Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в распределительных электрических сетях нового технологического уклада

Page 1

Page 2

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Техника

технологии

Четвертой

промышленной

революции

шестого

технологиче

–

ского

уклада

позволяют

на

качественно

новом

уровне

решать

задачи

снижения

потерь

электроэнергии

распределительных

электрических

сетях

0,4–110

кВ

совокупности

обес

печением

надежности

качества

экономичности

электроснабжения

потребите

–

лей

это

дает

возможность

комплексного

подхода

повышению

энергетической

эффек

–

тивности

передачи

распределения

электроэнергии

целом

Цель

статьи

—

рассмот

–

реть

этапы

современное

состояние

пути

развития

работ

по

снижению

потерь

как

части

повышения

энергетической

эффективности

отечественных

распределительных

сетей

Энергосбережение и повышение
энергетической эффективности
в распределительных электрических
сетях нового технологического уклада

По материалам

VI Всероссийской конференции

РАЗВИТИЕ

ПОВЫШЕНИЕ

НАДЕЖНОСТИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ

УДК 621.316.1

Воротницкий

д.т.н., профессор,

главный научный

сотрудник АО «НТЦ

ФСК ЕЭС»

Ключевые

слова

электрическая сеть,

энергосбережение,

энергоэффективность,

потери электроэнергии,

инновационные

технологии

КРАТКАЯ

ИСТОРИЯ

ЭТАПЫ

РАЗВИТИЯ

РАБОТ

ПО

СНИЖЕНИЮ

ПОТЕРЬ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЯХ

В текущем году исполняется 130 лет

первой в мире трехфазной системы

переменного тока, представленной на

Международной электротехнической

выставке во Франкфурте-на-Майне

(Германия). Разработка и изготовле-

ние основного оборудования этой

системы, в том числе линии электро-

передачи, силовых трансформаторов

и двигателей проводились немецкой

фирмой АЕG под руководством рабо-

тавшего в то время в этой фирме вы-

дающегося русского электротехника

Михаила Осиповича Доливо-Добро-

вольского (1862–1919). К линии про-

тяженностью 170 км, с номинальным

напряжением 15 кВ, которое впослед-

ствии было повышено до 23 кВ, в ка-

честве нагрузки были присоединены

1000 ламп накаливания и электри-

ческий трехфазный двигатель мощ-

ностью 75 кВт. Средние потери при

передаче мощности по этой линии со-

ставили около 28% [1]. В те годы это

был выдающийся результат, так как

считалось, что КПД электропереда-

чи по проводам не может быть более

50%. Демонстрация возможностей

трехфазного переменного тока на

указанной выставке убедительно до-

казала его неоспоримые технические

и экономические преимущества по

сравнению с известными в то время

способами передачи электроэнер-

гии по проводам и послужила точкой

отсчета в последующем развитии

трехфазных сетей переменного тока

и в борьбе за снижение потерь в них

(далее — снижение потерь).

За прошедшие годы по мере интен-

сивного развития таких сетей стало

ясно, что эффективное снижение по-

терь — постоянная, важная и сложная

технико-экономическая

проблема.

Главная ее сложность состоит в том,

что экономически обоснованный уро-

вень потерь электроэнергии в элек-

трических сетях необходимо опре-

делять, уточнять и поддерживать на

всех этапах их жизненного цикла: при

проектировании, строительстве, экс-

плуатации, ремонтах, реконструкции,

модернизации и даже на стадии заме-

ны и утилизации отработавшего свой

ресурс оборудования, если замена

и утилизация задерживаются, а по-

тери в старом оборудовании растут.

Неквалифицированные действия или

Page 3

ослабление внимания персонала на любом из

перечисленных этапов неизбежно приводят к ро-

сту потерь. Перечень мероприятий и программы

по снижению потерь должны распространяться на

все эти этапы.

Первой попыткой на нормативном уровне

утвер дить такой перечень стал ввод в действие

в 1980 году временной «Инструкции по расчету

технико-экономической эффективности и планиро-

ванию мероприятий по снижению расхода электро-

энергии на ее транспорт по электрическим сетям

энергосистем» [2]. По результатам применения

этой инструкции в 1987 году была разработана,

утверждена и введена в действие постоянная ин-

струкция [3], действовавшая достаточно долго до

момента реформы отечественной электроэнерге-

тики и ее нормативной базы в 90-е годы ХХ века.

В ней были установлены методы определения пла-

нируемого и фактического эффекта от снижения

потерь, уточнен типовой перечень мероприятий.

В этот перечень были включены известные на тот

период мероприятия, состоящие из 52 наименова-

ний, разбитых на три группы:

– организационные, практически не требующие

дополнительных капитальных вложений меро-

приятия по оптимизации схемных и режимных

параметров электрических сетей;

– технические мероприятия, связанные с установ-

кой и вводом в эксплуатацию энергосберегаю-

щего оборудования, с заменой перегруженных

линий и трансформаторов, реконструкцией

и модернизацией сетей;

– мероприятия по совершенствованию и раз-

витию систем расчетного и технического учета

электроэнергии.

