроэнергетическими системами.

«Американцы обсуждают и футуристические проекты, - говорит член комитета по стратегии при совете директоров ОАО «ФСК ЕЭС» Владимир Дорофеев. - Например, предлагают покрыть всю территорию страны равномерной сетью сверхпроводящих линий электропередач так, чтобы генераторы и потребители энергии размещались там, где им удобно». Однако академик РАН Алексей Макаров добавляет, что «такая сверхпроводящая «медная доска», возможно, снимет все сегодняшние проблемы, но наверняка породит новые, и неизвестно, сколько будет стоить поиск их решений».

Ценность проекта интеллектуальных сетей не только в повышении энергетической и экономической эффективности энергосистемы России. Важно и то, что проект способен привести страну к следующему этапу - преодолеть привычный путь ресурсного развития и сделать шаг к практической модернизации.

5. Перспективы развития интеллектуальных сетей

Интеллектуальные электросети имеют огромный потенциал, и эксперты прогнозируют хорошие результаты их внедрения. Согласно отчету Европейской комиссии «Smart Grid projects in Europe: lessons learned and current developments», опубликованному в июне 2011 года, объемы инвестиций в проекты интеллектуальных сетей составят: в Европе - 56,5 млрд евро до 2020 года; в США - от 238 до 334,5 млрд евро до 2030 года; в Китае - 71 млрд евро до 2020 года. Число проектов по «умным» сетям и электромобилям в Европе, США и Азии растет с каждым годом. Постепенно сети начинают использоваться в России и СНГ.

Евросоюза прогнозируется снижение вредных выбросов в атмосферу на 20%. Благодаря внедрению интеллектуальных сетей к 2020 году в странах На столько же планируется сократить объем энергопотребления. Ожидается, что энергоснабжение через стимуляции инновационных проектов Евросоюз возмещает половину их бюджета компаниям-пионерам. США намеревается увеличить инвестиции в интеллектуальные сети и уже через три года пользоваться ими в два раза активнее. По расчетам американских специалистов, за 20 лет использования интеллектуальных электросетей экономия может составить порядка 48 млрд долларов (уже за вычетом инвестиций в «умные» сети). Европейские страны рассчитывают на ежегодное сбережение около 7,5 млрд евро.

Использование интеллектуальных сетей особенно актуально в современной России. По мнению экспертов, энергетическая система страны изношена до 70%. Потенциально «умные» сети могут эффективно решить назревшие проблемы благодаря стабильности, удобству использования на больших территориях и снижению потерь с помощью систем энергоконтроля. Сегодня на стадии разработки находится несколько перспективных проектов по внедрению интеллектуальных энергосетей в России. В частности, идет формирование новой технологической платформы для интеллектуальной энергетической системы по заказу Министерства энергетики. Особый интерес представляет создание инфраструктуры «Сколково» с участием интеллектуальных сетей и использование технологии в будущих проектах фонда. В результате всего комплекса мер потребление энергии в России может снизиться на 40%.

Что такое интеллектуальные сети Smart Grid ? На сегодняшний день нет единого определения этой технологии. В разных странах существует свое определение.

Например, Минэнерго США определяет интеллектуальную сеть как полностью автоматизированную систему, обеспечивающую двусторонний поток электроэнергии и информации между энергообъектами повсеместно.

Евросоюз дает следующее определение. Smart Grid - это электрические сети, удовлетворяющие требованиям энергоэффективного и экономичного функционирования энергосистемы за счет скоординированного управления и при помощи двусторонних коммуникаций между элементами электросети, электростанциями, аккумулирующими источниками и потребителями.

Основными принципами, на которых базируется технология «Smart Grid» являются наблюдаемость, автоматизация, контролируемость, интеграция.

По общему правилу, концепция Смарт Грид включает в себя следующие элементы:

- обеспечение автоматизированного учета энегоресурсов;

- интеллектуальная защита;

- включение в сеть распределенной генерации энергии альтернативных источников;

- использование электромобилей.

6. Ожидаемые результаты от внедрения Smart Grid

1) наиболее эффективное использование энергоресурсов;

2) вывод сетевого хозяйства из кризисной ситуации за счет замены устаревшего оборудования;

3) уменьшение потерь электроэнергии, значительная ее экономия;

4) снижение времени аварийного отключения; повышение эффективности загрузки электросетевого оборудования;

5) повышение объема транзита электроэнергии на 15-20% без строительства новых сетевых объектов;

6) снижение затрат на производство энергии;

7) снижение стоимости коммунальных услуг;

8) использование альтернативных источников энергии;

9) уменьшение влияния объектов энергетики на экологию (сокращение выбросов CO2 в атмосферу;

10) обеспечение модели двухсторонней связи с потребителем;

11) выявление хищений электроэнергии, повреждений оборудования и своевременное их устранение.

На сегодняшний день наиболее активно технология Smart Grid развивается и распространяется в Дании. Это связано с тем, что в этой стране значительное количество энергии поступает из альтернативных источников (20% от общего объема энергии составляет ветряная).

