Обзор докладов CIRED 2020 Berlin Workshop Online | Статьи журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»

Page 1

Page 2

164

мировой опыт

Пресс

релизы

об

открытии

мероприятия

пленарной

дискуссии

первого

дня

направлениях

проведенных

участника

ми

исследований

реализованных

проектов

читайте

ленте

новостей

на

сайте

издательства

(http://eepir.ru/news).

Обзор докладов CIRED 2020
Berlin Workshop Online

22–23

сентября

состоялось

первое

истории

CIRED

онлайн

мероприятие

—

CIRED 2020 Berlin Workshop.

На

протяжении

двух

дней

более

300

экспертов

со

всего

мира

обсуждали

актуальные

вопросы

построения

современных

гибких

систем

распределения

электроэнергии

отвечающих

высоким

требованиям

цифровой

экономики

будущего

глобальным

вызовам

пандемии

изменениям

климата

Организатором

онлайн

конференции

стал

Инженерно

технический

институт

(Institution of Engineering and Technology — IET).

Журнал

ЭЛЕКТРО

ЭНЕРГИЯ

Передача

распределение

»,

выступивший

качестве

официально

го

информационного

партнера

мероприятия

предлагает

вниманию

читателей

обзор

докладов

прозвучавших

рамках

круглых

столов

на

CIRED

подготовке CIRED 2020 Berlin Workshop

приняли участие 1285 авторов из

353 организаций. На суд участников

CIRED было представлено 239 до-

кладов и постеров, 27 онлайн презентаций,

43 видео- и 88 аудиодокладов по обсуждаемым

тематическим направлениям. Исследования

и пилотные проекты, проведенные и реализо-

ванные участниками, охватили множество инно-

вационных направлений.

В рамках «Внедрения новых гибких меха-

низмов и принципов планирования развития

сетей» были рассмотрены:

– построение гибридных распределительных

сетей постоянного и переменного тока;

– новые алгоритмы оптимизации распредели-

тельной электрической сети с учетом задач

сокращения стоимости создания и обслужи-

вания, интеграции малой генерации и систем

накопления энергии;

– применение нейросетей и технологий

машинного обучения для реализации задач

оптимизации электрических сетей;

– создание интеллектуальных цифровых

систем мониторинга технического состояния

сетей;

– взаимное использование систем хранения

энергии в электрических, газовых и тепло-

вых сетях;

– системы управления спросом, интегриро-

ванные с системами «умный дом» конечных

пользователей;

– размещение аккумуляторных батарей в ка-

честве альтернативы традиционным мето-

дам развития распределительных электри-

ческих сетей;

– использование аккумуляторных батарей

электромобилей и систем накопления

жилых зданий для сглаживания пиковых

нагрузок сети, сокращения перетоков,

снижения потерь в сетях и повышения

качества электроснабжения;

– системы управления для микросетей.

В рамках «Возможностей и вызовов при по-

вышении операционной гибкости» были пред-

ставлены:

– облачные технологии, нейросети и искус-

ственный интеллект в цифровых системах

управления распределительными электри-

ческими сетями;

– стратегии, алгоритмы и оптимизация заряда

электротранспорта;

– двунаправленная работа трансформаторов

и конвертеров постоянного-переменного

тока;

– микросети отдельных городских зданий —

альтернатива распределительным сетям

в городских центрах будущего;

– домашние системы энергоменеджмента;

– технологии Интернета вещей в управлении

сетями низкого напряжения;

– технологии блокчейн в системе коммуналь-

ных расчетов.

В рамках темы «Гибкие цифровые платфор-

мы и роль ТСО в будущем» были представлены

различные математические модели и пилотные

проекты, ориентированные на создание новых

цифровых систем управления розничными

рынками электроэнергии.

Все материалы доступны участникам он-

лайн в письменном виде и в виде презентаций.

Однако организаторами были сделаны осо-

бые акценты на отдельных докладах, которые

были сгруппированы в два круглых стола, где

авторам была предоставлена возможность не

только лично пояснить полученные результаты

работы, но и в реальном времени получить об-

ратную связь от коллег со всего мира.

