«Smart Grid в высоковольтных сетях – это чисто российская интерпретация термина»

О том, что такое Smart Grid в понимании «Системного оператора» и как развитие Smart Grid повлияет на процесс управления энергосистемой России, портал SmartGrid.ru расспросил заместителя директора по управлению режимами компании Юрия Вишневского и заместителя главного диспетчера по режимам Владимира Дьячкова.

SmartGrid: Учитывая, что в России идет активная дискуссия по вопросам терминологии Smart Grid, разные участники рынка вкладывают в это понятие разные смыслы. Как понимает Smart Grid «Системный оператор»?

Юрий Вишневский: В первую очередь мы понимаем Smart Grid как развитие распределительной сети 20 кВ и ниже, связанное с качественным изменением составляющих ее элементов. А также технологии, существенно меняющие саму энергосистему – распределенная генерация, так называемый «умный» потребитель, использующий различные накопители энергии. Речь, конечно, идет не только об электрических аккумуляторах, но и о накопителях других типов, например, тепловых.

Владимир Дьячков: Это и есть западная концепция «умного» потребителя – потребителя, участвующего в регулировании режимов работы энергосистемы, то есть имеющего возможность на основании получаемой информации решать, потреблять ему сейчас электроэнергию или нет, или, напротив, продавать накопленные мощности в энергосистему.

ЮВ: Кроме того, под понятие Smart Grid европейцы подводят свою экологическую базу, гласящую, что использование возобновляемых источников энергии – это тоже составляющие концепции Smart Grid в широком понимании.

ВД: Система управления всей возобновляемой генерацией также относится к Smart Grid. 5 лет назад, когда эта концепция только начала активно развиваться, в Европе говорили, что Smart Grid – это условный «большой зонтик», под который можно поместить многие из современных разработок. Более того, в понимании европейцев Smart Grid’ом является и противоаварийная автоматика, эффективно применяемая в ЕЭС России продолжительное время.

SG: Видит ли «Системный оператор» проекты в ЕЭС России, которые можно отнести к Smart Grid?

ЮВ: Сфера интересов «Системного оператора» в части электрических сетей – это сети 110 кВ и выше, а на этих классах напряжения интерпретация термина Smart Grid – чисто российская специфика. Можно говорить о применении в энергосистеме различных устройств, способных наделить по сути пассивные элементы электрической сети характером активных, то есть управляемых.

Что такое пассивная электрическая сеть? В ЛЭП переменного тока, в трансформаторах существуют активная и реактивная составляющие сопротивления, которые и определяют естественное распределение потоков мощности. Чем выше сопротивление элемента в сложнозамкнутой схеме, тем ниже его загрузка. Регулирование потоков мощности выполняется путем реализации сложного комплекса мер – управления электрическими станциями, топологией сети и только в отдельных случаях – активными элементами в электрической сети. Самые распространенные из них – это устройства регулирования коэффициента трансформации трансформаторов и устройства компенсации реактивной мощности. Они изменяют только потоки реактивной мощности. Но есть устройства, позволяющие управлять перетоками активной мощности, например, специальные регулировочные трансформаторы, которые реализуются исключительно в высоковольтных сетях, потому что в сетях более низких классов напряжения очень трудно экономически обосновать их применение.

Основная пропагандируемая сейчас идея для магистральных электрических сетей заключается в следующем. Если сеть будет насыщена активными интеллектуальными устройствами, способными к различного вида регулированию, то не будет возникать проблем с управлением и можно существенно повысить эффективность функционирования сети. Но в нашем случае сначала надо развить саму сеть, которая из-за географических особенностей зачастую очень «слабая», и грамотно выбрать места для установки регулирующих устройств. «Системный оператор» поддерживает идею внедрения управляемых элементов и разработки новых методов управления ими.

ВД: Существует еще одна классификация для подобных устройств – FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System). Гибкие управляемые электропередачи переменного тока. Большинство технологий, которые сейчас активно внедряются в ЕЭС России, относится к этому классу. Сетевые компании уже делают пилотные проекты, кое-что из данных устройств уже применяется в виде типовых решений.

SG: Расскажите подробнее о действующих пилотных проектах и внедряемом оборудовании.

