18
26-я Международная
конференция и выставка,
посвященная распределению
электроэнергии CIRED-2021
СОБЫТИЯ
С
20
по
23
сентября
в
виртуальном
формате
состоялась
26-
я
международная
конференция
и
выставка
,
посвященная
распределению
электроэнергии
CIRED-2021.
Организатором
онлайн
–
конференции
в
текущем
году
стал
британский
Инженерно
–
технологический
институт
(Institution of Engineering and Technology — IET).
Журнал
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
»
вновь
выступил
официальным
информационным
партнером
CIRED.
Н
есмотря на ограничен-
ность общения, кото-
рое не может заменить
ни один виртуальный
формат, в онлайн-конференции
приняли участие более 1200 экс-
пертов в области распределения
электроэнергии со всего мира.
Для обсуждения мировому экс-
пертному сообществу было пред-
ставлено более 700 докладов
и технических статей.
От имени организаторов конфе-
ренции к ее участникам обратился
Председатель организационного
комитета CIRED-2021
Лукас Кунг
(Lukas Kung). Председатель отме-
тил, что онлайн-мероприятие про-
водится в экстраординарные вре-
мена, характеризуемые не только
глобальной пандемией, но и гло-
бальными изменениями климата,
которые оказывают существенное
влияние на все аспекты жизне-
деятельности человека, отрасли
Лукас
Кунг
Эммануэль
Де
Йегер
экономики. Актуальны они и для
электроэнергетики.
Также Лукас Кунг представил
участникам краткий обзор возмож-
ностей онлайн-конференции и при-
звал всех проявлять повышенную
активность не только в технических
дискуссиях, но и в социальных со-
бытиях и соревнованиях, которые
также предусмотрены программой
мероприятия.
С приветственным словом
перед участниками форума вы-
ступил
Председатель
CIRED
Эммануэль Де Йегер
(Emmanuel
De Jaeger). Он отметил уникаль-
ность CIRED, которая объединяет
распределительные электросете-
вые организации, производителей
оборудования, материалов и ре-
шений для электроэнергетики,
субъекты рынка электроэнергии,
научное сообщество и властные
структуры для выработки скоор-
динированных взвешенных реше-
ний, необходимых для развития
распределительных
электриче-
ских сетей по всему миру.
Также Эммануэль Де Йегер
отметил ключевую роль техниче-
ского сообщества CIRED. В со-
временной реальности перед ми-
ровой электроэнергетикой стоят
новые вызовы — отрасль и, в пер-
вую очередь, распределительный
электросетевой комплекс играют
ключевую роль в развитии миро-
вой экономики и, с учетом совре-
менных вызовов, должны стать
драйвером нового энергетическо-
го перехода к низкоуглеродной
промышленности и системе по-
требления. Глобальные климати-
ческие изменения требуют новых
подходов к строительству рас-
пределительных
электрических
сетей, диктуют необходимость
обеспечения их высокой устойчи-
вости к негативным воздействи-
ям. Перед электроэнергетикой
по-прежнему стоит и важная со-
циальная и гуманитарная зада-
ча — обеспечение электроэнер-
гией сотен миллионов человек по
всему миру, не имеющих до сих
пор такого подключения и исполь-
зующих устаревшие и неэкологич-
ные энергоносители для обогрева
и приготовления пищи. Понимая
значимость этих задач в масшта-
бах всей планеты, CIRED, объ-
единяя лучших экспертов в сфере
распределения электроэнергии со
всего мира, будет активно способ-
ствовать выработке соответству-
20–23 CЕНТЯБРЯ 2021
19
Сяоган
Панг
Фрагмент
доклада
Шай
Бахрамирад
ющих решений и ускорению их
внедрения.
О реализации перечисленных
Председателем CIRED задач го-
ворили все спикеры на открытии
форума.
Исполнительный вице-прези-
дент Государственной сетевой
корпорации Китая
Сяоган Панг
(Xiao gang Pang) выступил с до-
кладом «Деятельность ГЭК Китая
по борьбе с изменением климата
и по обеспечению сокращения
пика выбросов углерода и до-
стижения целей углеродной ней-
тральности».
ГЭК Китая активно работает
над созданием распределитель-
ной энергосистемы будущего,
внедряя самые прогрессивные
решения, и готова способствовать
распространению
передового
опыта по всему миру.
Наиболее важными направле-
ниями развития распределитель-
ной энергосистемы являются по-
вышение контроля за распределе-
нием электроэнергии и энергопо-
треблением, повышение энерге-
тической эффективности системы
и развитие энергетического ме-
неджмента, расширение области
электрификации и развитие воз-
можностей энергетических рынков.
При этом в будущем распре-
делительная электрическая сеть
должна стать ключевой инфра-
структурой (хабом), связывающей
не только производителей и по-
требителей электроэнергии, но
и обес печивающей необходимую
гибкость трансформации одних
видов энергоресурсов в другие
и предоставление расширенно-
го спектра соответствующих сер-
висов.
Трансформация энергетиче-
ской инфраструктуры уже идет
полным ходом. За 13-ю пятилетку
ГЭК Китая инвестировала в раз-
витие электроэнергетики более
2,4 триллиона юаней, что позво-
лило дополнительно построить
порядка 41 000 км линий элек-
тропередачи для оптимального
распределения электроэнергии
между регионами. Также боль-
шие средства были вложены
в развитие возобновляемых ис-
точников генерации: в 2020 году
с помощью ВИЭ было сгенериро-
вано 7400 ТВт·ч электроэнергии.
Компания также реализует
тысячи проектов, направленных
как на электрификацию новых
потребителей, так и на повыше-
ние энергетической эффектив-
ности существующих потребите-
лей и объектов инфраструктуры.
Большую роль играют в этом на-
правлении развивающиеся циф-
ровые сервисы.
Развитие
электроэнергети-
ческой инфраструктуры будет
продолжено. За 14-ю пятилетку
(2021–2025) будет инвестирова-
но порядка 700 миллиардов юа-
ней в строительство линий 500 кВ
и выше в северной, восточной,
центральной и юго-западной ча-
стях Китая. При этом транзит чис-
той энергии между провинциями
достигнет 300 ГВт. Инвестиции
в распределительные электриче-
ские сети позволят к 2025 году по-
высить надежность электроснаб-
жения c 99,97% до 99,88%.
Большое внимание будет уде-
лено цифровой трансформации
электроэнергетики, развитию сис-
тем оперативно-диспетчерского
управления, повышению стабиль-
ности и гибкости инфраструктуры,
в том числе за счет внедрения
технологических инноваций.
В заключение руководитель
выразил уверенность, что разви-
тие и улучшение распределитель-
ного электросетевого комплекса
не имеет границ и призвал всех
специалистов и руководителей
объединиться, используя инфор-
мационные возможности CIRED,
для выработки и внедрения наи-
более эффективных решений.
С докладом об изменениях
климата и необходимости обеспе-
чения отказоустойчивости элек-
троэнергетических систем высту-
пила вице-президент по климату
и устойчивости компании Quanta
Technology (США)
Шай Бахрами-
рад
(Shay Bahramirad).
В своем докладе Шай Бахра-
мирад подчеркнула ключевую
роль электросетевого комплекса
практически во всех сферах жиз-
необеспечения человека. При
масштабных технологических на-
рушениях в электрических сетях,
вызванных негативными природ-
ными явлениями, наблюдается
эффект домино: сбои в системах
связи, транспорта, водо- и тепло-
снабжения, поставок и хранения
запасов продовольствия и т.д.