Первый круглый стол был посвящен теме оп-

тимизации сис тем планирования развития рас-

Page 3

165

Рис

. 1.

Рекомендуемый

режим

заряда

разряда

батареи

учетом

изменения

цены

на

электроэнергию

Уров

ень з

ар

яда батареи, МВ

т·ч

Временной шаг (15 мин.)

Ст

оим

ость э

лектро

энергии,

€ / МВ

т·ч

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

400

100

500

200

600

300

700

пределительных

электрических

сетей с учетом реализации требо-

ваний по повышению их операци-

онной эффективности. По мнению

участников круглого стола, систе-

ма опережающего планирования

развития сетей не отвечает со-

временным требованиям. Доклад-

чикам круглого стола была предо-

ставлена возможность высказать

предложения по внесению измене-

ний в систему планирования и учи-

тывать не только существующую

и перспективную загрузку сети, но

и функциональные возможности

сетевых компонентов, выполнить

переход от распределительной

сети с фиксированными данными

по генерации, пиковым нагрузкам

и другим сценарным условиям

к активной системе со многими

переменными параметрами.

С докладом о выборе опти-

мальных параметров батареи

для распределительной сети

в Австрии с точки зрения дости-

жения максимальных показате-

лей прибыли и надежности высту-

пил представитель Ньюкаслского

университета (Великобритания)

Да Хуо (Da Huo). Он отметил, что

для распределительной сети го-

рода Гюссинг (Австрия) харак-

терны такие особенности, как

постоянно

увеличивающаяся

доля распределенной генерации,

повышенные требования к каче-

ству электрической энергии (мак-

симальное отклонение не более

2% от номинального значения),

а также изолированная рабо-

та. В этих условиях применение

оптимально подобранных акку-

муляторных батарей позволяет

сократить объемы установки воз-

обновляемых источников энер-

гии, повысить прибыльность сис-

темы за счет регулирования цен

на электроэнергию и предостав-

ления вспомогательных услуг, та-

ких как регулирование частоты.

Внедрение аккумуляторных ба-

тарей также, несомненно, позво-

лит минимизировать затраты, по-

высить качество электрической

энергии и будет способствовать

общему повышению надежности

системы (рисунок 1).

При этом, по мнению доклад-

чика, при планировании разме-

щения аккумуляторных батарей

необходимо постоянно оценивать

операционные затраты компании.

Это позволит максимизировать

прибыль, учесть все ограничения

сети и батарей, избежать прежде-

временной деградации батарей.

Тему повышения гибкости рас-

пределительных сетей подняла

на круглом столе представитель

компании ewz (Швейцария) Брит-

та Хаймбах (Britta Heimbach). При

планировании развития сетей не-

обходимо учитывать такие фак-

торы, как изменяющийся спрос

на электроэнергию со стороны

потребителей, стабильность сети

и дополнительные требования,

накладываемые рынком. Наи-

более рациональным является

использование запаса гибкости

существующей сети путем уста-

новки дополнительных коммута-

ционных элементов с интеллек-

туальной системой управления

и построения дополнительных

связей, отвечающих комплекс-

ным условиям эффективности.

Оценивая с точки зрения гиб-

кости системы различные топо-

логии построения распредели-

тельных сетей, Бритта Хаймбах

привела примеры для классиче-

ских линий с двусторонним пита-

нием и соединенных кольцевых

линий (рисунок 2). Использова-

ние кольцевой схемы позволяет

сбалансировать загрузку линий,

снизить потери в линиях, увели-

чить скорость поиска мест по-

вреждений.

Другим важным шагом в на-

правлении повышения гибкости

сети является автоматизация

трансформаторных подстанций.

Для этого все без исключения

ТП должны быть оснащены со-

временными цифровыми измери-

тельными комплексами, а наибо-

лее важные, с точки зрения сети,

Рис

. 2.