ВД: В первую очередь это управляемые шунтирующие реакторы – устройства, которые устанавливаются на подстанции и потребляют реактивную мощность. Еще 10 лет назад энергокомпании с опаской относились к установке управляемых реакторов, останавливая свой выбор на «классических» шунтирующих реакторах, коммутируемых дискретно, – либо «включен», либо «отключен». Но отключить такой реактор, работающий в сети 500 кВ, – значит одномоментно вывести из работы 180 МВт, при этом напряжение меняется на 10-13 кВ.

Позже в рамках пилотного проекта на одной из подстанций был установлен управляемый шунтирующий реактор, который включен постоянно, и посредством систем управления может менять свою реактивную мощность от 0 до 180 Мвар. Стало очевидно, что эффективность регулирования напряжения возросла и надежность электроснабжения увеличилась. Кроме того, с началом серийного производства управляемых шунтирующих реакторов его стоимость снизилась. В итоге сейчас в ЕНЭС установлено уже довольно много таких устройств.

Второй пример – внедрение статических тиристорных компенсаторов. Впервые такое устройство отечественной разработки было установлено на подстанции «Новоанжерская» в 2005 году. «Системный оператор» участвовал в разработке его алгоритма управления. Сегодня устройство успешно работает, однако массового тиражирования пока нет.

Еще одна разработка – вставки постоянного тока на полностью управляемых вентилях. Сейчас на подстанции «Выборгская» функционирует вставка постоянного тока между Россией и Финляндией. Это вставка старого образца на преобразователях тока. Современная мировая тенденция – сооружение вставок на преобразователях напряжения. Такую вставку планируется установить на подстанции «Могоча» и замкнуть с ее помощью связи между ОЭС Сибири и изолированно работающей в настоящее время ОЭС Востока. Проект реализуется, его окончание запланировано на 2014-2015 годы. Однако из-за недостаточно развитой сети пропускная способность этой вставки не будет превышать 200 МВт.

Также в ЕЭС России планируется внедрение современных устройств продольной компенсации. По сути это конденсаторы, которые включаются последовательно в линию электропередачи. Линия имеет преимущественно индуктивное сопротивление, и если в эту ЛЭП включить емкость, то можно снизить ее суммарное индуктивное сопротивление. Таким образом ЛЭП, имеющая физическую протяженность 500 км, по электрических характеристикам равна двухсотке или даже стокилометровой линии. Есть проект установки такого оборудования на линиях Саяно-Шушенская ГЭС – Новокузнецкая 500 кВ, также рассматривается вопрос по установке данного устройства на транзите 500 кВ Курган – Ишим – Восход.

Следующий пример – фазоповоротные устройства. Они устанавливаются в комплексе с трансформаторами и позволяют регулировать напряжение не только по величине, но и по фазе, тем самым меняя перетоки как активной, так и реактивной мощности. «Системный оператор» высказал свои предложения по рекомендуемым местам установки этих устройств, одним из которых является подстанция 750 кВ «Новобрянская».

ЮВ: Если подытожить, мы с большим вниманием относимся ко всем реальным проектам, и наша компетенция состоит в определении лучших мест для их реализации, где будет получен наибольший эффект от использования подобного оборудования.

SG: Существуют ли проекты по управлению сетями, перспективные с точки зрения «Системного оператора», но не пошедшие в тираж?

ЮВ: Еще в советское время существовала концепция развития электропередач постоянного тока. Ведь передача энергии постоянным током абсолютно с любой дискретностью управляема. Также была идея наложения сети постоянного тока на существующую сеть переменного тока с возможностью их одновременного совместного регулирования вместо существующего сейчас управления загрузкой сечений через воздействие на генерацию. К сожалению, эта теория не выдержала экономического обоснования. Сейчас передача постоянного тока используется только в виде вставок там, где работа энергосистем осуществляется несинхронно, исключая морально и физически устаревшую ППТ 800 кВ Волгоград – Донбасс, которая работает с очень ограниченной пропускной способностью. Можно упомянуть и устройства продольной компенсации, о которых уже говорилось.

SG: В чем, на Ваш взгляд, заключаются основные трудности при внедрении Smart Grid в России?