Практика показала, что типовой перечень ме-

роприятий в целом не утратил своей актуальности

и сегодня, в том числе и тех, применение которых

осуществляется пока в ограниченных объемах и на

которые хотелось бы обратить внимание в части

снижения технических потерь. К ним, в первую оче-

редь, относятся:

– оптимизация мест размыкания линий 6–35 кВ

с двусторонним питанием;

– оптимизация рабочих напряжений в центрах

питания радиальных электрических сетей;

– выполнение ремонтных и эксплуатационных ра-

бот под напряжением;

– сокращение продолжительности комплексных

ремонтов присоединений, ячеек, подстанций,

распределительных устройств и др.;

– установка и ввод в работу устройств компенса-

ции реактивной мощности в электрических сетях

и у потребителей;

– замена старых, перегруженных и недогруженных

распределительных трансформаторов с повы-

шенными потерями мощности на современные

трансформаторы, в том числе с магнитопрово-

дами из аморфной стали и уменьшенными поте-

рями холостого хода, а также трансформаторы

с симметрирующими обмотками;

– установка и ввод в работу вольтодобавочных

регулировочных трансформаторов и устройств

автоматического регулирования напряжения;

– разукрупнение распределительных линий 0,4–

35 кВ;

– перевод электрических сетей 6–10 кВ на 20–35 кВ

с высокой их загрузкой и перспективами ее роста;

– сокращение протяженности электрических сетей

0,4 кВ за счет приближения напряжения 6–10 кВ

к потребителям 0,4 кВ, применения напряжения

0,95–1 кВ для электроснабжения удаленных

потребителей через индивидуальные столбовые

трансформаторы 0,95–1/0,4 кВ;

– применение новых автоматически регулируемых

компенсирующих и симметрирующих устройств

на основе современной силовой электроники.

Большинство перечисленных мероприятий тре-

бует дополнительных капиталовложений и долж-

ны быть экономически обоснованы с учетом сро-

ков владения оборудования и условий его внед-

рения.

По мере развития новых техники и технологий

появляются новые мероприятия, подходы и мето-

ды оценки эффективности энергосберегающих ме-

роприятий, совершенствуются структура и порядок

управления в электрических сетях. Следовательно,

и упомянутая выше инструкция требует доработки,

развития и утверждения в виде отраслевого стан-

дарта для всего сетевого комплекса страны.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ

АНАЛИЗ

ОТНОСИТЕЛЬНЫХ

ПОТЕРЬ

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ

ЗАРУБЕЖНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЯХ

Для поддержания потерь на технико-экономи-

чески обоснованном уровне необходимы посто-

янный мониторинг, сравнение и анализ в сопо-

ставимых усло виях уровня и динамики потерь

в отечественных и зарубежных электрических

сетях, а также использование лучших практик сни-

жения потерь.

Анализ динамики потерь электроэнергии

в электрических сетях России в целом и отдель-

ных электросетевых предприятий, сравнение этих

потерь с потерями в сетях промышленно развитых

стран показывает, что в деле их снижения и в по-

вышении энергетической эффективности оте-

чественного электросетевого комплекса имеется

большое количество резервов.

Из годовой отчетности ПАО «Россети» [4] сле-

дует, что в 2019 году фактические потери соста-

вили 8,57% от отпуска электроэнергии в сеть или

в абсолютном исчислении — 71 560 млн кВт·ч,

в том числе в распределительном комплексе —

8,14% или 48 364 млн кВт·ч (таблица 1). Из этой же

таблицы видно, что относительные потери в элек-

тросетях отдельных сетевых компаний находят-

ся в диапазоне от 2,66% (Россети Тюмень), 3,87%

(АО «ОЭК») до 36,8% (Чеченэнерго). Наметилась

тенденция к ежегодному снижению потерь. Так,

за период 2017–2019 годов относительные потери

№

4 (67) 2021

Page 4

снизились с 9,22 до 8,57% [4], в том числе в рас-

пределительном комплексе — с 8,35 до 8,14%.

Представленные в таблице 1 данные — это лишь

часть суммарных потерь в электрических сетях стра-

ны в целом. Известно [4], что по сетям ПАО «Россе-

ти» передается около 78 процентов электроэнергии,

вырабатываемой в России. Кроме того, в группу ком-

паний не входит целый ряд электросетевых органи-

заций. Если учесть потери электроэнергии в электри-

ческих сетях, не входящих в ПАО «Россети», сетях

промышленных предприятий, ОАО «РЖД» и других,

оказывающих услуги по передаче электроэнергии, то

суммарные относительные потери в электрических

сетях России (по данным Минэнерго России) соста-

вят на уровне 2020 года около 10,3%. В абсолютном

исчислении это соответствует примерно 100 млрд

кВт·ч в год (рисунок 1).

Приведенные на диаграмме рисунка 1 циф-

ры требуют уточнения в связи с тем, что до сих

пор отсутствуют утвержденные методики расчета

фактического баланса и потерь в магистральных

и распределительных сетях ПАО «Россети», в тер-

риториальных сетевых организациях, в электриче-

ских сетях России в целом и с разбивкой по субъек-

там Российской Федерации. Проекты таких методик

были разработаны более 10 лет назад, но так и не

получили практического применения.

Определение термина «фактические потери

электрической энергии» приведено в Постанов-

лении Правительства РФ от 27.12.2004 № 861 [5]

в весьма общем виде: «…размер фактических по-

терь электрической энергии в электрических сетях

определяется как разница между объемом элек-

трической энергии, поставленной в электрическую

сеть из других сетей или от производителей элек-

трической энергии, и объемом электрической энер-

гии, потребленной энергопринимающими устрой-

ствами, присоединенными к этой сети, а также

переданной в другие сетевые организации».

Практика показывает, что вычисление этой раз-

ницы имеет множество особенностей для электри-

ческих сетей различных уровней напряжения. Это

относится к определению объемов поставки электро-

энергии в электрическую сеть, если точки измерения

электроэнергии и точки поставки не совпадают. Во

многих случаях при отсутствии приборов учета по-

требленная электроэнергия определяется расчет-

ным путем, особенно в распределительных электри-

ческих сетях. Имеются бесхозяйные сети. Все эти

особенности должны найти отражение в соответ-

ствующем отраслевом стандарте Минэнерго России.