В этих условиях важной зада-
чей для профессионалов отрасли
становится освоение новых со-
временных методов прогнозиро-
вания различных событий в сетях
и адаптация объектов электросе-
тевого комплекса к новым усло-
виям. Электроэнергетическая сис-
тема будущего должна стать крат-
но более устойчивой и гибкой по
сравнению с существующей. Важ-
ными компонентами новой систе-
№
6 (69) 2021
20
мы должны стать распределенная
генерация на ВИЭ, микросети,
дополнительные энергетические
взаимосвязи, системы повышения
энергетической
эффективности
и управления спросом и электро-
транспорт.
Европейский взгляд на изме-
нение климата и его влияние на
системы распределения электро-
энергии представил профессор
Марио Паолоне
(Mario Paolone),
EPFL, Швейцария.
Свой доклад профессор по-
строил вокруг практических ме-
тодов оптимизации размещения
объектов энергетической инфра-
структуры (в том числе распреде-
ленной генерации) и оптимизации
затрат на ее создание. Поскольку
в Европе в настоящее время на-
блюдается интенсивное внедрение
большого числа ветряных и сол-
нечных электростанций, отличаю-
щихся высокой степенью непосто-
янства, Марио Паолоне напомнил
собравшимся об имеющих место
особенностях использования ВИЭ,
необходимости прогнозирования
нагрузок и управления режимами
в распределительных сетях. Так-
же докладчик заострил внимание
на необходимости применения
новых методов планирования рас-
пределительной
электрической
сети для эффективного обмена
энергией ветра и солнца. Необхо-
димо развитие соответствующих
инструментов
прогнозирования
и планирования с применением
возможностей искусственного ин-
теллекта.
К последовавшей вслед за про-
граммными докладами панельной
дискуссии в качестве ее модера-
тора присоединился
Пьер Малле
(Pierre Mallet), Председатель тех-
Фрагмент
доклада
Марио
Паолоне
нического комитета CIRED. Участ-
ники дискуссии обсудили вопросы
перспектив использования водо-
рода в энергосистеме будущего,
технологии передачи электроэнер-
гии на постоянном токе и перспек-
тивы развития сетей постоянного
тока, возможности микросетей
и основные методы планирования
развития электрических сетей.
Деловая программа CIRED-2021
была построена таким образом,
чтобы отражать постоянно меня-
ющиеся деловые и политические
требования во всех аспектах сфе-
ры распределения электроэнер-
гии. Деловые мероприятия были
сформированы так, чтобы отве-
чать интересам всех заинтересо-
ванных сторон: электросетевых
компаний, регулирующих органов,
производителей, консультантов,
стартапов, университетов и ис-
следовательских центров.
Пять обучающих программ,
прошедших в день открытия ме-
роприятия, были посвящены ак-
туальным для всех специалистов
распределительного электросете-
вого комплекса темам:
– Новые разработки в области
проектирования заземлений,
включая анализ рисков;
– Измерение и оценка гармо-
нической составляющей 2–
150 кГц (супрагармоники) в рас-
пределительных сетях;
– Подключение распределенных
энергоресурсов (ВИЭ) в трех-
фазные сети СН и НН: пробле-
мы и решения;
– Ценообразование для интел-
лектуальных распределитель-
ных электрических сетей;
– Оптимизация управления жиз-
ненным циклом оборудова-
ния распределительных сетей
среднего напряжения с ис-
пользованием
современных
диагностических средств, циф-
ровых технологий и интеллек-
туальных алгоритмов.
Все технические дискуссии
CIRED-2021 были разделены на
шесть основных тематических на-
правлений, среди которых специ-
алисты могли выбрать наиболее
близкие и интересные темы.
1.
Сетевые
компоненты
.
На-
правление посвящено всем аспек-
там, связанным с компонентами,
используемыми в распредели-
тельных электросетях: кабелям,
воздушным линиям, ТП и РП,
трансформаторам, распредели-
тельным устройствам, системам
управления, защиты и контроля,
новым приборам активной сило-
вой электроники. Оно охватывает
темы, связанные с оптимизацией
жизненного цикла сетевых акти-
вов на всех этапах от стадии про-
ектирования, монтажа, эксплуата-
ции и технического обслуживания,
мониторинга и диагностики до
управления сроком службы, вклю-
чая применение новых методов,
таких как big data и искусственный
интеллект.
Направление также охваты-
вает
экологические
аспекты,
включая экодизайн и анализ жиз-
ненного цикла, стандартизацию,
эргономику и безопасность. В до-
кладах предоставлен обзор со-
временного дизайна компонентов
и предложения по новым разра-
боткам, включая те, которые не-
Пьер
Малле
СОБЫТИЯ
21
обходимы для интеллектуальных
сетей, развития электротранс-
порта, интеллектуальных городов
и микросетей.
В текущем году по теме было
представлено 136 докладов, мно-
гие из которых были посвящены
современным цифровым техноло-
гиям, необходимым для повыше-
ния эффективности эксплуатации
электрических сетей.
Российская компания МНПП
«АНТРАКС» на CIRED-2021 пред-
ставила свои решения в области
применения искусственного ин-
теллекта для прогнозирования
и предотвращения технологиче-
ских нарушений в сетях. Специ-
алисты компании отметили, что
задача обучения нейросетей яв-
ляется наиболее неоднозначной
и трудоемкой на данный момент.
Полноценное обучение нейросети
реальным аварийным процессам
практически невозможно, так как
невозможно специально созда-
вать сотни и тысячи аварийных
ситуаций в реальной работающей
распределительной сети.
Было предложено два меха-
низма для обучения нейросети.
Первый — это обучение нейрон-
ной сети с использованием фи-
зического аналога аварийных
процессов в сетевой модели.
Фактически это построение слу-
жебного цифрового двойника
с последующим моделировани-
ем в нем аварийных ситуаций
и обучением нейронной сети для
каждого из моделируемых сбо-
ев. Этот метод позволяет быстро
обучать нейросети, но он очень
трудоемкий с точки зрения под-
готовки физического цифрового
аналога сети.
Второй метод заключается
в выявлении аномалий. В этом
методе нейронная сеть сначала
обучается в обычных режимах
работы, что достаточно просто
обеспечить. Далее обучение ос-
новано на устранении аномалий
в работе сети и выделении их
общих характерных особенно-
стей. Благодаря этому для каждой
аномалии, не соответствующей
нормальной работе, формиру-
ются наборы характерных дан-
ных. Обязательным требованием
в этом методе обучения является
маркировка аномалий диспетче-
ром или инженером энергосисте-
мы. Второй этап внедрения искус-
ственного интеллекта, например,
для прогнозного обнаружения
аварийных ситуаций в распреде-
лительных сетях — это установка
нейронной сети, обученной на фи-
зическом аналоге.
Эксперименты
проводились
на объектах распределительных
сетей в Татарстане и Карелии.
В ходе экспериментов нейронные
сети были обучены на предмет от-
клонений, характерных для одно-
фазных замыканий на землю или
утечек на землю из-за снижения
уровня изоляции. В результате
нейронная сеть выявила ряд ава-
рийных событий на ранней стадии
возникновения (рисунок 1).
2.
Качество
электроэнергии
и
электромагнитная
совмес
–
ти
мость
.
Посвящено вопросам
качества электроэнергии, электро-
магнитной совместимости и свя-
занным с этим проблемам без-
опасности в электрических сетях,
а также соответствующим методам
измерения и анализа. Охватывает
все аспекты электромагнитной со-
вместимости, включая излучение,
помехозащищенность, а также во-
просы стандартизации. Помимо
этого, рассматриваются пробле-
мы проводимых и излучаемых
электромагнитных помех, а также
электрических и магнитных по-
лей. Особое внимание уделяется
характеристикам качества элек-
трической энергии и проблемам,
связанным с работой распреде-
лительных сетей с очень высокой
долей силовой электроники, во-
просам обработки больших дан-
ных в решении задач обеспечения
качества электроэнергии.
