АСУ ТП для систем накопления электроэнергии — ключевой элемент энергетической инфраструктуры

В статье описываются преимущества применения на объектах электроэнергетики автоматизированных систем управления, разработанных Группой компаний ЭНЭЛТ. Читателю предлагается ознакомиться с общими принципами работы системы и конкретными практическими результатами ее внедрения на реальных объектах.

Энергетическая инфраструктура является критически важным элементом экономики и общества в целом. При этом, с развитием технологий и изменением климатических условий, энергетическая инфраструктура должна адаптироваться к новым требованиям и вызовам. Необходимую гибкость энергетической инфраструктуры обеспечивают объекты распределенной энергетики: генерирующие установки с использованием различных видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и системы накопления электроэнергии (СНЭЭ).

Роль систем накопления в этом контексте является одной из ключевых, поскольку именно от возможностей накопления энергии возобновляемых источников, отличающихся известным непостоянством, и своевременного ее использования в узлах сети с наибольшим спросом зависит эффективность работы всей энергосистемы в целом. При этом наибольшую эффективность демонстрируют системы накопления с автоматизированными системами управления (АСУ ТП). Такие системы позволяют оптимизировать процессы накопления, хранения, преобразования и распределения электроэнергии.

Современные системы управления энергетической инфраструктурой и системами накопления электроэнергии, в частности, основаны на использовании технологий искусственного интеллекта и других современных технологий (блокчейн, интернет вещей). Эти системы позволяют автоматизировать множество процессов, таких как мониторинг, управление и контроль за системами накопления электроэнергии.

Искусственный интеллект может использоваться для создания автоматизированных систем управления, которые могут адаптироваться к изменяющимся условиям и принимать автоматические решения на основе данных в реальном времени. Например, системы управления могут автоматически переключаться на использование энергии из накопителей, когда стоимость электроэнергии на рынке выше, что позволяет снизить затраты на энергопотребление.

Кроме того, анализ данных и искусственный интеллект могут быть использованы для создания прогностических моделей, которые позволяют прогнозировать не только спрос на электроэнергию, но и состояние систем накопления электроэнергии. Это позволяет предотвращать отказы в их работе и обеспечивать более надежную работу всей энергетической инфраструктуры.

Блокчейн-технология может быть использована для создания децентрализованных систем управления, которые поз- воляют управлять системами накопления электроэнергии без необходимости централизован- ного контроля. Это обеспечи- вает более надежную и без- опасную систему управления, а также повышает прозрачность процессов.

Интернет вещей также может быть использован для создания смарт-систем управления, кото- рые могут автоматически регу- лировать поток электроэнергии в зависимости от спроса и пред- ложения. Применение облачных технологий обеспечивает более гибкое и масштабируемое управ- ление системами накопления электроэнергии.

На основе вышеописанных принципов Группой компаний ЭНЭЛТ наработан опыт реализации на технологически изолированных от ЕЭС территориях проектов автономных гибридных энергокомплексов под управлением АСУ ТП собственной разработки. При создании системы управления, в целях оптимизации затрат и удешевления продукции, были использованы преимущественно открытые информационные технологии отечественных IT-компаний.

Автоматизированный гибридный энергокомплекс (АГЭК) — автономный модульный объект, обеспечивающий энергоснабжение посредством дизель-генераторных установок (ДГУ), а также станции возобновляемой энергии на базе солнечных батарей (СЭС) или системы ветрогенерации (ВЭС) и системы накопления электроэнергии, в зависимости от геоклиматических характеристик района установки, объединенный общей системой управления АСУ ТП.

Система АСУ ТП АГЭК предназначена для централизованного оперативного и диспетчерского контроля параметров работы АГЭК и регулирования параметров управления оборудованием с обеспечением рационального технологического режима, в том числе по алгоритму прогнозирования и оптимизации режимов работы АГЭК.

Программный модуль прогнозирования и оптимизации на основе нейросети является компонентом АСУ ТП АГЭК и предназначен для выдачи рекомендаций по оптимальному режиму работы по критериям эксплуатационной надежности и экономичности, направленным на минимизацию расхода дизельного топлива за счет оптимизации режима работы АГЭК, ориентированной на обеспечение максимально возможного использования энергии солнечной электростанции с СНЭЭ с соблюдением условий надежного электроснабжения потребителей.

Программный модуль в режиме самообучения выполняет следующие функции:

• прогнозирование электрических нагрузок на основе анализа временных рядов данных из архива с заданным периодом упреждения;
• прогнозирование выходной мощности электростанции с заданным периодом упреждения;
• выбор оптимального режима функционирования АГЭК по критериям надежности электроснабжения и экономичности.

На сегодняшний день программный модуль, разработанный Группой компаний ЭНЭЛТ, позволяет с высокой степенью точности осуществлять прогнозирование нагрузки и генерации на сутки вперед (рисунок 1).

На основании сгенерированных прогнозов на заданном периоде упреждения и данных о предыдущем состоянии оборудования (ретроспектива режима работы генерирующего оборудования) производится алгоритмический выбор оптимального состава и режима генерирующего оборудования.

АСУ ТП АГЭК Группы компаний ЭНЭЛТ успешно работают на объектах ПАО «РусГидро» на территории регионов Дальнего Востока. В частности, эффективность предлагаемых решений уже подтверждена на построенной Группой ЭНЭЛТ на территории города Верхоянска (Якутия) солнечной электростанции мощностью 1 МВт с системой накопления электроэнергии емкостью 1,3 МВт·ч (рисунок 2).

Основной целью реализации проекта было снижение расхода топлива, используемого на ДГУ, ранее применявшегося для энергообеспечения потребителей. После создания АГЭК с АСУ ТП была зафиксирована экономия дизельного топлива в зимний период 10–15%, летом — 46–50%.

Принимая во внимание достигнутые результаты и реальный экономический эффект, подтвержденный практикой применения АСУ ТП, Группа компаний ЭНЭЛТ готова к масштабному внедрению аналогичных решений в объемах крупных промышленных предприятий и компаний электросетевого комплекса.