Наименование
ДЗО

Объем поступления электрической энергии в сеть,

млн кВт.ч

Объем потерь электрической энергии,

млн кВт.ч

Уровень потерь электрической энергии,

2017

2018

2019

план

2019

факт

2020

план

2017

2018

2019

план

2019

факт

2020

план

2017

2018

2019

план

2019

факт

2020

план

МОЭСК

90 231,4

91 881,2

93 234,0

91 747,8

92 742,3

7 431,7

7 439,5

7 315,0

7 036,5

7 125,4

8,24

8,10

7,85

7,67

7,68

МРСК Урала

73 897,3

73 135,7

73 701,1

71 598,5

70 954,4

5 715,3

5 427,5

5 241,0

4 810,2

4 989,8

7,73

7,42

7,11

6,72

7,03

МРСК Сибири

65 507,0

62 021,3

62 617,3

61 065,2

61 460,9

4 997,8

4 844,2

5 046,5

4 778,2

4 768,9

7,63

7,81

8,06

7,82

7,76

Россети Тюмень

65 022,0

57 853,8

58 102,1

58 059,7

58 683,2

1 700,0

1 640,2

1 585,8

1 547,0

1 523,1

2,61

2,84

2,73

2,66

2,60

МРСК Центра
и Приволжья

54 797,5

54 055,5

54 409,8

53 617,7

53 082,3

4 373,5

4 236,4

4 075,2

4 257,6

3 842,9

7,98

7,84

7,49

7,94

7,24

МРСК Центра

59 234,8

54 235,7

53 554,3

53 141,3

52 749,6

5 841,8

5 751,5

5 494,3

5 434,5

5 185,1

9,86

10,60

10,26

10,23

9,83

МРСК Волги

53 051,2

53 491,2

53 043,3

51 884,8

51 332,2

3 501,8

3 466,6

3 355,4

3 200,4

3 145,9

6,60

6,48

6,33

6,17

6,13

Ленэнерго

38 717,3

38 263,8

38 764,7

38 255,5

37 914,8

4 439,6

4 337,5

4 320,9

4 138,4

4 123,5

11,47

11,34

11,15

10,82

10,88

МРСК Северо-
Запада

37 621,4

34 297,4

34 791,0

34 593,7

34 135,2

2 283,6

2 258,6

2 200,3

2 156,4

2 124,3

6,07

6,59

6,32

6,23

6,22

Россети Юг

27 995,1

27 326,0

27 036,7

25 973,5

26 784,7

2 653,8

2 679,0

2 436,2

2 323,8

2 273,4

9,48

9,80

9,01

8,95

8,49

Кубаньэнерго

22 633,3

23 032,5

23 378,0

22 850,7

23 838,8

2 729,0

2 590,1

2 582,5

2 426,4

2 504,3

12,06

11,25

11,05

10,62

10,51

Россети
Северный
Кавказ

18 477,2

18 531,1

18 983,2

18 720,7

19 005,5

4 024,8

3 703,2

3 587,3

4 246,0

3 406,5

21,78

19,98

18,90

22,68

17,92

ТРК

5 442,2

5 288,9

5 368,2

5 335,7

5 285,1

450,0

475,8

476,6

464,8

457,6

8,27

9,00

8,88

8,71

8,66

Янтарьэнерго

4 178,6

4 142,5

4 145,0

4 140,3

4 186,5

646,6

520,6

531,1

474,6

510,1

15,47

12,57

12,81

11,46

12,19

Чеченэнерго

2 681,8

2 754,4

2 800,0

2 905,3

2 862,9

925,0

988,1

846,0

1 069,0

806,6

34,49

35,87

30,21

36,80

28,17

Итого по распре-
делительному
комплексу

619 488,1 600 311,0 603 928,7 593 890,5 595 018,5 51 714,3 50 358,9 49 094,0 48 363,8 46 787,4

8,35

8,39

8,13

8,14

7,86

ФСК ЕЭС

571 658,7 582 268,9 580 190,7 581 918,5 581 349,9 24 307,3 24 539,2 25 360,8 23 196,7 24 454,8

4,44

4,40

4,57

4,15

4,39

ИТОГО по ДЗО
ПАО «Россети»

824 184,1 836 393,1 838 991,7 834 939,0 831 892,6 76 021,6 74 898,2 74 454,8 71 560,5 71 242,2

9,22

8,95

8,87

8,57

8,56

Рис

. 1.

Динамика

потерь

электроэнергии

электриче

–

ских

сетях

России

за

2017–2020

годы

2,5%

7,5%

10%

2017

10,8

10,6

2018

10,4

2019

10,3

2020

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Табл. 1. Динамика потерь электроэнергии в электрических сетях ПАО «Россети»

(по данным годового отчета 2019 года)

Page 5

Отсутствие такого стандарта создает возможности

для свободной трактовки составляющих баланса

электроэнергии в электрических сетях и манипули-

рования этими составляющими при составлении от-

четности, приводит к ошибкам в прогнозах балансов

электроэнергии на среднесрочную и долгосрочную

перспективу, в стратегии энергосбережения и повы-

шения энергетической эффективности, к погрешно-

стям оценки относительных отчетных значений по-

терь электроэнергии в электрических сетях России.

Это также создает трудности в сравнении этих по-

терь с потерями в сетях зарубежных стран.

По данным [6, 7], относительные потери элек-

троэнергии в электрических сетях промышлен-

но развитых стран находятся в пределах 2–7%,

например, в Сингапуре — 2%, Германии — 3,9%,

Финляндии — 4,1%, США — 5,9%, Италии — 7%.