Сравнение

двух

топологий

двусторонним

питанием

соединенных

кольцевых

линий

(

слева

—

нормальный

режим

справа

—

аварийный

режим

)

Подстанция 1
Подстанция 2

Выключатель

отключен

Выключатель

включен

Разъединитель

разомкнут

Короткое

замыкание
Зона отключения

№

6 (63) 2020

Page 4

166

объекты — системами телеуправ-

ления. Подобная цифровизация

распределительной сети обеспе-

чит возможность оптимизировать

ее загрузку с учетом подключения

дополнительных мощностей, гра-

мотно и эффективно планировать

ее расширение.

На тему оптимизации плани-

рования развития сети выступил

и представитель университета

Аалто (Финляндия) Джон Миллар

(John Millar). В качестве ключевых

факторов, которые должны быть

приняты во внимание, были на-

званы лавинообразный рост рас-

пределенной генерации, увели-

чение мощности и энергоемкости

электромобилей, высокая пере-

менчивость солнечной и ветровой

энергии, механические стрессы от

термического воздействия и пере-

ключений в сети. Дополнитель-

ные требования, учитываемые

финскими специалистами, — не-

превышение длительности пере-

рывов электроснабжения потре-

бителей более 6 часов.

С учетом этих особенностей

в университете Аалто был раз-

работан специальный алгоритм

оптимизации развития сетей. Ал-

горитм охватывает как базовые

соединения сети, так и резерв-

ные линии, позволяет просчитать

и оптимизировать загрузку линий

и трансформаторных подстанций

и выбрать оптимальное положе-

ние коммутационных аппаратов

(размещения нормальных разры-

вов в сети).

Идею

интеллектуального

управления бытовыми система-

ми нагрева воды с целью сни-

жения пиковых нагрузок на сеть

предложил Августин Сэнсон

(Augustin Sanson) из компании

Voltalis (Франция). Ежедневно

в 11 часов вечера в распреде-

лительных электрических сетях

бытового сектора наблюдается

пик нагрузки, связанный с мас-

совым включением водонагрева-

телей в режим интенсивного на-

грева воды (в рассматриваемой

сети 6000 электроконвекторов

и 900 электроводонагревателей).

Одновременное включение всех

нагревательных приборов связа-

но с наступлением временного

интервала с наименьшей ценой

за электроэнергию.

Для сглаживания этого пика до-

кладчиком предложено разделить

водонагреватели на несколько

групп, которые будут подключать-

ся в режим нагрева в свой пери-

од времени в пределах заданного

временного диапазона. Таким об-

разом может быть достигнуто сни-

жение пиковых значений нагрузки

до 30% (рисунок 4). Управление

нагрузкой может осуществляться

как по заранее настроенным сце-

нариям автоматически, так и си-

лами диспетчера.

Рис

. 3.

Исходная

распредсеть

(

слева

)

предложения

по

оптимальному

ее

развитию

(

справа

)

учетом

соблюдения

требований

по

полному

резервиро

ванию

нагрузок

Рис

. 4.

Наглядный

результат

применения

системы

управления

спросом

Voltalis

км

Оптимизированный

профиль нагрузки

Максимум нагрузки

до оптимизации

Неоптимизированный

профиль нагрузки

Целевое значение

максимума нагрузки

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

–

МИРОВОЙ ОПЫТ

Page 5

167

Круглый стол номер два был

посвящен вопросу развития рын-

ков электроэнергии с учетом по-

вышения гибкости сетей и требо-

ваний со стороны потребителей.

Обсуждались вопросы активного

участия потребителей в управ-

лении спросом в сети, рыночные

подходы к предоставлению ши-

рокого спектра услуг, технологии

распределенной генерации и сис-

темы хранения энергии, роль

агрегаторов, умные дома и умные

сообщества, микросети, коор-

динация действий потребителя

и ТСО.