Директор
ООО
МНПП
«
АНТРАКС
»
Кучерявенков
А
.
А
.
120 мин.
8 часов
25 литров
180 мин.
Без цифровизации
Классическая цифровизация
РЭС
Риск-ориентированная
цифровизация
15 литров
140 мин.
60 мин.
4 часа
2 мин.
98%
2 часа
75%
5 литров
80%
90 мин.
50%
Локализация места неисправности
Длительность перерыва электроснабжения потребителя
Расход топлива аварийной бригады
Длительность аварийно-восстановительных работ
Рис
. 1.
Показатели
экономической
эффективности
,
которые
достигаются
при
систематическом
внедрении
методов
искусственного
интеллекта
№
6 (69) 2021
22
В текущем году по теме было представлено 99 до-
кладов, многие из которых были посвящены иссле-
дованиям влияния большого количества распреде-
ленной генерации и электромобилей на качество
электроэнергии.
Специалисты компании Wes tern Power Distribution
и Nortech Management Ltd (Великобритания) подели-
лись с участниками конференции опытом создания
интегрированной платформы для мониторинга пока-
зателей качества (ПК) электроэнергии в электрических
сетях (рисунок 2).
Основные функции платформы:
– получать и обрабатывать данные с различных мони-
торов показателей качества (прием данных ПК);
– обобщение данных ПК и состояния системы (панель
мониторинга ПК и тепловые карты ПК);
– визуализация данных ПК с течением времени (тен-
денции ПК);
– просмотр событий и просмотр записей о событиях
(браузер временной шкалы событий ПК и записи
событий (рисунок 3);
– подготовка отчетов об оценке ПК (рисунок 4)
и соблюдении требований (ПК-отчеты).
Информация о показателях качества электроэнергии
используется британскими специалистами для техниче-
ской оценки возможностей и последствий подключения
новых электрических нагрузок к распределительным
электрическим сетям, а также для всестороннего рас-
следования причин и динамики развития технологиче-
ских нарушений в сети.
3.
Эксплуатация
,
системы
управ
–
ления
и
защиты
.
Направление
посвящено работе сетей, включая
технологии управления и защиты
систем, что является наиболее
актуальной темой в формирую-
щейся среде интеллектуальных
сетей, распределенной генерации
и электромобильности. На за-
седаниях обсуждались соответ-
ствующие технико-экономические
изыскания
распределительных
компаний, ожидания и требова-
ния заинтересованных сторон,
а также результаты исследований
ученых и решения производите-
лей новой продукции.
На конференции 2021 года по
теме было представлено 145 до-
кладов, охватывающих широкий
спектр проблем: от анализа при-
чин масштабных блэкаутов, рас-
смотрения алгоритмов интеллек-
туальной обработки данных до
оптимизации подключения распре-
деленных
нагрузок-генераторов
и профилактического обслужива-
ния сетей с применением совре-
менных цифровых и роботизиро-
ванных платформ.
Свое непосредственное ви-
дение концепции упреждающего
подхода к устранению неисправ-
СОБЫТИЯ
Рис
. 2.
Архитектура
системы
Интервалы времени
Об
ъекты / гр
уппы об
ъект
ов
Пользователь (WEB-браузер)
Серверы данных
платформы
Коммуникационный хаб
Сетевой переключатель
Коммуника-
ционный хаб
Монитор ПК
Монитор ПК
Объект 1
Монитор ПК
Объект 2
Монитор ПК
Объект N
Коммуника-
ционный хаб
HTTPS
2G / 4G
2G / 4G
Ethernet
2G / 4G
Ethernet
Ethernet
Ethernet
Ethernet
Рис
. 3.
Браузер
временной
шкалы
событий
ПК
с
основными
элементами
Рис
. 4.
Пример
отображения
трендов
ПК
23
ностей представили португаль-
ские специалисты. По их мнению,
для достижения операционных це-
лей недостаточно развернуть ин-
теллектуальные счетчики, а так-
же иметь визуализацию активов
в реальном времени. Необходи-
мо знать местоположение огра-
ничений и какие действия следу-
ет выполнить, чтобы обеспечить
наиболее эффективный план
действий по устранению ограни-
чений, не вызывая непредвиден-
ных последствий для надежности
и качества электроснабжения.
В ходе реализованного в ком-
пании E-REDES проекта, объеди-
нение данных интеллектуальной
системы учета с усовершенство-
ванными алгоритмами филь-
трации сигналов тревоги и агре-
гирования событий позволило
получить положительный резуль-
тат в 66,7% случаях при упрежда-
ющем обнаружении ограничений
как в сети среднего напряжения,
так и в сети низкого напряжения.
Успех был измерен путем объеди-
нения триггера тревоги с отправ-
кой полевой бригады, проверкой
ограничений и действиями по их
устранению. Модель доказывает
высокую вероятность успеха при
событиях на уровне среднего на-
пряжения, для воздушных линий
в радиальной сети без АПВ.
Компания планирует и далее
развивать направление прогнози-
рования состояния сети и возмож-
ных неисправностей на основе
данных интеллектуальной систе-
мы учета.
4.
Распределенные
энергети
–
ческие
ресурсы
и
эффектив
–
ное
использование
электро
–
энергии
.
В рамках тематического
направления обсуждались пробле-
мы адаптации распределительных
сетей для содействия эффектив-
ной интеграции возобновляемых
и распределенных энергетических
ресурсов. К ним относятся рас-
пределенная генерация, системы
накопления энергии, новые ка-
тегории активных потребителей
(например, электромобили, вирту-
альные электростанции). Направ-
ление специально фокусируется
на новых технологиях и решениях,
результатах исследований, раз-
работок или демонстрационных
программах, при этом особое зна-
чение имеют результаты сетевых
и системных интеграцион-
ных испытаний.
Было
представлено
124 доклада, посвящен-
ных преимущественно те-
мам управления спросом,
гибкого планирования раз-
вития распределительных
сетей, развития смежных
рыночных сервисов для
оптимизации,
использо-
вания сис тем накопления
электро энергии.
В рамках данной темы
финскими специалистами
был исследован потенциал ис-
пользования накопителей энергии
для повышения эффективности
распределительных
электриче-
ских сетей в сельской местности.
Исследование показало, что за-
траты на обслуживание, а также
снижение затрат компании, свя-
занных с перерывами электро-
снабжения, оказывают наиболее
существенное влияние на коли-
чество технически экономически
обоснованных мест размещения
батарей.
Исследование проводилось на
примере сети Elenia, которая яв-
ляется второй по величине ТСО
в Финляндии и обслуживает при-
мерно 74 000 км сетей, из которых
почти 30 000 км — сеть среднего
напряжения.
Было определено, что техни-
чески
наиболее
подходящий
диапазон емкости аккумулятора
составляет 300–500 кВт·ч. Мини-
мальный подходящий раз-
мер батарейного блока
составляет 300 кВт в свя-
зи с минимальным требо-
ванием к системе, чтобы
она могла генерировать
достаточное количество
тока короткого замыкания
в сети для корректной ра-
боты существующих за-
щит. Максимальный раз-
мер батареи 500 кВт·ч
обусловлен
размерами
стандартных шкафов ТП,
при увеличении размера
потребуется применение
нестандартного
шкафа
ТП, что существенным об-
разом скажется на эконо-
мике проекта в целом.
