Борис Николаев
Белгород с постоянно растущим уровнем энергопотребления попал в тройку городов мира, где реализуется проект "умный город".
Фото Ильи Давыдова
«Умные» и гибкие распределительные электрические сети с открытой архитектурой, способные взаимодействовать с потребителями, в реальном времени предоставляя всю необходимую информацию о нагрузке энергосистемы и качестве электроэнергии, – фантастика? Уже нет. Технологии «умного города», интеллектуальных сетей сегодня становятся реальностью.
Ближайшим к потребителю и завершающим звеном концепции «умного города» является «умный дом» – современное жилье, в котором все электрические устройства объединены в единую управляемую сеть. Технология «умных сетей» предполагает использовать не только «умные счетчики», но и «умные бытовые приборы», которые сегодня эксплуатируются в домашнем хозяйстве.
На сегодняшний день «энерговооруженность» потребителей повысилась в разы. Практически каждая семья использует мощные бытовые приборы: стиральные и посудомоечные машины, многофункциональные утюги, электрочайники, пылесосы и т.п. Этими приборами тоже можно управлять. Уже разработаны системы управления стиральными машинами, которые будут включаться не в режиме пиковых нагрузок, а в момент низкой загрузки сети. Есть системы, предполагающие включение отопления в ночные периоды, когда сеть разгружена. Для энергетиков это даст дополнительный объем транспорта электроэнергии, для потребителя – удобство использования. Кроме удобства и комфорта главным назначением такой системы является экономия энергоресурсов за счет более равномерной нагрузки энергосистемы. Каждый субъект сети получит более равномерно загруженное оборудование, а электросетевой компании не понадобится вводить дополнительные мощности и расширять инфраструктуру сети, чтобы выдержать нагрузки в часы пик.
«Умные сети» – часть концепции «умный город». Инфраструктура такого города должна быть полностью выстроена на новых технологиях, позволяющих рационально использовать источники энергии и минимизировать воздействие на окружающую среду. К ним относятся новые решения в сфере электроэнергетики, водоснабжения, учета энергоресурсов, утилизации отходов, а также создание более эффективной транспортной системы и так называемых «умных зданий». «Умная сеть» как часть проекта является интеллектуальной, саморегулирующейся системой, способной принимать и передавать энергию конечному потребителю при минимальном участии людей.
В числе «умных городов» мира
В тройку городов мира, где реализуется проект «умный город», попал и российский Белгород – среднестатистический город центра России с населением около 350 тыс. человек, динамично развивающейся экономикой и постоянно растущим уровнем энергопотребления. Инициатором внедрения проекта стали администрация Белгородской области, ОАО «Холдинг МРСК» и ОАО «МРСК центра». В качестве пилотной площадки выбран филиал «МРСК центра» – «Белгородэнерго». Инициативы энергетиков нашли понимание и поддержку у губернатора Белгородской области Евгения Савченко.
Энергетики и правительство региона поддерживают тесный контакт с участниками международного консорциума «умных городов». В конце октября прошлого года топ-менеджеры ОАО «Холдинг МРСК», ОАО «МРСК центра», филиала ОАО «МРСК центра» – «Белгородэнерго» и представители областной администрации побывали в Амстердаме, где приняли участие в конференции «Сеть «умных городов». В ходе встречи специалисты энергетических компаний Москвы, Белгорода, Амстердама, Кейптауна (ЮАР), Боулдера (штат Колорадо) обменялись идеями, познакомились с последними исследованиями, а также обсудили практические решения и шаги в области внедрения интеллектуальных сетей и других интеллектуальных технологий «умного города».
Белгородский проект на сегодняшний день находится в начальной стадии реализации. В его реализации участвует Институт высоких технологий, созданный при Белгородском государственном университете.
В регионе уже используются оборудование и программные комплексы, которые являются элементами интеллектуальных сетей «умного города». Это автоматизированная система управления уличным освещением «Гелиос», вольтодобавочные трансформаторы (бустеры), автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии с интеллектуальными счетчиками «Нейрон», телемеханизированные подстанции 35–110 кВ, управление которыми происходит дистанционно из Центра управления сетями филиала ОАО «МРСК центра» – «Белгородэнерго».
Первый шаг
«Умное освещение» – первый компонент энергосберегающей концепции. Автоматизированная система управления уличным освещением «Гелиос» позволяет контролировать состояние сетей, вести учет энергопотребления, определять количество перегоревших ламп и, кроме того, дистанционно – без выезда на объект –Куправлять режимами освещения с районных диспетчерских пунктов. Причем не только режимами включения электроэнергии или освещения в тот или иной промежуток времени (это могут делать многие системы), но управлять именно «частичным» освещением, то есть пофазно. Например, когда на улице начинает смеркаться, может загораться один из трех фонарей, потом – два из трех. С наступлением ночи уже горит вся линия освещения и вся улица освещается полноценно. Такой режим может быть применен в тот момент, когда на улице много людей, когда они ведут активный образ жизни, а также если в том или ином участке сети потребуется полное освещение. В ночное время система работает в дежурном режиме. Задать график работы освещения можно прямо с диспетчерского пункта, это займет всего несколько минут. Далее система сама включает и отключает освещение.
Система «Гелиос» внедрена уже не только в Белгородской области, но и в других регионах России. Она быстро монтируется, используя для своих нужд каналы сотовых операторов связи, поэтому обеспечивает малый срок окупаемости. В зависимости от региона экономия электроэнергии от внедрения системы составляет от 5 до 25%. Органы местного самоуправления, ЖКХ получают возможность контролировать свое энергопотребление, участвовать в изменении графика освещения населенных пунктов. Система не требует особых навыков и доступна рядовым сотрудникам филиалов МРСК.
