Энергетика застряла во вчерашнем дне, но ненадолго

Речь идет о реализации в нашем городе проекта «Цифровая РЭС». Потенциальная же область применения цифровых РЭС – весь мир.

Севастополю – самые современные технологии

Авторам проекта, как подчеркивало агентство Rambler News, удалось создать готовую к тиражированию в России и за рубежом бизнес-модель и разработать такие стандарты функционирования сетевой энергокомпании, которых требует современный технологический уклад и которые позволят не на словах, а на деле создать энергетику будущего.

Комментируя эту новость, один из соруководителей Энерджинет Алексей Чалый подчеркнул: проект «Цифровая РЭС» уже реализуется в Калининградской и Новгородской областях, однако в Севастополе его предстоит вывести на иной уровень:

«В Севастополе будут дополнительно использованы новые цифровые технологии управления – такие, как адаптивные коммутационные аппараты и мастер-станция диспетчерского управления, использующая элементы искусственного интеллекта».  

Что стоит за словами об энергетике будущего, конечно, понятно не всем.

И  в прошлом году мы пытались рассказать об этом своим читателям. А сегодня хотим познакомить их со статьей на эту тему Дмитрия Дробницкого, которая была опубликована на сайте «Русская Idea».  

Это вторая часть  исследования, которое автор посвятил проблемам современной энергетики и путям их решения, которые предлагает Национальная технологическая инициатива.

Речь в статье идет о том направлении НТИ, которое связано с созданием сетей нового поколения, то есть так называемых «умных сетей» (Smart grid). Ее трудно назвать «статьей для чайников» - она  написана  для более подготовленных людей, однако среди севастопольцев, мы уверены, таких немало.

Для тех же, кто лишен возможности читать длинные тексты, предлагаем сжатый (в два раза) пересказ статьи Дробницкого.

Майнинг-ферма

Майнерам нужно столько же, сколько Аргентине

Начинается статья с констатации неоспоримого факта: мир стоит на пороге больших перемен и нуждается в новой энергетике. Старая представляет собой организм, отягощенный множеством возрастных болезней и проблем.

В их числе есть и довольно неожиданные – например, характерный для развитых стран избыток генерирующих мощностей, в конечном итоге, как это ни парадоксально, препятствующий экономическому развитию. У этого избытка есть свои причины, их много, и они разные, но сейчас не о них.

Проблема эта,  по мнению автора статьи, временная: во всем мире энергопотребление неуклонно растет и, по мере развития индустриальных и бытовых технологий, будет расти еще более впечатляющими темпами.

«Одна только обработка данных может к 2040 году потребовать всех мощностей, которые имеются сегодня в распоряжении человечества. Эти расчеты мы приводили в первой части исследования. Но вот совсем «безумный» пример. По данным аналитиков Morgan Stanley, только энергопотребности майнеров криптовалют в 2018 году могут превысить потребление электричества такой страны, как Аргентина», - сообщает автор.

Не меньший сюрприз готовит и рынок электромобилей. И мнение скептиков здесь мало что значит: даже если темпы роста этого рынка останутся неизменными, «зарядка батарей новых транспортных средств будет «стоить» миру в киловатт часах «еще одной Аргентины» к 2025 году». Ну а если вырастут…

Плюс неудержимое стремление людей к комфорту: лет 50 назад наши родители ужаснулись бы, увидев, какое количество электроэнергии способны «сожрать» кондиционер, широкополосный интернет или теплые полы.

Плюс появление все более энергозатратных технологий,  плюс «рассредоточение» в пространстве и во времени рабочих мест, которые больше не концентрируются на крупных предприятиях,  и множество других факторов.

Все это ставит перед поставщиками электроэнергии простую и ясную задачу: обеспечить потребности потребителя там, тогда и таким образом, как и когда ему необходимо.

«Электроснабжение не может более осуществляться «по старинке» — только там, куда его дотянул монополист-поставщик и только в тех объемах и по той цене, которые такой поставщик предлагает.

А это значит, что энергетика больше не может жить в парадигме начала-середины XX века.

Эта отрасль теперь - не просто провода и мощности. Это технология удовлетворения структурно сложного спроса. И по уровню этой сложности — не побоюсь этого слова, «капризности» потребителя — можно судить как об уровне развития индустрий, так и благоприятности среды обитания человека», - подчеркивает Дробницкий.

Энергетику штормит

Однако до недавнего времени назвать эту задачу ясной можно было по единственной причине: было очевидно, что она должна быть исполнена во что бы то ни стало. Оставался вопрос – как ее решить.