Принимая во внима-
ние технические ограни-
чения и экономическую
составляющую установки аккуму-
ляторных батарей, под критерии,
определенные компанией, попали
лишь 230 фидеров из 7122 изна-
чально рассматривавшихся. Да-
лее был проведен анализ чувстви-
тельности проектов размещения
при различной стоимости обслу-
живания (рисунок 5). Результаты
этого анализа показали, что плата
за обслуживание оказывает суще-
ственное влияние на количество
потенциальных мест расположе-
ния батарей.
Оценка проводилась также
с учетом изменения стоимости
самих систем накопления, по-
скольку в 10-летней перспективе
потребуется обновление их эле-
ментов.
В результате, с учетом оценки
всех факторов, наиболее выгод-
ной была признана установка по-
добных систем лишь на 10 фиде-
рах (рисунок 6).
Рис
. 6.
Десять
фидеров
в
сети
Elenia
с
наи
–
более
выгодным
расположением
сис
тем
накопления
энергии
Рис
. 5.
Количество
проектов
размещения
систем
накопления
при
различном
уровне
цены
обслуживания
Ко
личеств
о проек
то
в
Цена за обслуживание, евро/кВт·ч в год
37,5
30
22,5
15
250
200
150
100
50
0
230
68
15
4
2
0
№
6 (69) 2021
24
По мнению авторов исследо-
вания, на сегодняшний день при-
менение систем накопления для
повышения надежности сельских
сетей не является массовым ре-
шением, но в случае необходимо-
сти можно найти технико-эконо-
мически обоснованные места для
их размещения.
5.
Планирование
распредели
–
тельных
систем
.
Пятая сессия
посвящена всем аспектам, свя-
занным с краткосрочным и дол-
госрочным развитием распре-
делительных
сетей
высокого,
среднего и низкого напряжения
с учетом меняющихся требова-
ний к распределению электро-
энергии, включая, в частности,
интеллектуальные
активные
распределительные сети, элек-
тромобили, сис темы хранения,
активный спрос и интеграцию
распределенных энергоресурсов,
нынешнее и будущее качество
потребностей клиентов в по-
ставках и оптимальные методы
и стратегии использования акти-
вов. Растет интерес к стратегиям,
направленным на удовлетворе-
ние быстро меняющегося уровня
спроса как в сельских, так и в го-
родских районах, аспектам раз-
вития сетей в сельских районах,
требующих высокого качества
электроснабжения, и стратегиям
развития, направленным на по-
вышение устойчивости к экстре-
мальным явлениям.
В текущем году по теме было
представлено
126
докладов,
большинство из которых также за-
трагивало проблемы интеграции
распределенной генерации, элек-
тромобилей, систем накопления
энергии и внедрению технологий
управления спросом.
Исследования ученых из Гер-
мании (Рейнско-Вестфальский
технический университет Ахена)
были сосредоточены на модели-
ровании профилей спроса буду-
щих активных сетевых клиентов
(просьюмеров) и оценке их влия-
ния на сеть.
Для этого была сформирована
многоагентная
математическая
модель, учитывающая среднеста-
тистические сценарии поведения
потребителей и использующая
СОБЫТИЯ
различные профили нагрузок: до-
машнее хозяйство, процесс за-
рядки электромобиля, генерация
фотоэлектрических батарей или
использование тепловых насосов.
На сформированной матема-
тической модели с учетом всех
наиболее вероятных сценариев
была проведена оценка влияния
различных сетевых тарифов на
профили нагрузки активных сете-
вых клиентов (рисунок 7).
Результаты показывают, что
плата за энергоориентированную
сеть способна обеспечить более
равномерную нагрузку. Повре-
менная оплата способна сдвинуть
вечернюю пиковую нагрузку на бо-
лее позднее время, но приводит
к более высоким пиковым нагруз-
кам вне временных интервалов
с низкими ценами. Были проана-
лизированы и другие сценарии,
в ходе которых отмечены преиму-
щества энергоориентированных
тарифов по сравнению с интер-
вальными.
В целом результаты показыва-
ют, насколько по-разному стиму-
лирующие стратегии влияют на
профили нагрузки активных клиен-
тов и каковы вытекающие из этого
преимущества и недостатки с точ-
ки зрения сети. Подобные знания
необходимы Правительству Гер-
мании и системным операторам
для выстраивания взвешенной
ценовой стратегии по отношению
к активным потребителям.
6.
Активные
потребители
,
ре
–
гулирование
и
бизнес
–
модели
.
Направление, во многом пересе-
кающееся с предыдущим, фоку-
сируется на будущей распредели-
тельной электрической системе
с новыми бизнес-моделями, актив-
ными клиентами, требованиями
к гибкости, управлением рисками
и цифровизацией в качестве клю-
чевых составляющих энергетиче-
ского перехода. В его рамках было
представлено 86 докладов.
Будущее регулирование долж-
но стимулировать исследования
и разработки, а также инвестиции
в новые рынки и сетевые услуги.
Безопасность и конфиденциаль-
ность, по мнению экспертов, долж-
ны иметь первостепенное зна-
чение в свете продолжающейся
цифровизации, когда киберугрозы
бросают вызов безопасности элек-
Рис
. 7.
Агрегированные
профили
нагрузок
в
мае
без
учета
солнечной
генера
–
ции
:
а
)
для
сети
без
стимулирования
;
б
)
для
энергоориентированной
сети
;
в
)
для
сети
с
дифференцированным
по
времени
тарифом
00:00
01:15
02:30
03:45
05:00
06:15
07:30
08:45
10:00
11:15
12:30
13:45
15:00
16:15
17:30
18:45
20:00
21:15
22:30
23:45
250
200
150
100
50
0
250
200
150
100
50
0
250
200
150
100
50
0
Д
ень
Д
ень
Д
ень
кВ
а)
б)
в)
25
троснабжения, данных клиентов,
новых платформ данных и интер-
нета вещей.
В то же время управление ак-
тивами/рисками и оптимизация
бизнес-процессов по-прежнему
являются ключевыми для сетевых
компаний. Устаревающие сети
необходимо обновлять в ближай-
шем будущем. Но какие послед-
ствия, стратегические решения,
варианты и ограничения имеют
решающее значение для сетей,
когда будущее меняется? Обмен
опытом по всем перечисленным
темам позволяет международным
экспертам найти наиболее опти-
мальные варианты для решения
общемировых задач по форми-
рованию доступной и надежной
электросетевой инфраструктуры,
от эффективной работы которой
зависит благосостояние людей
и стабильное функционирование
мировых экономик.
О возможных сценариях разви-
тия распределительных электри-
ческих сетей на конференции го-
ворили специалисты из Норвегии.
В докладе описаны четыре сцена-
рия будущей распределительной
электросети, которые составлены
по результатам прогнозирования.
В качестве основных движущих
сил будущих изменений в сис-
темах распределения электро-
энергии были названы глобальные
тренды (изменения климата, гло-
бализация и цифровизация эконо-
мики, рост населения и урбаниза-
ция), внешние факторы (политика,
регулирование и стандартизация,
социальные тренды, технологи-
ческое развитие, общество, биз-
нес-модели и стейкхолдеры) и от-
раслевые тенденции (развитие
распределенной генерации, раз-
витие микросетей, изменяющиеся
нагрузки, повышение требований
к гибкости сетей и системам управ-
ления, постоянное расширение
сетей, требования к безопасности
сетей, требования к кибербезопас-
ности, экономика).
На основе анализа тенденций
определены четыре базовых сце-
нария для распределительных
сетей до 2040 года: автоматизиро-
ванная сеть, гибкая и интеллекту-
альная сеть, распределительная
сеть в качестве резервной, все как
обычно.
Автоматизированная
сеть
.