Юбер Дюпен (Hubert Dupin) из

компании Enedis (Франция) пре-

зентовал участникам возможно-

сти цифровой платформы Enedis

RFI, которая объединяет всех

участников рынка и предоставля-

ет заинтересованным сторонам

информацию о возможностях ис-

пользования в сети тех или иных

решений (рисунок 5). Оценивая

свои возможности, заинтересо-

ванные стороны могут направить

в электросетевую компанию свои

тендерные заявки для реализа-

ции объявленных проектов.

Помимо интерактивной карты

и подробной информации о проек-

тах, Enedis интегрировала в свою

платформу инновационные функ-

циональные возможности:

– «Проверьте

свою

пригод-

ность» — модуль, позволяю-

щий игрокам рынка проверить

свое соответствие требовани-

ям для реализации проекта;

– «Заявите о своем интересе

к проекту» — любая заинте-

ресованная сторона может

описать любое потенциаль-

ное предложение (с заранее

определенными активами или

будущими активами), которое

может представлять интерес

для ТСО в случае проведения

конкурентных торгов;

– «Флажок агрегатора» — фла-

жок, позволяющий Enedis пере-

сылать контактные данные

респондента и техническую

информацию любому агрегато-

ру для удобства информацион-

ного обмена.

К окончанию пилотного пе-

риода в каждой из шести выяв-

ленных областей были поданы

конкурсные заявки. Enedis насчи-

Рис

. 5.

Интерактивная

карта

проектов

Enedis

области

повышения

гибко

сти

сетей

тала в общей сложности 40 заявок

18 различных респондентов.

О пилотных проектах инте-

грации энергетических ресурсов

потребителей в сеть рассказали

также старший юрист проекта со-

действия регулированию (RAP)

Андреас Ян (Andreas Jahn), Гиза

Джус (Geeza Joos) из Университе-

та Макгилла и Кэндис Цей (Candice

Tsay) из компании Con Edison.

Вообще, на тему оптимизации

использования энергетических

ресурсов с учетом взвешенной

ценовой политики было сделано

множество докладов. С предло-

жениями по развитию локальных

энергетических рынков (Local

ener gy markets, LEM) выступил

представитель компании Siemens

Себастьян

Шрек

(Sebastian

Schreck). По мнению докладчи-

ка, LEM являются перспективной

альтернативной концепцией для

объединения различных возоб-

новляемых источников энергии,

пиковых нагрузок потребителей

и активизации неиспользованного

потенциала регулирования спро-

са и генерации, а также хранилищ

энергии (рисунок 6). Результаты

исследований показывают, что

Рис

. 6.

Баланс

мощности

на

одном

из

LEM

Время дня, ч

-320

-240

-160

-80

160

240

320

Баланс мощности на LEM, кВт

Биодизель

Общественный

накопитель

Просьюмер

ВИЭ домохозяйств

Домохозяйства

ВИЭ общественных

зданий

№

6 (63) 2020

Page 6

168

по сравнению с обычными роз-

ничными рынками электроэнер-

гии и традиционными способами

регулиования LEM может обес-

печить как сглаживание пиковых

объемов генерации солнечной

энергии в полдень, так и значи-

тельное снижение вечерних пиков

спроса до 23%.

Компанией выполнено также

моделирование изменений на

таких рынках в перспективе до

2030 года. Ключевой задачей та-

ких локальных рынков с учетом

развития местных возобновля-

емых энергетических ресурсов

станет поиск наиболее опти-

мальных временных периодов

для подключения энергоемких

потребителей (электромобили,

тепловые насосы). Расчеты по-

казывают (рисунок 7), что даже

смещение времени на 1–2 часа

может существенным образом

повлиять на потребление элек-

троэнергии из основной сети

и тем самым существенно сни-

зить затраты на использование

энергоресурсов.

Такое повышенное внимание

мировых экспертов из различных

стран по всему миру к проблема-

тике оптимизации использования

энергетических ресурсов с при-

менением распределенной гене-

рации, комбинированных систем

хранения энергии и экономиче-

Рис

. 7.