Сегодня энергетикам зачастую приходится решать вопросы более прозаичные – например, как справиться с отключениями электроэнергии, вызванными внезапными и далеко не всегда предсказуемыми (увы, сегодня это так) пиковыми нагрузками, которых не выдерживают распределительные сети старого поколения.

Причем глубоко ошибается тот, кто считает, что отключения происходят лишь в российской глубинке.

Автор статьи приводит полуанекдотический пример: 10 января 2018 года посетители ежегодной выставки электронных товаров и электротехники CES-2018 в Лас-Вегасе внезапно оказались в темноте и вынуждены были пробираться к выходу при свете своих гаджетов.

Простых решений эта проблема не имеет, к тому же усугубляется с каждым годом.

По заключению Управления энергетической информации (EIA) министерства энергетики США, в наиболее развитых штатах разница между  значениями средней и пиковой нагрузки постоянно растет, а пики  становятся все менее предсказуемыми и все более резкими.

 Причем приложить к этому руку может кто угодно: достаточно всего лишь включить 3D-принтер. Только представьте:  изготовление металлического объекта методом 3D-печати в расчете на грамм требует в сто  раз (!) больше энергии, чем литье или механическая обработка металла!

Работает 3Dпринтер

Нарастающий разрыв между  значениями пиковой и средней нагрузок может выйти потребителю боком не только потому, что потребитель может остаться «обесточенным» в любую минуту.

Ему еще предлагают и заплатить за это: министерство энергетики США, например, подчеркивает, что ситуация « негативно сказывается на прибыльности операторов сети и генерирующих компаний». После чего приходит к железному выводу о «необходимости повышения платы за мощности», которые востребованы лишь в часы пик и простаивают в остальное время.

Для России эта тема тоже не нова.

«С 2012 года на правительственном уровне всерьез обсуждался вопрос о введении для промышленных потребителей платежей за так называемый сетевой резерв. Определялся этот резерв по-разному — и как разница между заявленной пиковой нагрузкой и реально потребленной электроэнергией, и как объективно необходимый резерв мощности для обеспечения определенных групп потребителей. В 2016 году было принято решение (видимо, пока временное) не вводить плату за резерв, поскольку это пагубно сказалось бы на развитии обрабатывающих производств… Но по мере того, как в нашей стране… будет расти разрыв между пиковой нагрузкой и средней — вопрос почти наверняка снова будет поставлен», - пишет автор статьи.

Вряд ли стоит говорить, что для экономического развития страны такой путь губителен.

И осознание, что мы оказались в замкнутом круге, делает необходимость создания новой энергетики очевидной для всех разумных людей.

При этом важная роль в ней отводится потребителю, который всегда рассматривался как статист и активного участия в формировании рынка электроэнергии не принимал. Максимум, что он мог сделать, - это претендовать на получение электроэнергии. Но рассказать поставщику о своих реальных потребностях и чаяниях, о том, когда и сколько ему этой электроэнергии нужно и какой тарифный план он предпочел бы – ни-ни!

Совсем иначе относятся к своему клиенту интернет-провайдеры или операторы сотовой связи. Энергетика же, увы, застряла во вчерашнем дне.



Но ненадолго: на помощь человеку спешат программные алгоритмы, широко использующиеся в других отраслях (от майнинга криптовалют до управления производством). Они, уверен автор, способны  снять если не все, то очень многие проблемы, связанные с новой структурой потребления электроэнергии.

Больше не статисты

Вернемся к месту потребителя в новой энергетике: свою важную роль, по мнению экспертов, он рано или поздно отвоюет, даже если ему усиленно сопротивляться.

Все то, что мало применимо или совсем не реализуемо в промышленных масштабах (будь то солнечные батареи или аккумуляторы для надежного хранения электроэнергии), вполне может быть взято на вооружение армией рядовых граждан.

Самый передовой на сегодняшний день прототип проточного аккумулятора, созданный в Национальном университете Сингапура, потребовал бы более миллиона литров электролита, чтобы снабжать десятую часть Москвы электроэнергией в течение часа (!).

В итоге вместо платы за избыточные мощности потребитель рискует платить «за содержание и амортизацию гигантского парка аккумуляторов».

А ведь аккумуляторы — это далеко не все, что потребуется: нужны будут выпрямители для зарядки батарей, инверторы для подачи переменного тока в сеть…

Одним словом, забудьте.

Зато в частном доме такая проточная батарея объемом 50 л вполне уместна и способна защитить хозяев дома от внезапных отключений или дороговизны электроэнергии в пиковые часы (а места,  где введены дифференцированные тарифы для разного времени суток, на планете есть, и в будущем их станет больше).