Эти страны относятся к странам с высоким вну-

тренним валовым продуктом (ВВП) по паритету

покупательной способности (ППС) на душу на-

селения, превышающим 50 тыс. долл. США. В то

же время в странах с ВВП по ППС ниже 10 тыс.

долл. США (Нигерии, Кении, Танзании, Эфиопии,

Индии) относительные потери в сетях составляют

16–19%, а в Камбодже и Йемене с ВВП 2,6–2,8 тыс.

долл. США потери в сетях — 23–25% (рисунок 2).

Средневзвешенные относительные потери элек-

троэнергии в электрических сетях мира в целом

составляют примерно 8,3%.

Таким образом, даже по укрупненным оценкам

относительные потери в сетях России в 1,2 раза

выше, чем средние общемировые, и в 1,5–2,5 раза

выше, чем в сетях промышленно развитых стран.

Относительные потери в распределительных

сетях ПАО «Россети» приблизились к средне-

мировым.

Из приведенных цифр и графика рисунка 2 видно,

что имеется достаточно тесная связь потерь элек-

троэнергии в электрических сетях различных стран,

не только с их параметрами и режимами, но и с эко-

номикой этих стран. В странах с более развитой

экономикой, где относительные потери сравнитель-

но ниже, как правило, выше техническая культура

производства, передачи и распределения электро-

энергии, используются более современные системы

управления режимами работы электрических сетей,

контроля и учета электроэнергии, действует четкая

нормативно-правовая база и система тарифного ре-

гулирования. В России с ВВП по ППС, равным 25 тыс.

долл. США на душу населения, потенциал снижения

потерь находится в пределах 15–20 млрд кВт·ч в год

и относится, в основном, к снижению нетехнических

(коммерческих) потерь.

Необходимо заметить, что простое сравнение

относительных потерь электроэнергии в отече-

ственных и зарубежных электрических сетях, а так-

же внутри стран, не всегда корректно без анализа

факторов, влияющих на уровень технических и не-

технических потерь. Это объясняется тем, что каж-

дая электрическая сеть с учетом этих факторов

в данный момент времени имеет свой технико-эко-

номически обоснованный уровень относительных

потерь. Поэтому потери в Нигерии не могут быть

сегодня такими же, как в Сингапуре. Но это также

означает, что в Сингапуре, Тюмени, ОАО «ОЭК»

и т.п., несмотря на сравнительно низкие потери в их

сетях, могут быть неиспользованные резервы их

дальнейшего снижения.

Рис

. 2.

Относительные

потери

ВВП

на

душу

населения

по

отдельным

странам

мира

Среднедушевой ВВП, долларов США на 1 человека в год

Потери электроэнергии, %

Синг

апу

Германия

Финляндия

Нидер

ланды

США

Франция

ОАЭ

Ит

алия

Мир в ц

ел

ом

Россия

Ру

мыния

Ту

рция

Ниг

ерия

Кения

Танзания

Эфиопия

Индия

Мьянма

Ник

арагу

Кам

бо

джа

Йемен

№

4 (67) 2021

Page 6

ФАКТОРЫ

ВЛИЯЮЩИЕ

НА

УРОВЕНЬ

СТРУКТУРУ

ПОТЕРЬ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Усредненные доли структурных составляющих рас-

четных технических потерь электроэнергии от их

суммы в распределительных сетях ПАО «Россети»

приведены в таблице 2.

Эти доли и уровни структурных составляющих

технических потерь могут существенно отличаться

в электрических сетях ДЗО группы компаний (таб-

лица 1) в зависимости от большого числа влияю-

щих факторов, в том числе от:

– схемных параметров (протяженности и конфигу-

рации электрических сетей и их разветвленно-

сти; марок проводов и кабелей, типа, мощности

и количества трансформаторов и трансформаций

электроэнергии от ее производства до потребле-

ния; количества линий на территории электросе-

тевого обслуживания, структуры электрических

сетей по ступеням номинального напряжения

и т.п.);

– режимных параметров (активных и реактивных

нагрузок линий, трансформаторов и прочего

сетевого оборудования; уровней напряжения

в электрических сетях; структуры перетоков

(транзитов) мощности и электроэнергии, дефи-

цитности или избыточности по мощности и элек-

троэнергии региона, на территории которого

расположена электрическая сеть);

– продолжительности расчетного периода — ха-

рактерных суток (рабочих и нерабочих), меся-

ца, квартала, года и климатических условий

в каждый из названных периодов (температуры,

влажности воздуха и скорости ветра, и т.п.);

– качества электроэнергии;

– технического состояния сетей, надежности

их работы, количества и продолжительности

ремонтных и послеаварийных режимов в рас-

четном периоде, потери электроэнергии в кото-

рых выше, чем в нормальных режимах работы;

– объема и эффективности мероприятий по сни-

жению технических потерь, организации работы

в электросетевой организации по их внедрению;

– методической и информационной погрешности

расчета технических потерь электроэнергии.

Нетехнические потери, имеющие не менее слож-

ную структуру [8], существенно зависят от:

– уровня развития экономик отдельных стран и ре-

гионов внутри стран, платежеспособности потре-

бителей, гибкости и прозрачности тарифной по-

литики в части оплаты электроэнергии;

– объема, эффективности и уровня организации

работ по внедрению мероприятий по совер-

шенствованию расчетного и технического учета

электроэнергии, метрологического обеспечения

учета, его автоматизации и интеллектуализации;

– эффективности взаимодействия электросе-

тевых, энергосбытовых организаций, право-

охранительных и административных органов

исполнительной власти по снижению уровня

неплатежей за потребленную электроэнергию,

бездоговорного и безучетного ее потребления;

– квалификации

персонала

электросетевых

и энергосбытовых организаций, его мотивации

в выявлении, локализации и устранении нетехни-

ческих потерь электроэнергии.