Этот сценарий характеризует-
ся пассивными потребителями
и цифровой сетью. Новые техно-
логии широко используются для
оцифровки и автоматизации реше-
ния проблем, возникающих в сети,
и для оптимизации работы сети.
Пассивные потребители произво-
дят и потребляют электроэнергию
независимо от внешних сигналов.
Растущие потребности в заряд-
ке электромобилей и увеличение
распределенной генерации от
солнечных батарей до 2040 года
приведут к большим проблемам
с пропускной способностью сети
и качеством напряжения. Эти
проб лемы частично могут быть ре-
шены за счет традиционных инве-
стиций в сетевую инфраструктуру,
а частично за счет интенсивного
использования новых информаци-
онных технологий и систем сбора
данных, а также передовых ал-
горитмов и сис тем мониторинга
и управления. Будет внед рена
и начнет работать система управ-
ления активами на основе риск-
ориентированного управ ления.
Гибкая
и
интеллектуальная
сеть
.
Этот сценарий имеет мно-
гие из тех же характеристик, что
и автоматизированная сеть. Ос-
новные отличия заключаются
в том, что большая часть потре-
бителей активна, что позволяет
использовать гибкость в планиро-
вании и эксплуатации сетей, а так-
же благодаря этому повысить уро-
вень цифровизации.
Распределительная
сеть
в
качестве
резервной
.
В этом сце-
нарии наблюдается быстрое раз-
витие на стороне клиентов, в то
время как в сетевых компаниях
наблюдается ограниченное разви-
тие, что приводит к тому, что все
больше клиентов отключаются от
сети.
Все
как
обычно
.
В этом сцена-
рии развитие идет почти в тех же
направлениях, что и в текущей си-
туации (2020 год). Сеть адаптиру-
ется по мере необходимости в за-
висимости от того, что происходит
на стороне клиента.
Для сценария «Гибкая и интел-
лектуальная сеть» также разрабо-
таны два мини-сценария:
1.
Роботы
и
искусственный
ин
–
теллект
повышают
безопас
–
ность
поставок
и
безопасность
людей
.
Роботы и искусственный
интеллект
контролируют
сеть
и выполняют профилактические
работы, такие как управление рас-
тительностью, удаление деревьев.
Большая экономия затрат достига-
ется за счет более быстрой лока-
лизации неисправностей и восста-
новления электроснабжения, что
означает повышение надежности
электроснабжения и повышение
безопасности людей. В этой си-
туации сеть будет одновременно
надежной и экономически эффек-
тивной.
2.
Много
данных
,
но
не
хватает
данных
приемлемого
качества
.
Противоположная ситуация от-
носительно первого сценария:
огромное количество новых дан-
ных, собранных с помощью дат-
чиков, используется в алгоритмах
для оптимизации работы и управ-
ления активами. Данные имеют
низкое качество, что приводит
к плохим результатам/поддержке
принятия решений, неправиль-
ным решениям, риску снижения
безопасности поставок и безопас-
ности людей.
Использование перечислен-
ных сценариев развития сетей
позволяет зарубежным экспертам
тестировать различные действия
и варианты в радикально отли-
чающихся, но реалистичных пер-
спективах и улучшать собствен-
ные планы развития.
Таким образом, очередная
26-я конференция и выставка по
вопросам распределения элек-
троэнергии CIRED-2021 вновь
продемонстрировала
мирово-
му сообществу большое раз-
нообразие задач эксплуатации
и развития распределительных
электрических сетей и широкий
спектр подходов по их решению
для построения современной вы-
сокоэффективной инфраструк-
туры, отвечающей самым совре-
менным требованиям со стороны
общества, бизнеса и политики.
Следующая, 27-я конферен-
ция и выставка по вопросам
распределения
электроэнергии
CIRED пройдет в 2023 году в Риме
с 12 по 15 июня.
Материал
подготовил
Александр
ПАВЛОВ
№
6 (69) 2021
Оригинал статьи: 26-я Международная конференция и выставка, посвященная распределению электроэнергии CIRED-2021
С 20 по 23 сентября в виртуальном формате состоялась 26-я международная конференция и выставка, посвященная распределению электроэнергии CIRED-2021. Организатором онлайн-конференции в текущем году стал британский Инженерно-технологический институт (Institution of Engineering and Technology — IET). Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» вновь выступил официальным информационным партнером CIRED.
Несмотря на ограниченность общения, которое не может заменить ни один виртуальный формат, в онлайн-конференции приняли участие более 1200 экспертов в области распределения электроэнергии со всего мира. Для обсуждения мировому экспертному сообществу было представлено более 700 докладов и технических статей.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Lukas-Kung.jpg)
От имени организаторов конференции к ее участникам обратился Председатель организационного комитета CIRED-2021 Лукас Кунг (Lukas Kung). Председатель отметил, что онлайн-мероприятие проводится в экстраординарные времена, характеризуемые не только глобальной пандемией, но и глобальными изменениями климата, которые оказывают существенное влияние на все аспекты жизнедеятельности человека, отрасли экономики. Актуальны они и для электроэнергетики.
Также Лукас Кунг представил участникам краткий обзор возможностей онлайн-конференции и призвал всех проявлять повышенную активность не только в технических дискуссиях, но и в социальных событиях и соревнованиях, которые также предусмотрены программой мероприятия.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Emmanuel-De-Jeger.jpg)
С приветственным словом перед участниками форума выступил Председатель CIRED Эммануэль Де Йегер (Emmanuel De Jaeger). Он отметил уникальность CIRED, которая объединяет распределительные электросетевые организации, производителей оборудования, материалов и решений для электроэнергетики, субъекты рынка электроэнергии, научное сообщество и властные структуры для выработки скоординированных взвешенных решений, необходимых для развития распределительных электрических сетей по всему миру.
Также Эммануэль Де Йегер отметил ключевую роль технического сообщества CIRED. В современной реальности перед мировой электроэнергетикой стоят новые вызовы — отрасль и, в первую очередь, распределительный электросетевой комплекс играют ключевую роль в развитии мировой экономики и, с учетом современных вызовов, должны стать драйвером нового энергетического перехода к низкоуглеродной промышленности и системе потребления. Глобальные климатические изменения требуют новых подходов к строительству распределительных электрических сетей, диктуют необходимость обеспечения их высокой устойчивости к негативным воздействиям. Перед электроэнергетикой по-прежнему стоит и важная социальная и гуманитарная задача — обеспечение электроэнергией сотен миллионов человек по всему миру, не имеющих до сих пор такого подключения и использующих устаревшие и неэкологичные энергоносители для обогрева и приготовления пищи. Понимая значимость этих задач в масштабах всей планеты, CIRED, объединяя лучших экспертов в сфере распределения электроэнергии со всего мира, будет активно способствовать выработке соответствующих решений и ускорению их внедрения
О реализации перечисленных Председателем CIRED задач говорили все спикеры на открытии форума.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Syaogan-Pang.jpg)
Исполнительный вице-президент Государственной сетевой корпорации Китая Сяоган Панг (Xiao gang Pang) выступил с докладом «Деятельность ГЭК Китая по борьбе с изменением климата по обеспечению сокращения пика выбросов углерода и достижения целей углеродной нейтральности».
ГЭК Китая активно работает над созданием распределительной энергосистемы будущего, внедряя самые прогрессивные решения, и готова способствовать распространению передового опыта по всему миру.
Наиболее важными направлениями развития распределительной энергосистемы являются повышение контроля за распределением электроэнергии и энергопотреблением, повышение энергетической эффективности системы развитие энергетического менеджмента, расширение области электрификации и развитие возможностей энергетических рынков.