То же самое и с солнечными батареями – в частном доме или на небольшом производстве от них только польза. Но «возможность маневра» потребитель не теряет даже без всего вышеупомянутого. Нужно лишь выработать такой «профиль потребления», который позволил бы ему снизить нагрузку на сеть в часы пик. И такая возможность есть у многих, а вот стимула это делать нет.

Этим стимулом могла бы стать скидка, предоставленная сбытовой компанией. Нужно лишь правильно все организовать. А для этого необходимо иметь полную и точную картину происходящего в сети здесь и сейчас, раз; и возможность обмениваться данными, два.

Все это вполне реально: нужные алгоритмы существуют, позволяя  осуществлять распределенную обработку данных в сети или майнить криптовалюты.

Автор статьи приводит слова вице-президента корпорации IBM, руководителя направления энергетики, коммунальных услуг и экологии Стивена Каллахана, который в интервью агентству Reuters заявил: «То, что интернет сделал для коммуникаций, блокчейн сделает для доверенных транзакций. И сфера энергетики и коммунальных услуг не станет исключением».

Именно энергетические проекты, связанные с обменом информацией между поставщиком электроэнергии и потребителем, с цифровизацией отрасли и распределенной обработкой данных с целью оптимизации работы электросетей, и обозначаются термином Smart Grid (умная сеть).

Сегодня, подчеркивает автор, они реализуются во многих странах мира - США, Великобритании, Австралии, Японии, Сингапуре и др. Сингапурская компания Electrify позволяет пользователям выбирать, у кого закупать энергию, при этом автоматически оптимизируя затраты при помощи программы, установленной на любой достаточно мощный гаджет.

Австралийская  Origin Energy запустила в Сиднее смарт-сеть, которая начисляет потребителям токены за экономию в часы пиковой нагрузки. Затем их  можно использовать для покупки киловатт часов.

И уж совсем диковинное: компания Southern California Edison и сбытовая организация CAISO в декабре 2017-го завершили двухлетнее испытание системы «умной сети», позволяющей потребителям в пиковые часы продавать сетевому оператору энергию, накопленную в аккумуляторах их электромобилей. Причем испытания проводились на базе ВВС США в Лос-Анджелесе при поддержке министерства обороны.

Технологическое лидерство – не утопия

Называть такого потребителя старым словом даже как-то оскорбительно.

Вполне логично, что появилось новое - procumer, то есть и производитель, и потребитель одновременно. И такая активная позиция наверняка будет становиться все более привлекательной. Ну а что же Россия?

«В данной технологии наша страна ничуть не отстает от лидеров и даже имеет все шансы к 2030 году стать лидером во внедрении умных электрических сетей», - успокаивает нас автор статьи.  

Тут самое время вместе с автором вернуться к проекту Энерджинет,  с которого мы и начали.

Курирует его помощник президента РФ Андрей Белоусов.

Один из руководителей проекта Павел Ливинский в октябре 2017 года назвал датой построения в России полностью цифровой электрической сети 2030 год. И с учетом масштабов нашей страны этот срок вовсе не кажется таким уж далеким.  Хотя приблизить его, конечно, хотелось бы.  

«Цифровизация сетей для потребителя означает возможность управлять профилем своей нагрузки, своим потреблением, за счет чего позволяет снизить пиковое потребление и оптимизировать свои затраты на потребление электрической энергии. С точки зрения сетевой организации это возможность сделать сеть полностью наблюдаемой, видимой, удешевить систему и, главное, сделать ее такой, чтобы она в послеаварийном режиме могла самовосстанавливаться без участия человеческого фактора», - приводит автор слова Павла Ливинского.

При этом операционные и капитальные затраты вполне реально снизить на  40% и  20% соответственно.

Как уже было сказано, недавно проект были реализован в Валдайском районе Новогородской области.

Все использованное оборудование и программное обеспечение, как подчеркивают в компании «Новгородэнерго» (она осуществляет работы по внедрению НТИ совместно с ПАО «Россети»), - отечественного производства.

Очередь за другими регионами: по словам специалистов, «масштабная обкатка новых технологий и алгоритмов» позволит не только использовать преимущества сети нового поколения на благо максимального числа людей и производств, но и выбрать лучшие технологические решения.

Наконец, есть и еще один важный момент, о котором нельзя забывать: удачная реализация проекта в России позволит экспортировать доказавшее свою надежность оборудование, программное обеспечение и готовые решения для сетевых операторов, городов и целых государств в любые страны мира. А это – реальная возможность стать технологическими лидерами.

Возможность, о которой так мы много говорим и о которой мечтаем всей страной. По крайней мере, ее здравомыслящей, ответственной и любящей свою страну частью.

Пересказала Ольга Смирнова

фото из открытых источников Интернет