Эти и многие другие факторы следует учитывать

при сравнительном сопоставительном анализе от-

носительных потерь электроэнергии и изучении за-

рубежных и отечественных лучших практик их сни-

жения.

ЗАДАЧИ

СНИЖЕНИЯ

ПОТЕРЬ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ПОВЫШЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ

НА

ПЕРИОД

ДО

2030

ГОДА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЯХ

НОВОГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

УКЛАДА

В соответствии с утвержденной в декабре 2019 года

«Стратегией развития ПАО «Россети» и его ДЗО на

период до 2030 года» установлено целевое значе-

ние уровня относительных потерь в электрических

сетях группы компаний в размере 7,34%. Это до-

статочно сложная и капиталоемкая задача, если

решать ее не на бумаге, а в реальных электриче-

ских сетях. К сожалению, пока достижение постав-

ленной цели не подкреплено конкретной програм-

мой снижения потерь по ДЗО и по годам, оценкой

физических объемов мероприятий, затрат на их

внедрение, экономической эффективности этих за-

трат и закреплением ответственности подразделе-

ний группы компаний за выполнение этой задачи.

Обозначен лишь стратегический путь ее решения

на основе инновационного развития, цель которо-

го — переход к электрической сети нового техно-

логического уклада с качественно новыми характе-

ристиками надежности, качества и экономичности

электроснабжения, доступности, управляемости

и клиентоориентированности, переход к Интернету

энергии, с помощью которого между потребителя-

ми и энергоснабжающими организациями осущест-

вляется беспрепятственный энергетический и ин-

формационный обмен.

В 20-х годах ХХ века российским ученым-эконо-

мистом Н.Д. Кондратьевым (1892–1938) на основе

анализа различных факторов, влияющих на изме-

нения мировой экономики, показано, что эти изме-

нения носят циклический, колебательный характер.

Табл. 2. Усредненная структура технических потерь

электроэнергии в распределительных электрических

сетях ПАО «Россети» [8]

Структурные

составляющие потерь

Доля структурной

составляющей от

суммарных потерь, %

Нагрузочные потери, в том

числе:
–

в линиях

–

в трансформаторах

75,3
64,7
10,6

Условно-постоянные потери,

в том числе:
–

холостой ход трансформато-

ров

–

расход на собственные нужды

24,7

16,6

2,7

Прочие условно-постоянные

потери

5,4

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Page 7

Период колебаний составляет 40–60 лет [9]. За рубе-

жом циклы Кондратьева называют волнами процве-

тания (англ. prosperity), в современной отечествен-

ной литературе — технологическими укладами [10].

Основой каждого цикла является одна или несколько

ключевых технологий, оказывающих принципиаль-

ное влияние на обновление производственных про-

цессов и выпуск новых видов техники.

Распределительные электрические сети нового

шестого технологического уклада — это сети с прин-

ципиально новыми свойствами, режимами работы

и возможностями, обусловленными целым рядом

объективных причин и тенденций развития мировой,

в том числе, российской, электроэнергетики. К этим

тенденциям относятся, в первую очередь [11]:

– повышение требований потребителей к надеж-

ности, качеству, экономичности, безопасности,

экологичности и доступности электроснабжения

и услуг по поставке электроэнергии;

– децентрализация и декарбонизация производства

электроэнергии за счет развития распределенной

генерации, ВИЭ, накопителей электроэнергии,

зарядных станций для электромобилей и т.п.

Потребители электроэнергии при этом становятся

просьюмерами [12], одновременно и потребляю-

щими (покупающими), и производящими (прода-

ющими) электроэнергию, а потоки мощности на

участках сети могут быть двунаправленными —

от центров питания сети к потребителям и от

потребителей к центрам питания;

– активное развитие цифровой техники и техно-

логий обработки и анализа больших объемов

данных с применением методов искусственного

интеллекта, нового системного и прикладного про-

граммного обеспечения, средств и систем сбора,

передачи, обработки и отображения оперативной

информации, в том числе телеизмерений и дан-

ных по учету электроэнергии;

– создание и внедрение новых технических средств

с применением современной силовой электрони-

ки, робототехники, датчиков и систем оператив-

ного контроля технического состояния электро-

сетевого оборудования и режимов его работы,

энергосберегающих материалов.

Все это, с одной стороны, вынуждает искать,

разрабатывать и внедрять новые методы и стан-

дарты построения и развития электрических се-

тей, управления их режимами, новые алгоритмы

управления релейной защитой, противоаварийной

автоматикой и т.п. С другой стороны, предостав-

ляет более широкие возможности для разработки

и внедрения новых техники и технологий передачи

и распределения электроэнергии, выполнения но-

вых функций электрических сетей, к основным из

которых относятся:

– автоматическая локализация и анализ причин

отключений в сети;

– оперативный мониторинг надежности и качества

электроснабжения;

– автоматизированное управление оперативными

переключениями, регулированием напряжения

и оптимизацией режимов и схем сети;

– автоматизированное управление нагрузкой и элек-

тропотреблением, «сглаживание пиков нагрузки»

за счет применения систем накопления электро-

энергии;

– выравнивание нагрузок по фазам;

– самодиагностика и способность к самовосстанов-

лению после аварий;

– контроль и предотвращение несанкционирован-

ного вмешательства в работу сети и систему уче-

та электроэнергии;

– оперативный прогноз нагрузки и электропотреб-

ления.