В некоторых штатах США проводились исследования по вводу "интеллектуальных" сетей. В результате снизились пиковые нагрузки на электросеть. В среднем на 10% уменьшились счета за электричество, при этом его стоимость увеличилась на 15%.

С 2007 года создание системы Smart Grid - один из национальный приоритетов Соединенных Штатов. По некоторым оценкам использование системы Smart Grid к 2020 году позволит США сэкономить около 1.8 трлн. долл. за счет снижения потребления энергии и повышения надежности.

Однако, в сравнении с другими державами, США находится на втором месте по капиталовложениям в Smart Grid (7 092 млн.дол). На первом месте - Китай (7 323 млн.дол.США), на третьем - Япония (849 млн.дол США).

В Европе предусмотрено финансирование программ по распространению "умных" сетей в размере 750 млрд. долл. в течение 30 лет.

В России наблюдается повышенный интерес к рассматриваемой технологии. Для обозначения данной технологии используется термин «активно-адаптивная сеть», которую в России определяют, как технологию самодиагностики, анализа и отчета, созданную для повышения надежности работы оборудования, возможности контролировать его на расстоянии.

По мнению экспертов, на первом этапе в России возможна реализация только принципов наблюдаемости, автоматизации. Это означает, что, в первую очередь, будут внедрены информационные технологии (автоматический учет, телемеханика, системы защиты и т.п.). Далее - цифровые подстанции, оборудования FACTS (гибкие системы передачи переменного тока).

За внедрение активно-адаптивной сети в России отвечает ОАО «Федеральная сетевая компания Единой Энергетической Системы» (ОАО «ФСК ЕЭС»).

На сегодняшний день в различных регионах РФ идет реализация ряда пилотных проектов по внедрению элементов интеллектуальной сети. Например, это замена ламп накаливания на энергоэффективные световые устройства; установка интеллектуальных приборов учета электроэнергии и т.п.

Интересный вариант нетрадиционного освещения придумали в Тайване. Национальный университет Чэнь Кун и Академия наук Тайваня разработали следующую технологию освещения улиц под названием природная флуоресценция. Ученые имплантировали биосветодиоды в листья растений. Хлорофилл, фотосинтетический пигмент, который придает листьям их характерный зелёный цвет, известен своей способностью поглощать определённые длины волн света. Но при неких обстоятельствах хлорофилл и сам может светиться: при воздействии света с длиной волны около 400 нм он становится красным. Проблема в том, что фиолетовый свет взять неоткуда, особенно ночью. Решением стали наночастицы золота. При коротких длинах волн, невидимых человеческому глазу, они возбуждаются и начинают светиться фиолетовым. Этот свет попадает на близлежащие молекулы хлорофилла и возбуждает их, в результате чего хлорофилл начинает производить красное сияние. Работоспособность идеи была доказана только на водном растении Bacopa caroliniana.

Студентам Кембриджского университета (Великобритания) удалось получить генетически модифицированных светлячков и морскую бактерию Vibrio fischeri, в организме которых производство светящихся ферментов идёт стахановскими темпами. Студенты научились получать самые разные цвета. В результате бактериальная колония размером с винную бутылку даёт достаточно света для чтения. Было подсчитано, что организмам потребуется всего 0,02% энергии, полученной в ходе фотосинтеза, для создания конкуренции нынешнему уличному освещению.

На рынке существует множество компаний, занимающихся разработкой технических решений для интеллектуальной электроэнергетики. Преимущественно, это зарубежные компании, которые наряду с продажей технических решений для интеллектуальных сетей в России ведут так называемую «просветительскую» работу по внедрению данной технологии.

Однако, проводимые мероприятия больше направлены на техническое перевооружение объектов электроэнергетики, модернизацию основных фондов. Но нужно понимать, что Smart Grid - это концепция инновационного преобразования электроэнергетики в целом, а не отдельных ее функциональных или технологических сегментов

С точки зрения Министерства энергетики США, интеллектуальным сетям (Smart Grid) присущи следующие атрибуты [2]:

способность к самовосстановлению после сбоев в подаче электроэнергии;

возможность активного участия в работе сети потребителей;

устойчивость сети к физическому и кибернетическому вмешательству злоумышленников;

обеспечение требуемого качества передаваемой электроэнергии;

обеспечение синхронной работы источников генерации и узлов хранения электроэнергии;

появление новых высокотехнологичных продуктов и рынков;

повышение эффективности работы энергосистемы в целом.

По мнению Европейской Комиссии, занимающейся вопросами развития технологической платформы в области энергетики, Smart Grid можно описать следующими аспектами функционирования:

Гибкость. Сеть должна подстраиваться под нужды потребителей электроэнергии.

Доступность. Сеть должна быть доступна для новых пользователей, причём в качестве новых подключений к глобальной сети могут выступать пользовательские генерирующие источники, в том числе ВЭИ с нулевым или пониженным выбросом CO2.