При этом в будущем распределительная электрическая сеть должна стать ключевой инфраструктурой (хабом), связывающей не только производителей и по требителей электроэнергии, но и обеспечивающей необходимую гибкость трансформации одних видов энергоресурсов в другие и предоставление расширенного спектра соответствующих сервисов.
Трансформация энергетической инфраструктуры уже идет полным ходом. За 13-ю пятилетку ГЭК Китая инвестировала в развитие электроэнергетики более 2,4 триллиона юаней, что позволило дополнительно построить порядка 41 000 км линий электропередачи для оптимального распределения электроэнергии между регионами. Также большие средства были вложены в развитие возобновляемых источников генерации: в 2020 году с помощью ВИЭ было сгенерировано 7400 ТВт ч электроэнергии.
Компания также реализует тысячи проектов, направленных как на электрификацию новых потребителей, так и на повышение энергетической эффективности существующих потребителей и объектов инфраструктуры. Большую роль играют в этом направлении развивающиеся цифровые сервисы.
Развитие электроэнергетической инфраструктуры будет продолжено. За 14-ю пятилетку (2021–2025) будет инвестировано порядка 700 миллиардов юаней в строительство линий 500 кВ и выше в северной, восточной, центральной и юго-западной частях Китая. При этом транзит чистой энергии между провинциями достигнет 300 ГВт. Инвестиции в распределительные электрические сети позволят к 2025 году повысить надежность электроснабжения c 99,97% до 99,88%.
Большое внимание будет уделено цифровой трансформации электроэнергетики, развитию систем оперативно-диспетчерского управления, повышению стабильности и гибкости инфраструктуры, в том числе за счет внедрения технологических инноваций.
В заключение руководитель выразил уверенность, что развитие и улучшение распределительного электросетевого комплекса не имеет границ и призвал всех специалистов и руководителей объединиться, используя информационные возможности CIRED, для выработки и внедрения наиболее эффективных решений.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Shaj-Bahramirad-1024x549.jpg)
С докладом об изменениях климата и необходимости обеспечения отказоустойчивости электроэнергетических систем выступила вице-президент по климату и устойчивости компании Quanta Technology (США) Шай Бахрамирад (Shay Bahramirad).
В своем докладе Шай Бахрамирад подчеркнула ключевую роль электросетевого комплекса практически во всех сферах жизнеобеспечения человека. При масштабных технологических нарушениях в электрических сетях, вызванных негативными природными явлениями, наблюдается эффект домино: сбои в системах связи, транспорта, водо- и тепло- снабжения, поставок и хранения запасов продовольствия и т.д.
В этих условиях важной задачей для профессионалов отрасли становится освоение новых современных методов прогнозирования различных событий в сетях и адаптация объектов электросетевого комплекса к новым условиям. Электроэнергетическая система будущего должна стать кратно более устойчивой и гибкой по сравнению с существующей. Важными компонентами новой системы должны стать распределенная генерация на ВИЭ, микросети, дополнительные энергетические взаимосвязи, системы повышения энергетической эффективности и управления спросом и электротранспорт.
Европейский взгляд на изменение климата и его влияние на системы распределения электроэнергии представил профессор Марио Паолоне (Mario Paolone), EPFL, Швейцария.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Mario-Paolone-1024x572.jpg)
Свой доклад профессор построил вокруг практических методов оптимизации размещения объектов энергетической инфраструктуры (в том числе распределенной генерации) и оптимизации затрат на ее создание. Поскольку в Европе в настоящее время наблюдается интенсивное внедрение большого числа ветряных и солнечных электростанций, отличающихся высокой степенью непостоянства, Марио Паолоне напомнил собравшимся об имеющих место особенностях использования ВИЭ, необходимости прогнозирования нагрузок и управления режимами в распределительных сетях. Также докладчик заострил внимание на необходимости применения новых методов планирования распределительной электрической сети для эффективного обмена энергией ветра и солнца. Необходимо развитие соответствующих инструментов прогнозирования и планирования с применением возможностей искусственного интеллекта.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Per-Malle.jpg)
К последовавшей вслед за программными докладами панельной дискуссии в качестве ее модератора присоединился Пьер Малле (Pierre Mallet), Председатель технического комитета CIRED. Участники дискуссии обсудили вопросы перспектив использования водорода в энергосистеме будущего, технологии передачи электроэнергии на постоянном токе и перспективы развития сетей постоянного тока, возможности микросетей и основные методы планирования развития электрических сетей.
Деловая программа CIRED-2021 была построена таким образом, чтобы отражать постоянно меняющиеся деловые и политические требования во всех аспектах сферы распределения электроэнергии. Деловые мероприятия были сформированы так, чтобы отвечать интересам всех заинтересованных сторон: электросетевых компаний, регулирующих органов, производителей, консультантов, стартапов, университетов и исследовательских центров.
Пять обучающих программ, прошедших в день открытия мероприятия, были посвящены актуальным для всех специалистов распределительного электросетевого комплекса темам:
– Новые разработки в области проектирования заземлений, включая анализ рисков;
– Измерение и оценка гармонической составляющей 2–150 кГц (супрагармоники) в распределительных сетях;
– Подключение распределенных энергоресурсов (ВИЭ) в трехфазные сети СН и НН: проблемы и решения;
– Ценообразование для интеллектуальных распределительных электрических сетей;
– Оптимизация управления жизненным циклом оборудования распределительных сетей среднего напряжения с использованием современных диагностических средств, цифровых технологий и интеллектуальных алгоритмов.
Все технические дискуссии CIRED-2021 были разделены на шесть основных тематических направлений, среди которых специалисты могли выбрать наиболее близкие и интересные темы.
1. Сетевые компоненты. Направление посвящено всем аспектам, связанным с компонентами, используемыми в распределительных электросетях: кабелям, воздушным линиям, ТП и РП, трансформаторам, распределительным устройствам, системам управления, защиты и контроля, новым приборам активной силовой электроники. Оно охватывает темы, связанные с оптимизацией жизненного цикла сетевых активов на всех этапах от стадии проектирования, монтажа, эксплуатации и технического обслуживания, мониторинга и диагностики до управления сроком службы, включая применение новых методов, таких как big data и искусственный интеллект.
Направление также охватывает экологические аспекты, включая экодизайн и анализ жизненного цикла, стандартизацию, эргономику и безопасность. В докладах предоставлен обзор современного дизайна компонентов и предложения по новым разработкам, включая те, которые необходимы для интеллектуальных сетей, развития электротранспорта, интеллектуальных городов и микросетей.
В текущем году по теме было представлено 136 докладов, многие из которых были посвящены современным цифровым технологиям, необходимым для повышения эффективности эксплуатации электрических сетей.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Kucheryavenkov.jpg)
Российская компания МНПП «АНТРАКС» на CIRED-2021 представила свои решения в области применения искусственного интеллекта для прогнозирования и предотвращения технологических нарушений в сетях. Специалисты компании отметили, что задача обучения нейросетей является наиболее неоднозначной и трудоемкой на данный момент. Полноценное обучение нейросети реальным аварийным процессам практически невозможно, так как невозможно специально создавать сотни и тысячи аварийных ситуаций в реальной работающей распределительной сети.
Было предложено два механизма для обучения нейросети. Первый — это обучение нейронной сети с использованием физического аналога аварийных процессов в сетевой модели. Фактически это построение служебного цифрового двойника с последующим моделированием в нем аварийных ситуаций и обучением нейронной сети для каждого из моделируемых сбоев. Этот метод позволяет быстро обучать нейросети, но он очень трудоемкий с точки зрения подготовки физического цифрового аналога сети.