Перечисленные функции позволяют выполнять

более точные оперативные расчеты и анализ тех-

нических потерь и их структуры, повышать досто-

верность и обоснованность выбора и обеспечивать

внед рение мероприятий по снижению этих потерь.

Расчеты показывают, что в структуре суммар-

ных (фактических) потерь электроэнергии по стра-

не в целом, по минимальным экспертным оценкам,

около 15–20% составляют нетехнические (коммер-

ческие) потери, сосредоточенные в основном в рас-

пределительных электрических сетях 0,4–10 кВ. Эти

потери обусловлены систематическими погрешно-

стями сис темы учета электроэнергии, хищениями

электро энергии, задержками оплаты электроэнергии

бытовыми потребителями, низкой организацией ра-

боты по сбору полезно потребленной электроэнер-

гии и т.п. [8]. На сегодняшний день это — главный

потенциал снижения потерь в отечественных сетях

и сетях целого ряда стран. Для реализации этого

потенциала особенно актуальными являются ме-

роприятия по внедрению интеллектуального учета

электроэнергии. На рисунке 3 представлены данные

по оснащению интеллектуальными системами учета

ДЗО ПАО «Россети» в 2019 году [4].

Рис

. 3.

Оснащение

интеллектуальными

системами

учета

ДЗО

ПАО

Россети

2019

году

[4]

Оснащение интеллектуальными системами учета ДЗО ПАО «Россети» в 2019 г.:

ОСНАЩЕННОСТЬ СОВРЕМЕННЫМИ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ
ПРИБОРАМИ УЧЕТА ПО ГРУППЕ
КОМПАНИЙ «РОССЕТИ»
ПОВЫШЕНА ДО УРОВНЯ

20,1%

ЗАТРАТЫ СОСТАВИЛИ

17,1

МЛРД РУБ.

МОДЕРНИЗИРОВАНО
БОЛЕЕ

687

ТЫС. ТОЧЕК
УЧЕТА

ОРГАНИЗОВАН УДАЛЕННЫЙ
СБОР ДАННЫХ В БОЛЕЕ ЧЕМ

601

ТЫС. ТОЧЕК
УЧЕТА

№

4 (67) 2021

Page 8

Текущий процесс выявления очагов потерь

Незначительный

эффект

в снижении потерь

Ручной анализ

данных

Формирование

плана работ

Реализация

планов

Выезд бригад

с проверками

Целевая модель процесса выявления очагов потерь

Снижение потерь

электроэнергии

Анализ данных

в режиме реального

времени

Выявление

очагов потерь

электроэнергии

Адресный выезд

бригад к очагам

потерь

Объективный

контроль

результативности

САМООБУЧАЮЩИЙСЯ

АЛГОРИТМ

ЗОНА

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

КОНТРОЛЯ

Зона риска (человеческий фактор)

область контроля

Из рисунка 3 видно, что почти за 50 лет внедре-

ния АИИС КУЭ в электрических сетях только 20%

на сегодняшний день оснащено современными ин-

теллектуальными приборами учета и что это осна-

щение — весьма дорогостоящее дело. Несмотря

на действующий Федеральный закон от 27.12.2018

№ 522 «О внесении изменений в отдельные зако-

нодательные акты Российской Федерации в связи

с развитием системы учета электрической энергии»,

по практической реализации его основных положе-

ний возникает множество вопросов. Сколько време-

ни и затрат потребуется для переоснащения 100%

приборов учета? Все ли приборы учета должны быть

интеллектуальными? Какие затраты потребуются на

эксплуатацию интеллектуальных систем учета, на

создание и сопровождение программного обеспе-

чения и их киберзащиту? Как эти затраты отразятся

на тарифах на электроэнергию для конечных потре-

бителей? Когда будут разработаны и утверждены

Правила коммерческого учета на розничном рынке

электроэнергии? На все эти вопросы нужно было бы

ответить уже сейчас. Ответов, к сожалению, пока нет.

К основным функциям интеллектуального учета

относятся:

– оперативный контроль мощности, фиксация

времени, даты и длительности перерывов элек-

троснабжения, показателей качества электро-

энергии;

– диагностика работы счетчиков, защита от хище-

ний электроэнергии;

– управление нагрузкой путем подачи команд на

дистанционное включение/выключение приемни-

ков электроэнергии;

– предоставление потребителям возможности

выбора вида тарифа в зависимости от объема

и профиля потребления электроэнергии;

– адаптивное управление потреблением, в том

числе автоматическое временное ограничение

потребления в пиковые часы;

– веерное управление потреблением при возникно-

вении системных аварий;

– защита от несанкционированного доступа к ба-

зам данных учета, средствам связи и передачи

информации.

Перечисленные функции интеллектуального уче-

та позволяют эффективно решать новые важнейшие

задачи оперативного мониторинга потерь мощности

и электроэнергии, в том числе:

– ведение массива учетных показателей с их при-

вязкой к объектам и элементам информационной

модели электрической сети;

– выявление и локализация объектов и участков

сети, в которых структурные составляющие тех-

нических и нетехнических потерь электроэнергии

выше заданных значений;

– оперативное уведомление персонала сетей о воз-

никающих очагах потерь;

– предоставление данных для планирования марш-

рутов по выявлению бездоговорного и (или) без-

учетного потребления электроэнергии в сетях;

– формирование информации для проверки тех-

нического состояния и (или) режима работы обо-

рудования, в которых уровень технических потерь

систематически превышает допустимое значение.

Такой мониторинг позволяет реализовать прин-

ципиально новую целевую модель процесса выяв-

ления очагов потерь и их снижения, представлен-

ную на рисунке 4 [4].