ЮВ: Проблемы проистекают исключительно из несопоставимого размера территорий. Площадь территории России и любого европейского государства различаются в разы. При этом количество подстанций, например, в Германии, почти такое же, как и в России. Соответственно, сеть у них весьма насыщенная и не требует развития, а у нас через всю Центральную и Восточную Сибирь тянется лишь две линии 500 кВ. Нам есть, что развивать в плане объектов генерации и электрических сетей, поэтому отвлечение серьезных финансовых ресурсов на Smart Grid выглядит менее обоснованным.

ВД: Специфика нашей энергосистемы – это необходимость передачи больших объемов электроэнергии на дальние расстояния. Для этого нужна сеть, хорошая, развитая, с большой пропускной способностью. У нас этого нет по объективным причинам – просто невозможно такую огромную территорию покрыть ЛЭП и подстанциями даже за 90 лет, прошедших с момента принятия плана ГОЭЛРО. Еще необходимо учесть пост-перестроечные времена, когда вложений в инфраструктуру практически не делалось. Процесс идет, линии строятся. Именно поэтому в насыщенной электрической сети США и стран Западной Европы можно обосновать установку «умных» устройств, которые будут перераспределять потоки мощности таким образом, чтобы сделать режим работы системы более экономичным, а в России места для эффективного применения подобных устройств должны быть увязаны с существующими обширными планами развития. При этом, конечно, в существующей ЕНЭС можно найти места установки современных устройств и «Системный оператор» принимает активное участие в данной работе. Но надо учитывать, что не любой интеллектуальный элемент надо относить к концепции Smart Grid в ее классическом понимании.

SG: Нужно ли стремиться к внедрению Smart Grid в европейском понимании или сначала необходимо решить текущие задачи обновления национального энергокомплекса?

ЮВ: Несмотря на многочисленные экономические обоснования, все признают, что идея Smart Grid реально стимулируется со стороны органов власти развитых стран. Она не самоокупаема и не будет самоокупаемой в ближайшем будущем. Однако таким путем, через нишу под названием Smart Grid, форсируется развитие технологий – распределенная генерация, аккумуляция тепла и электроэнергии, электромобили. Например, электромобиль абсолютно неотделим от концепции Smart Grid, потому что его популяризация подразумевает строительство инфраструктуры – сети электрозаправок, а также возможность использовать накопленную электроэнергию для снижения потребления в часы максимума или даже выдавать энергию в сеть. Развитие новых технологий, получение нового качества – вот идеи интеллектуализации энергетики и Smart Grid.

SG: У ФСК есть проект концепции интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью. Как, в Вашем понимании, он соотносится с концепцией Smart Grid?

ЮВ: Как уже было отмечено, понятие «Smart Grid» является обобщающим определением для многих инновационных технологий в энергетике. С точки зрения модернизации оборудования ФСК обладает наибольшими финансовыми ресурсами, однако в силу своей деятельности «отодвинута» от Smart Grid в его классическом понимании. В настоящее время компания действительно развивает проект концепции интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС), основные положения которой разрабатывались совместно с «Системным оператором». «Активная» в терминологии концепции – позволяющая регулировать, а «адаптивная» – управляемая по алгоритмам, обеспечивающим учет изменяющегося режима. В этом плане управляемые шунтирующие реакторы – прекрасный пример активно-адаптивного устройства, потому что с одной стороны они действительно регулируют, а другой стороны в процессе регулирования можно менять необходимые параметры регулирования.

SG: Если энергосистема будет насыщена интеллектуальными элементами, как это отразится на работе «Системного оператора»?

ЮВ: Любой активный регулируемый элемент позволяет легче достигать необходимых параметров режима. Чем больше технологий управления электроэнергетическим режимом в руках диспетчера, тем эффективнее управление.

ВД: В случае интеллектуализации энергосистемы появятся дополнительные инструменты, позволяющие не отключать потребителей в случае возникновения аварий и повысить надежность их энергоснабжения. Диспетчер будет знать, что у него в руках теперь не один-два элемента управления, а намного больше. Для «Системного оператора» это будет означать повышение качества оперативно-диспетчерского управления, а для потребителя – увеличение надежности электроснабжения.

SmartGrid.ru