Второй метод заключается в выявлении аномалий. В этом методе нейронная сеть сначала обучается в обычных режимах работы, что достаточно просто обеспечить. Далее обучение основано на устранении аномалий в работе сети и выделении их общих характерных особенностей. Благодаря этому для каждой аномалии, не соответствующей нормальной работе, формируются наборы характерных данных. Обязательным требованием в этом методе обучения является маркировка аномалий диспетчером или инженером энергосистемы. Второй этап внедрения искусственного интеллекта, например, для прогнозного обнаружения аварийных ситуаций в распределительных сетях — это установка нейронной сети, обученной на физическом аналоге.
Эксперименты проводились на объектах распределительных сетей в Татарстане и Карелии. В ходе экспериментов нейронные сети были обучены на предмет отклонений, характерных для однофазных замыканий на землю или утечек на землю из-за снижения уровня изоляции. В результате нейронная сеть выявила ряд аварийных событий на ранней стадии возникновения (рисунок 1).
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-1-1019x1024.jpg)
2. Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость. Посвящено вопросам качества электроэнергии, электромагнитной совместимости и связанным с этим проблемам безопасности в электрических сетях, а также соответствующим методам измерения и анализа. Охватывает все аспекты электромагнитной совместимости, включая излучение, помехозащищенность, а также вопросы стандартизации. Помимо этого, рассматриваются проблемы проводимых и излучаемых электромагнитных помех, а также электрических и магнитных полей. Особое внимание уделяется характеристикам качества электрической энергии и проблемам, связанным с работой распределительных сетей с очень высокой долей силовой электроники, вопросам обработки больших данных в решении задач обеспечения качества электроэнергии.
В текущем году по теме было представлено 99 докладов, многие из которых были посвящены исследованиям влияния большого количества распределенной генерации и электромобилей на качество электроэнергии.
Специалисты компании Western Power Distribution и Nortech Management Ltd (Великобритания) поделились с участниками конференции опытом созданияинтегрированной платформы для мониторинга показателей качества (ПК) электроэнергии в электрических сетях (рисунок 2).
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-2-703x1024.jpg)
Основные функции платформы:
– получать и обрабатывать данные с различных мониторов показателей качества (прием данных ПК);
– обобщение данных ПК и состояния системы (панель мониторинга ПК и тепловые карты ПК);
– визуализация данных ПК с течением времени (тенденции ПК);
– просмотр событий и просмотр записей о событиях (браузер временной шкалы событий ПК и записи событий (рисунок 3);
– подготовка отчетов об оценке ПК (рисунок 4) и соблюдении требований (ПК-отчеты).
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-3-1024x523.jpg)
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-4-1024x543.jpg)
Информация о показателях качества электроэнергии используется британскими специалистами для технической оценки возможностей и последствий подключения новых электрических нагрузок к распределительным электрическим сетям, а также для всестороннего расследования причин и динамики развития технологических нарушений в сети.
3. Эксплуатация, системы управления и защиты. Направление посвящено работе сетей, включая технологии управления и защиты систем, что является наиболее актуальной темой в формирующейся среде интеллектуальных сетей, распределенной генерации и электромобильности. На заседаниях обсуждались соответствующие технико-экономические изыскания распределительных компаний, ожидания и требования заинтересованных сторон, а также результаты исследований ученых и решения производителей новой продукции.
На конференции 2021 года по теме было представлено 145 докладов, охватывающих широкий спектр проблем: от анализа причин масштабных блэкаутов, рассмотрения алгоритмов интеллектуальной обработки данных до оптимизации подключения распределенных нагрузок-генераторов профилактического обслуживания сетей с применением современных цифровых и роботизированных платформ.
Свое непосредственное видение концепции упреждающего подхода к устранению неисправностей представили португальские специалисты. По их мнению, для достижения операционных целей недостаточно развернуть интеллектуальные счетчики, а также иметь визуализацию активов в реальном времени. Необходимо знать местоположение ограничений и какие действия следует выполнить, чтобы обеспечить наиболее эффективный план действий по устранению ограничений, не вызывая непредвиденных последствий для надежности и качества электроснабжения.
В ходе реализованного в компании E-REDES проекта, объединение данных интеллектуальной системы учета с усовершенствованными алгоритмами фильтрации сигналов тревоги и агрегирования событий позволило получить положительный результат в 66,7% случаях при упреждающем обнаружении ограничений как в сети среднего напряжения, так и в сети низкого напряжения. Успех был измерен путем объединения триггера тревоги с отправкой полевой бригады, проверкой ограничений и действиями по их устранению. Модель доказывает высокую вероятность успеха при событиях на уровне среднего напряжения, для воздушных линий в радиальной сети без АПВ.
Компания планирует и далее развивать направление прогнозирования состояния сети и возможных неисправностей на основе данных интеллектуальной системы учета.
4. Распределенные энергетические ресурсы и эффективное использование электроэнергии. В рамках тематического направления обсуждались проблемы адаптации распределительных сетей для содействия эффективной интеграции возобновляемых и распределенных энергетических ресурсов. К ним относятся распределенная генерация, системы накопления энергии, новые категории активных потребителей (например, электромобили, виртуальные электростанции). Направление специально фокусируется на новых технологиях и решениях, результатах исследований, разработок или демонстрационных программах, при этом особое значение имеют результаты сетевых и системных интеграционных испытаний.
Было представлено 124 доклада, посвященных преимущественно темам управления спросом, гибкого планирования развития распределительных сетей, развития смежных рыночных сервисов для оптимизации, использования систем накопления электроэнергии.
В рамках данной темы финскими специалистами был исследован потенциал использования накопителей энергии для повышения эффективности распределительных электрических сетей в сельской местности. Исследование показало, что затраты на обслуживание, а также снижение затрат компании, связанных с перерывами электроснабжения, оказывают наиболее существенное влияние на количество технически экономически обоснованных мест размещения батарей.
Исследование проводилось на примере сети Elenia, которая является второй по величине ТСО в Финляндии и обслуживает примерно 74 000 км сетей, из которых почти 30 000 км — сеть среднего напряжения.
Было определено, что технически наиболее подходящий диапазон емкости аккумулятора составляет 300–500 кВт·ч. Минимальный подходящий размер батарейного блока составляет 300 кВт в связи с минимальным требованием к системе, чтобы она могла генерировать достаточное количество тока короткого замыкания в сети для корректной работы существующих защит. Максимальный размер батареи 500 кВт ч обусловлен размерами стандартных шкафов ТП, при увеличении размера потребуется применение нестандартного шкафа ТП, что существенным образом скажется на экономике проекта в целом.
Принимая во внимание технические ограничения и экономическую составляющую установки аккумуляторных батарей, под критерии, определенные компанией, попали лишь 230 фидеров из 7122 изначально рассматривавшихся. Далее был проведен анализ чувствительности проектов размещения при различной стоимости обслуживания (рисунок 5). Результаты этого анализа показали, что плата за обслуживание оказывает существенное влияние на количество потенциальных мест расположения батарей.
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-5.jpg)
Оценка проводилась также с учетом изменения стоимости самих систем накопления, поскольку в 10-летней перспективе потребуется обновление их элементов.
В результате, с учетом оценки всех факторов, наиболее выгодной была признана установка подобных систем лишь на 10 фидерах (рисунок 6).
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-6.jpg)
По мнению авторов исследования, на сегодняшний день применение систем накопления для повышения надежности сельских сетей не является массовым решением, но в случае необходимости можно найти технико-экономически обоснованные места для их размещения.