Создание электрической сети нового технологи-

ческого уклада на основе объединения новых функ-

ций и информационных моделей электрических

сетей и интеллектуального учета электроэнергии

Рис

. 4.

Существующая

целевая

модели

выявления

очагов

потерь

электроэнергии

[4]

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Page 9

позволяет подойти к комплексному решению за-

дачи снижения потерь как части повышения энер-

гетической эффективности. При этом появляется

реальная возможность принятия обоснованных ре-

шений по развитию, модернизации и реконструкции

сетей и их управлению в условиях эксплуатации

по критериям оптимальной надежности, качества

и экономичности электроснабжения потребителей

электроэнергии. Практические шаги в этом направ-

лении уже делаются [13].

ВЫВОДЫ

1. Повышение энергетической эффективности, в том

числе, снижение потерь электроэнергии — ком-

плексная технико-экономическая задача, включа-

ющая в себя повышение надежности, качества,

доступности и экономичности электроснабжения

потребителей.

2. Снижение потерь в сетях и повышение их энерге-

тической эффективности должны осуществлять-

ся в увязке с оптимизацией перспективного ин-

новационного развития электрических сетей, с их

модернизацией и техническим перевооружением,

с применением современных техники и техноло-

гий управления электросетевым комплексом.

3. В основе разработки, оценки экономической эф-

фективности и реализации программ снижения

потерь должны быть достоверные, системати-

ческие (по возможности, оперативные) расчеты

и анализ структуры технических и нетехнических

потерь.

4. Энергосбережение и повышение энергетической

эффективности в электрических сетях — непре-

рывный процесс совершенствования техники

и технологий передачи и распределения элек-

троэнергии, требующий постоянного внимания,

ответственности и неформального отношения

к делу.

5. Создание энергоэффективных сетей нового тех-

но логического уклада — долговременная, капи-

талоемкая, сложная, комплексная задача. Не

менее сложной и затратной будет и эксплуатация

таких сетей (по крайней мере, на первых этапах

внедрения), связанная с новыми особенностями

режимов работы сетей, необходимостью их за-

щиты от кибератак, со сбором, обработкой и ана-

лизом увеличивающихся объемов данных и т.п.

Передовой отечественный и зарубежный опыт

управления этими сетями со всей очевидностью

подтверждает, что какими бы «умными, интеллек-

туальными, цифровыми» они не были, на порядок

более интеллектуальными и квалифицированны-

ми должны быть специалисты, управляющие та-

кими сетями и режимами их работы. Персонал

электрических сетей должен быть постоянно го-

тов к быстро меняющемуся и развивающемуся

техническому прогрессу. Каждый работник элек-

трических сетей должен четко знать и понимать,

что конкретно дают инновации в облегчении и по-

вышении комфортности его работы, в чем они по-

могают ему, его семье и стране в целом в части

повышения качества электроснабжения, сниже-

ния тарифов на электроэнергию, улучшении ка-

чества жизни. Он должен быть мотивирован к ро-

сту своей квалификации и к максимальной отдаче

своих знаний и умений, а не быть под постоянным

страхом лишения премии за ошибки в работе или

невыполнение приказов вышестоящих началь-

ников. Для этого в стране должна быть создана

адекватная новому технологическому укладу сис-

тема непрерывного дополнительного профессио-

нального образования и повышения квалифика-

ции персонала [14], эффективная система его

морального и материального стимулирования.

Необходимо инвестировать достаточные сред-

ства не только в электросетевое оборудование,

программное обеспечение, систему учета элек-

троэнергии, но и в человеческий капитал отече-

ственных электрических сетей. Именно от него

решающим образом будут зависеть энергетиче-

ская эффективность и окупаемость капитальных

вложений в новую сетевую инфраструктуру.

На прав

ах рек

ламы

№

4 (67) 2021

Page 10

ЭНЕРГО-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ЛИТЕРАТУРА
1. Первая трехфазная линия элек-

тропередачи решает многолетний

спор: постоянный или переменный

ток? URL: http://www.electrolibrary.

info/history/spor.htm.

2. Инструкция по расчету технико-

экономической

эффективности

и планированию мероприятий по

снижению расхода электроэнер-

гии на ее транспорт по электриче-

ским сетям энергосистем. М.: СПО

Союзтехэнерго,1980. 93 с.

3. РД 34.09.254. Инструкция по сни-

жению технологического рас-

хода электрической энергии на

передачу по электрическим се-

тям энергосистем и энергообъе-

динений. М.: СПО Союзтехэнер-

го, 1987. URL: https://docplan.ru/

Data2/1/4294816/4294816579.htm.

4. Россети — интерактивный годо-

вой отчет 2019. URL: https://www.

rosseti.ru/investors/info/year/.

5. Постановление

Правительства

РФ от 27.12.2004 № 861 (ред. от

30.06.2021) «Об утверждении Пра-

вил недискриминационного досту-

па к услугам по передаче электри-

ческой энергии и оказания этих

услуг…». URL: https://base.garant.

ru/187740/.

6. Electric power transmission and dis-

tribution losses (% of output). URL:

https://data.worldbank.org/indicator/

eg.elc.loss.zs.

7. GDP per capita (current US$). URL:

https://data.worldbank.org/indicator/

ny.gdp.pcap.cd.

8. Воротницкий В.Э. Энергосбереже-

ние и повышение энергетической

эффективности в электрических

сетях. Справочно-методическое

изание. М.: Теплоэнергетик, 2016.

336 с.