Интеллектуальные счетчики
«Умный учет» на основе автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) с интеллектуальными счетчиками «Нейрон» – второй проект «умного города». Эта система обеспечивает точность расчетов энергетиков с потребителями, позволяет снизить величину коммерческих потерь, дистанционно снимать показания со счетчиков, контролировать качество электроэнергии.
Главная особенность новых интеллектуальных счетчиков «Нейрон» состоит в том, что они позволяют использовать многотарифное меню и имеют двунаправленный интерфейс, то есть обеспечивают двухстороннюю связь с потребителем. На прибор учета могут выводиться сообщения, информирующие потребителя о каких-либо предполагаемых отключениях в сети, пиковых нагрузках, о задолженности и т.д. Счетчик, имеющий высокий класс точности, позволяет владельцу с помощью нажатия специальной кнопки на дисплее сосчитать количество энергии, потребленной в течение дня или ночи, узнать, какое напряжение в сети в настоящий момент, какую мощность потребляют включенные электроприборы. Прибор может отображать данные за день, неделю, месяц и т.д. Срок службы – 40 лет, проверять его работоспособность необходимо только 1 раз в 10 лет. Кроме того, такой прибор учета может выдержать большую нагрузку (50 ампер) по сравнению со счетчиками старого образца, что тоже очень важно в наше время, когда количество электроприборов в доме значительно увеличилось.
На сегодняшний день «умные» приборы учета установлены в районах индивидуальной жилищной застройки и вводных распределительных устройствах, то есть на вводах в многоквартирные дома, где они учитывают объем потребленной электроэнергии в целом по дому и в местах общего пользования. На данный момент энергетиками филиала ОАО «МРСК центра» – «Белгородэнерго» на территории области установлено уже около 20 тыс. таких счетчиков. В целом проект АСКУЭ предусматривает установку в регионе 159 тыс. современных приборов учета электроэнергии. Массовая установка «умных» приборов учета обеспечит максимальную точность расчетов с потребителями, позволит снизить коммерческие потери электроэнергии, а также даст возможность проводить постоянный мониторинг качества электроснабжения жилого фонда и получать информацию, необходимую для планирования мероприятий по снижению потерь.
Качество снабжения
Важный элемент концепции «умного города» – «умные сети», способные повышать качество электроснабжения посредством применения реклоузеров, бустеров и других современных устройств.
В холдинге МРСК в ряде распределительных сетей 10 кВ для повышения надежности электроснабжения потребителей, снижения затрат и времени на отыскание мест повреждения установлены реклоузеры. Они позволяют с точностью до метра определить разрыв в линии электропередачи. Реклоузеры объединяют в себе вакуумный выключатель и микропроцессорную релейную защиту с противоаварийной автоматикой. Они обеспечивают высокую надежность электросетей, позволяют в случае появления на линии повреждения автоматически локализовать его на небольшом участке сети. Почти любая ЛЭП, питающая трансформаторные подстанции населенных пунктов, очень разветвлена и напоминает реку с множеством притоков. При повреждении на одном коротком участке происходит отключение значительного количества потребителей. Реклоузеры в комплексе со «стреляющими» предохранителями делят ЛЭП на части, отключая только небольшой участок, на котором произошло повреждение. Таким образом, сокращается количество отключенных потребителей, время поиска повреждения, а следовательно, и время отключения потребителей.
Весной этого года устройство спасло от обесточивания половину поселка Майского в Белгородском районе. Грузовик съехал с трассы и повредил сразу несколько опор. Благодаря реклоузеру 70% потребителей, запитанных от этой линии, даже не заметили повреждений.
Специальные вольтодобавочные трансформаторы – бустеры на сегодняшний день производятся в России и применяются в сетях ОАО «МРСК центра». Устройства служат для повышения, стабилизации напряжения и увеличения пропускной способности сети 0,4 кВ. В 2009 году на территории Белгородской области введено в эксплуатацию 12 бустеров. Всего в настоящее время в регионе функционирует 30 таких устройств.
Внедрение бустеров в филиале «Белгородэнерго» началось еще в 2007 году в связи с ростом нагрузок бытовых потребителей, множественным применением современных электроприборов и увеличением их единичной мощности. Вследствие чего могло ухудшаться качество электроэнергии. Следует отметить, что затраты на установку бустеров по сравнению со средствами на строительство новых трансформаторных подстанций и линий электропередачи значительно ниже. Применение вольтодобавочных трансформаторов позволяет в кратчайшие сроки обеспечить потребителей электроэнергией, которая соответствует по величине напряжения всем требованиям нормативных документов.
В соответствии с планами реализации концепции «умных сетей» холдинг МРСК в ближайшее время сосредоточит свои усилия по интеллектуализации электроснабжения в городах Тюмень, Калининград и Сочи. По информации генерального директора ОАО «Холдинг МРСК» Николая Швеца, имеющийся опыт построения сетей с интеллектуальным профилем будет востребован при реализации программы реновации оборудования МРСК. В холдинге возлагают надежды на создание мощного центра НИОКР и развертывание системы формирования инженерно-технических кадров – как для операционных компаний, так и для разработчиков и производителей оборудования, что положительно скажется на технической модернизации всего распределительного электросетевого комплекса России.