5. Планирование распределительных систем. Пятая сессия посвящена всем аспектам, связанным с краткосрочным и долгосрочным развитием распределительных сетей высокого, среднего и низкого напряжения с учетом меняющихся требований к распределению электроэнергии, включая, в частности, интеллектуальные активные распределительные сети, электромобили, системы хранения, активный спрос и интеграцию распределенных энергоресурсов, нынешнее и будущее качество потребностей клиентов в поставках и оптимальные методы и стратегии использования активов. Растет интерес к стратегиям, направленным на удовлетворение быстро меняющегося уровня спроса как в сельских, так и в городских районах, аспектам развития сетей в сельских районах, требующих высокого качества электроснабжения, и стратегиям развития, направленным на повышение устойчивости к экстремальным явлениям.
В текущем году по теме было представлено 126 докладов, большинство из которых также затрагивало проблемы интеграции распределенной генерации, электромобилей, систем накопления энергии и внедрению технологий управления спросом.
Исследования ученых из Германии (Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена) были сосредоточены на моделировании профилей спроса будущих активных сетевых клиентов (просьюмеров) и оценке их влияния на сеть.
Для этого была сформирована многоагентная математическая модель, учитывающая среднестатистические сценарии поведения потребителей и использующая различные профили нагрузок: домашнее хозяйство, процесс зарядки электромобиля, генерация фотоэлектрических батарей или использование тепловых насосов.
На сформированной математической модели с учетом всех наиболее вероятных сценариев была проведена оценка влияния различных сетевых тарифов на профили нагрузки активных сетевых клиентов (рисунок 7).
![](https://eepir.ru:443/wp-content/uploads/2021/11/Ris-7-1015x1024.jpg)
б) для энергоориентированной сети; в) для сети с дифференцированным по времени тарифом
Результаты показывают, что плата за энергоориентированную сеть способна обеспечить более равномерную нагрузку. Повременная оплата способна сдвинуть вечернюю пиковую нагрузку на более позднее время, но приводит к более высоким пиковым нагрузкам вне временных интервалов с низкими ценами. Были проанализированы и другие сценарии, в ходе которых отмечены преимущества энергоориентированных тарифов по сравнению с интервальными.
В целом результаты показывают, насколько по-разному стимулирующие стратегии влияют на профили нагрузки активных клиентов и каковы вытекающие из этого преимущества и недостатки с точки зрения сети. Подобные знания необходимы Правительству Германии и системным операторам для выстраивания взвешенной ценовой стратегии по отношению к активным потребителям.
6. Активные потребители, регулирование и бизнес-модели. Направление, во многом пересекающееся с предыдущим, фокусируется на будущей распределительной электрической системе с новыми бизнес-моделями, активными клиентами, требованиями к гибкости, управлением рисками и цифровизацией в качестве ключевых составляющих энергетического перехода. В его рамках было представлено 86 докладов.
Будущее регулирование должно стимулировать исследования и разработки, а также инвестиции в новые рынки и сетевые услуги. Безопасность и конфиденциальность, по мнению экспертов, должны иметь первостепенное значение в свете продолжающейся цифровизации, когда киберугрозы бросают вызов безопасности электроснабжения, данных клиентов, новых платформ данных и интернета вещей.
В то же время управление активами/рисками и оптимизация бизнес-процессов по-прежнему являются ключевыми для сетевых компаний. Устаревающие сети необходимо обновлять в ближайшем будущем. Но какие последствия, стратегические решения, варианты и ограничения имеют решающее значение для сетей, когда будущее меняется? Обмен опытом по всем перечисленным темам позволяет международным экспертам найти наиболее оптимальные варианты для решения общемировых задач по формированию доступной и надежной электросетевой инфраструктуры, от эффективной работы которой зависит благосостояние людей и стабильное функционирование мировых экономик.
О возможных сценариях развития распределительных электрических сетей на конференции говорили специалисты из Норвегии. В докладе описаны четыре сценария будущей распределительной электросети, которые составлены по результатам прогнозирования.
В качестве основных движущих сил будущих изменений в системах распределения электроэнергии были названы глобальные тренды (изменения климата, глобализация и цифровизация экономики, рост населения и урбанизация), внешние факторы (политика, регулирование и стандартизация, социальные тренды, технологическое развитие, общество, бизнес-модели и стейкхолдеры) и отраслевые тенденции (развитие распределенной генерации, развитие микросетей, изменяющиеся нагрузки, повышение требований к гибкости сетей и системам управления, постоянное расширение сетей, требования к безопасности сетей, требования к кибербезопасности, экономика).
На основе анализа тенденций определены четыре базовых сценария для распределительных сетей до 2040 года: автоматизированная сеть, гибкая и интеллектуальная сеть, распределительная сеть в качестве резервной, все как обычно.
Автоматизированная сеть. Этот сценарий характеризуется пассивными потребителями и цифровой сетью. Новые технологии широко используются для оцифровки и автоматизации решения проблем, возникающих в сети, и для оптимизации работы сети. Пассивные потребители производят и потребляют электроэнергию независимо от внешних сигналов. Растущие потребности в зарядке электромобилей и увеличение распределенной генерации от солнечных батарей до 2040 года приведут к большим проблемам с пропускной способностью сети и качеством напряжения. Эти проблемы частично могут быть решены за счет традиционных инвестиций в сетевую инфраструктуру, а частично за счет интенсивного использования новых информационных технологий и систем сбора данных, а также передовых алгоритмов и систем мониторинга и управления. Будет внедрена и начнет работать система управления активами на основе рискориентированного управления.
Гибкая и интеллектуальная сеть. Этот сценарий имеет многие из тех же характеристик, что и автоматизированная сеть. Основные отличия заключаются в том, что большая часть потребителей активна, что позволяет использовать гибкость в планировании и эксплуатации сетей, а также благодаря этому повысить уровень цифровизации.
Распределительная сеть в качестве резервной. В этом сценарии наблюдается быстрое развитие на стороне клиентов, в то время как в сетевых компаниях наблюдается ограниченное развитие, что приводит к тому, что все больше клиентов отключаются от сети.
Все как обычно. В этом сценарии развитие идет почти в тех же направлениях, что и в текущей ситуации (2020 год). Сеть адаптируется по мере необходимости в зависимости от того, что происходит на стороне клиента.
Для сценария «Гибкая и интеллектуальная сеть» также разработаны два мини-сценария:
1. Роботы и искусственный интеллект повышают безопасность поставок и безопасность людей. Роботы и искусственный интеллект контролируют сеть и выполняют профилактические работы, такие как управление растительностью, удаление деревьев. Большая экономия затрат достигается за счет более быстрой локализации неисправностей и восстановления электроснабжения, что означает повышение надежности электроснабжения и повышение безопасности людей. В этой ситуации сеть будет одновременно надежной и экономически эффективной.
2. Много данных, но не хватает данных приемлемого качества. Противоположная ситуация относительно первого сценария: огромное количество новых данных, собранных с помощью датчиков, используется в алгоритмах для оптимизации работы и управления активами. Данные имеют низкое качество, что приводит к плохим результатам/поддержке принятия решений, неправильным решениям, риску снижения безопасности поставок и безопасности людей.
Использование перечисленных сценариев развития сетей позволяет зарубежным экспертам тестировать различные действия и варианты в радикально отличающихся, но реалистичных перспективах и улучшать собственные планы развития.
Таким образом, очередная 26-я конференция и выставка по вопросам распределения электроэнергии CIRED-2021 вновь продемонстрировала мировому сообществу большое разнообразие задач эксплуатации и развития распределительных электрических сетей и широкий спектр подходов по их решению для построения современной высокоэффективной инфраструктуры, отвечающей самым современным требованиям со стороны общества, бизнеса и политики.
Следующая, 27-я конференция и выставка по вопросам распределения электроэнергии CIRED пройдет в 2023 году в Риме с 12 по 15 июня.
Материал подготовил Александр ПАВЛОВ