9. Кондратьев Н.Д. Большие циклы

конъюнктуры и теория предвиде-

ния. М.: ЗАО «Издательство «Эко-

номика», 2002. 767 с.

10. Глазьев С.Ю. Стратегия опережа-

ющего развития России в услови-

ях глобального кризиса. М.: Эконо-

мика, 2010. 255 с.

11. Воротницкий В.Э. О цифровиза-

ции в экономике и энергетике //

Энергетик, 2019, № 12. С. 6–14.

12. Кононенко В.Ю., Акуличев В.О., Во-

робьев П.Е., Коржавин М.Е., Косов

П.А., Якшина Н.В. Электросетевой

контроллер — ключевой элемент

работоспособности активной про-

сьюмеризированной

электриче-

ской сети 0,4 кВ // ЭЛЕКТРОЭНЕР-

ГИЯ. Передача и распределение,

2021, № 3(66). С. 40–44.

13. Смирнов А., Созинов И. Снижение

потерь электроэнергии. Оптими-

зация режима сети и применение

цифровых технологий // Ежеквар-

тальный спецвыпуск «Россети»

журнала

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ.

Передача и распределение, 2021,

№ 1(20). С. 14–18.

14. Назарычев А.Н., Воропай Н.И.,

Зуйков В.В., Темрюх В.М., Помор-

цева А.А. Сохранение и развитие

отраслевого дополнительного про-

фессионального

образования

в энергетике России // ЭЛЕКТРО-

ЭНЕРГИЯ. Передача и распреде-

ление, 2020, № 6(63). С. 152–158.

REFERENCES
1. The ﬁ rst three-phase transmission

line solves a long-lasting discussion:

DC or AC? URL: http://www.electroli-

brary.info/history/spor.htm.

2. Instruction on feasibility calculation

and planning of activities for reduc-

ing energy consumption for its trans-

portation via grids. Moscow, SPO

Soyuztekhenergo Publ., 1980. 93 p.

(In Russian)

3. Guiding document RD 34.09.254.

Instruction on reducing the elec-

tric power process consumption

for its transmission via grids and

interconnections. Moscow, SPO

Soyuztekhenergo Publ., 1987. URL:

https://docplan.ru/Data2/1/4294816/

4294816579.htm.

4. Rosseti – interactive annual report

2019. URL: https://www.rosseti.ru/

investors/info/year/.

5. RG Government Executive Order

dated 27.12.2004 no. 861 (edition

of 30.06.2021) “On approval of the

Rules of non-discriminative access

to electric power transmission servic-

es and provision of such services…”.

URL: https://base.garant.ru/187740/.

6. Electric power transmission and dis-

tribution losses (% of output). URL:

https://data.worldbank.org/indicator/

eg.elc.loss.zs.

7. GDP per capita (current US$). URL:

https://data.worldbank.org/indicator/

ny.gdp.pcap.cd.

8. Vorotnitskiy V.E. Energy saving

and energy eﬃ ciency improvement

in electrical networks. Reference

guide. Moscow,

Teploenergetik

[Heat power engineer], 2016. 336 p.

(In Russian)

9. Kondrat’yev N.D. Major cycles of

business activities and the theo-

ry of anticipation. Moscow,

ZAO

Izdatel’stvo Ekonomika

[Economy

Publishing], 2002. 767 p. (In Rus-

sian)

10. Glaz’yev S.Yu. Strategy of advanced

development of Russia in conditions

of global crisis. Moscow,

Ekonomika

[Economy], 2010. 255 p. (In Rus-

sian)

11. Vorotnitskiy V.E. About digitalization

in economy and power industry //

Energetik

[Power engineer], 2019,

no. 12, pp. 6–14. (In Russian)

12. Kononenko V.Yu., Akulichev V.O.,

Vorob’yov P.E., Korzhavin M.E.,

Kosov P.A., Yakshina N.V. The grid

controller is a key component of op-

erability of an active prosumerized

0.4 kV network //

ELEKTROENER-

GIYA. Peredacha i raspredeleniye

[ELECTRIC POWER. Transmis-

sion & Distribution], 2021, no. 3(66),

pp. 40–44. (In Russian)

13. Smirnov A., Sozinov I. Reduction of

energy losses. Optimization of the

network operating mode and appli-

cation of digital technologies // Quar-

terly special issue “Rosseti” of the

magazine

ELEKTROENERGIYA.

Peredacha i raspredeleniye

[ELEC-

TRIC POWER. Transmission & Dis-

tribution], 2021, no. 1(20), pp. 14–

18. (In Russian)

14. Nazarychev A.N., Voropay N.I.,

Zuykov V.V., Temryuk V.M., Po-

mortseva A.A. Saving and develop-

ment of the ﬁ eld-speciﬁ c further vo-

cational education in power industry

of Russia //

ELEKTROENERGIYA.

Peredacha i raspredeleniye

[ELEC-

TRIC POWER. Transmission & Dis-

tribution], 2020, no. 6(63), pp. 152–

158. (In Russian)

Оригинал статьи: Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в распределительных электрических сетях нового технологического уклада

Ключевые слова: электрическая сеть, энергосбережение, энергоэффективность, потери электроэнергии, инновационные технологии

Читать онлайн

Техника и технологии Четвертой промышленной революции и шестого технологического уклада позволяют на качественно новом уровне решать задачи снижения потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях 0,4–110 кВ. В совокупности с обес печением надежности, качества и экономичности электроснабжения потребителей это дает возможность комплексного подхода к повышению энергетической эффективности передачи и распределения электроэнергии в целом. Цель статьи — рассмотреть этапы, современное состояние и пути развития работ по снижению потерь как части повышения энергетической эффективности отечественных распределительных сетей.