Эффект

применения

расчетных

механизмов

LEM

оптимизации

рас

пределения

электрических

нагрузок

течение

суток

—

снижение

пиковых

нагрузок

на

сеть

экономия

электроэнергии

Время дня, ч

-200

-100

100

200

Энергообмен с вышестоящей

энергосистемой, кВт

Практика LEM

Стандартная практика

ских стимулирующих механизмов

указывает не только на высокую

актуальность данного направле-

ния в будущем, но и позволяет

отработать множество методик

и механизмов регулирования,

в том числе с использованием

элементов искусственного интел-

лекта.

На сегодняшний день прак-

тически все крупные мировые

компании активно развивают

цифровые платформы для рабо-

ты на локальных рынках электро-

энергии и управления загрузкой

распределительных электриче-

ских сетей, используя распреде-

ленную генерацию и управление

спросом с привлечением актив-

ных потребителей. В условиях

подобного технологического со-

ревнования российские компа-

нии могли бы составить зару-

бежным коллегам серьезную

конкуренцию, предложив миро-

вому рынку множество собствен-

ных разработок и технологий.

Материал

подготовил

Александр

ПАВЛОВ

МИРОВОЙ ОПЫТ

В издательстве Инфра-Инженерия вышла в свет новая книга к.т.н. В. И. Гуревича

объемом свыше 500 страниц под интригующим названием

Электромагнитный

импульс

высотного

ядерного

взрыва

защита

электрооборудования

от

него

Заказать книгу можно на сайте издательства www.infra-e.ru

или по электронной почте [email protected] и телефону 8 (8172) 75-15-54

В этой необычной книге рассказывается об

истории развития военных ядерных программ

в СССР и США, роли разведки в создании

ядерного оружия в СССР, обнаружении элек-

тромагнитного импульса при ядерном взрыве

(ЭМИ ЯВ), многочисленных испытаниях ядер-

ных боеприпасов.

В доступной для неспециалистов в обла-

сти ядерной физики форме описан процесс

образования ЭМИ ЯВ при подрыве ядерного

боеприпаса на большой высоте, показано вли-

яние многочисленных факторов на интенсив-

ность ЭМИ ЯВ и его параметры. Рас смот ре но

влияние ЭМИ ЯВ на электронные компоненты

и устройства, а также и на силовое электрообо-

рудование энергосистем.

Большую часть книги занимает описание

практических (а не теоретических, как в сотнях

отчетов на эту тему) средств и методов защиты

электронного и электротехнического оборудо-

вания от ЭМИ ЯВ, испытания этого оборудова-

ния на устойчивость к ЭМИ ЯВ, оценки эффек-

тивности средств защиты.

В книге использованы многочисленные до-

кументы и фотографии с грифами секретности,

которые были рассекречены и стали общедо-

ступными лишь недавно. По широте охвата

проб лемы, новизне, глубине и практической

значимости описанных технических решений

книга является фактически энциклопедией ЭМИ

ЯВ и не имеет аналогов на книжном рынке.

Книга рассчитана на инженеров-электриков

и энергетиков разрабатывающих, проектирую-

щих и эксплуатирующих электронное и элек-

тротехническое оборудование, а также будет

полезна преподавателям вузов и студентам.

Много интересного найдут в ней также и люби-

тели истории техники.

Практика LEM
Стандартная практика

Оригинал статьи: Обзор докладов CIRED 2020 Berlin Workshop Online

Читать онлайн

22–23 сентября состоялось первое в истории CIRED онлайн-мероприятие — CIRED 2020 Berlin Workshop. На протяжении двух дней более 300 экспертов со всего мира обсуждали актуальные вопросы построения современных гибких систем распределения электроэнергии, отвечающих высоким требованиям цифровой экономики будущего, глобальным вызовам пандемии и изменениям климата. Организатором онлайн конференции стал Инженерно-технический институт (Institution of Engineering and Technology — IET). Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», выступивший в качестве официального информационного партнера мероприятия, предлагает вниманию читателей обзор докладов, прозвучавших в рамках круглых столов на CIRED.