Надёжность. Сеть должна гарантировать защищённость и качество поставки электроэнергии в соответствии с требованиями цифрового века.

Экономичность. Наибольшую ценность должны представлять инновационные технологии в построении Smart Grid совместно с эффективным управлением и регулированием функционирования сети.

В России идея Smart Grid в настоящее время выступает в качестве концепции интеллектуальной активно-адаптивной сети, которую можно описать следующими признаками:

насыщенность сети активными элементами, позволяющими изменять топологические параметры сети;

большое количество датчиков, измеряющих текущие режимные параметры для оценки состояния сети в различных режимах работы энергосистемы;

система сбора и обработки данных (программно-аппаратные комплексы), а также средства управления активными элементами сети и электроустановками потребителей;

наличие необходимых исполнительных органов и механизмов, позволяющих в режиме реального времени изменять топологические параметры сети, а также взаимодействовать со смежными энергетическими объектами;

средства автоматической оценки текущей ситуации и построения прогнозов работы сети;

высокое быстродействие управляющей системы и информационного обмена.

На основе указанных признаков можно дать достаточно чёткое определение интеллектуальной сети как совокупности подключённых к генерирующим источникам и электроустановкам потребителей программно-аппаратных средств, а также информационно-аналитических и управляющих систем, обеспечивающих надёжную и качественную передачу электрической энергии от источника к приёмнику в нужное время и в необходимом количестве.

На уровне концептуальных отечественных документов можно определить предпосылки к развитию отечественной интеллектуальной энергетики.

Согласно “Энергетической стратегии России на период до 2030 года” в качестве приоритетных направлений научно-технического прогресса в электроэнергетике выделяются следующие [5]:

создание высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети - Smart Grid);

использование низкотемпературных сверхпроводниковых индукционных накопителей электрической энергии для электрических сетей и гарантированного электроснабжения ответственных потребителей;

широкое развитие распределенной генерации;

развитие силовой электроники и устройств на их основе, прежде всего различного рода сетевых управляемых устройств (гибкие системы передачи переменного тока - FACTS);

создание высокоинтегрированного информационно-управляющего комплекса оперативно-диспетчерского управления в режиме реального времени с экспертно-расчётными системами принятия решений;

создание высоконадёжных магистральных каналов связи между различными уровнями диспетчерского управления и дублированных цифровых каналов обмена информацией между объектами и центрами управления;

создание и широкое внедрение централизованных систем противоаварийного управления, охватывающих все уровни Единой энергетической системы России;

создание автоматизированных систем управления спросом на электроэнергию;

создание водородных систем аккумулирования энергии и покрытия неравномерностей графика нагрузки.

Подтверждением намерений строить и развивать в России интеллектуальную энергетику служит утверждение приоритета данного направления на уровне Президента и Правительства, а также включение расходов на “интеллектуализацию сетей” в инвестиционную программу ОАО “ФСК ЕЭС”. Очевидно, что на концептуальном уровне кардинальных противоречий между западным и отечественным взглядом на развитие интеллектуальных сетей нет.

Заключение

Итак, мы видим концептуальные определения интеллектуальной сети, указывающие на важную роль Smart Grid в дальнейшем технологическом, экономическом и экологическом развитии общества. Помимо решения задач снижения нагрузки на окружающую среду, уменьшения энергетического дефицита за счёт использования возобновляемых источников энергии, повышения качества и надёжности работы энергосистемы в концепциях интеллектуальных сетей прослеживается ещё один очень важный аспект: Интеллектуальные сети является катализатором экономического подъёма. Реализация положений данной концепции будет подразумевать развитие инновационных технологий, расширение масштабов производства высокоинтеллектуальной продукции, более интенсивное применение электрической энергии в транспортной инфраструктуре (использование автомобилей с электродвигателями), развитие новых рыночных отношений с привлечением в энергетику потребителей в качестве активных игроков рынка (возможность продавать электроэнергию, используя локальные генерирующие источники). Благодаря реализации концепции интеллектуальных электрических сетей человечество вступит в новую фазу существования, которая будет характеризоваться гармоничным взаимодействием с окружающей средой, улучшением качества жизни и общим экономическим подъёмом. Выглядит амбициозна, но отнюдь не фантастично. И едва ли это противоречит отечественным взглядам на развитие энергетики и страны в целом.

интеллектуальная электрическая сеть

Литература

1)Волобуев В.В. Что такое Smart Grid? Каковы перспективы развития технологий Смарт Грид в России? -- www.rsci.ru.

2)Егоров В., Кужеков С. Интеллектуальные технологии в распределительном электросетевом комплексе. -- «ЭнергоРынок», 2010, № 6.

3)http://www.smartgrid.ru/tochka-zreniya/avtorskie-kolonki/smart-grid-sozdaet-energetiku-novogo-obrazca/

4)http://venture-biz.ru/energetika-energosberezhenie/290-intellektualnye-seti

5)http://market.elec.ru/nomer/33/intellektualnye-seti-novye-perspektivy/

Размещено на Allbest.ru