Что действительно необходимо коммунальным службам Smart Grid
В мае 2016 года в прессе незаметно появилась новость о начале торговли потреблением на энергорынке. Другими словами: потребители будут получать оплату за выделенное потребление. К сожалению, это один из первых ощутимых результатов «стратегии 20-20-20» Европейской комиссии.
Проблема инвестиций в энергетику
Главный вопрос заключается в том, как будут финансироваться необходимые инвестиции в энергетический сектор, такие как новые распределительные линии, резервное копирование, защита от негативного влияния ВИЭ и т.д.?
Давайте посмотрим на последствия стратегии в долгосрочной перспективе… Говорят, что «благими намерениями вымощена дорога в ад«. Основным намерением Стратегии 20-20-20 было снижение углеродного следа — и это будет достигнуто, однако ее последствия явно не будут положительными.
Регулирование нестабильности и дисбаланса сети
К основным негативным эффектам относятся переток энергии из сетей низкого напряжения в сети высокого напряжения и значительное влияние регулирования дисбаланса на сеть. Оба эффекта идут рука об руку, и способы их устранения очень похожи.
Вместо того чтобы продолжать исследования и разработки, модернизацию сетей и управление системами выверенным эволюционным путем, был выбран метод, основанный на идее, что технология могущественна и решит любые проблемы.
Реальность внедрения интеллектуальных счетчиков
Сразу же возникла потребность в телекоммуникационном решении (т. е. стандартизации и совместимости), но разработка такого процесса заняла много времени. Идеальные» системы, предложенные в теории и академическом мире, демонстрировали красивые исследования, в которых много хвалебных отзывов об этих предлагаемых решениях, но мало реальных применений.
Согласно стратегии 20-20-20, в большинстве стран Европы уже полным ходом идет внедрение «умных» счетчиков. Предполагалось, что эти счетчики решат всевозможные проблемы. Но так ли это на самом деле? Развертывание, которое началось с оваций, быстро закончилось, и не похоже, что оно будет продолжаться.
Миф о совместимости
Взаимозаменяемые системы не отвечают требованиям современной энергетики. Они не способны обеспечить быстрый отклик при массовом внедрении. Другие «интероперабельные» системы, которые заявляют о своей открытости, быстродействии и надежности, подходят только при условии, что в будущем вам не понадобится ничего нового. Во многих случаях упомянутая совместимость существует только на бумаге, а не в реальной жизни.
Некоторые коммунальные службы с энтузиазмом отнеслись к системе, обещающей более высокую скорость передачи данных, а именно к широкополосной BPL. Однако эта система не стандартизирована, не поддерживает взаимодействие, а из-за высокой чувствительности к помехам, малой устойчивости к перенапряжению и короткого радиуса действия связи ее развертывание невозможно.
Путь вперед: Проверенные стандарты
Что же делать дальше? Те, кто занимается исследованиями и разработками, знают, что прогресс сопровождается тупиками и фальстартами, и сегодняшняя ситуация их не удивляет. Единственный стандарт, который доказал свою состоятельность за все время существования, — это код OBIS.
Благодаря этим кодам каждый участник может разговаривать друг с другом, что является положительным моментом. Кроме того, это было доказано на универсальной коммуникационной платформе — PLC, работающей в определенном диапазоне частот 9-130 кГц с надежной модуляцией и отработанной коррекцией ошибок.
Роль концентраторов данных
Это единственная платформа, способная обслуживать все точки поставки потребителя на высоковольтном уровне. Основным требованием является не скорость передачи данных, а надежность и стабильность канала связи.
Реализованные пилотные проекты доказали необходимость тщательного отбора передаваемых данных. Целью проекта является использование собственных протоколов, которые (если они оправдают себя) могут быть использованы в качестве стандарта, как это принято в телекоммуникационном секторе.
Устранение сетевых сложностей
Характеристики и поведение счетчиков потребителей приводят к необходимости создания многоуровневой коммуникационной цепочки. Это позволит предотвратить передачу негативных проблем (перетоков/дисбалансов) на верхние уровни.
В старых электросетях со значительными изменениями топологии необходимо учитывать миграцию электронных счетчиков, а новые электросети с кабельными линиями страдают от перегрева. Таким образом, становится ясно, что над сетью ПЛК должно быть устройство, т. е. концентратор данных, который будет автономно решать запросы от сети ПЛК и, кроме того, будет иметь достаточную вычислительную мощность для применения распределенного управления.
Необходимость децентрализованного управления
В связи с динамикой перетока энергии, поступающей в основном от фотоэлектрических панелей, расположенных на уровне распределения, невозможно реализовать исполнительное управление на центральном уровне — оно должно быть реализовано на уровне управления ПЛК.
Пилотные проекты доказали, что сбор данных, осуществляемый из центра через простой шлюз, не работает должным образом даже при небольшом количестве точек поставки потребителей. Таким образом, опыт этих проектов помог определить требования к концентраторам данных и провести их успешную проверку.
Как решить проблему переполнения и дисбаланса?
Единственная возможность — динамическое управление нагрузкой на стороне потребителя. Единственное значительное контролируемое потребление — производство горячей воды для домашних хозяйств (отложенное потребление в виде накопления).
Мы можем расширить контроль нагрузки потребителей через управление приборами с помощью более разнообразных тарифов. Отопление — тоже интересная возможность, однако это не круглогодичная проблема, и, кроме того, дома с низким энергопотреблением в этом не помогут.
Заключение
По результатам пилотных проектов можно выделить несколько запросов, необходимых для решения основных задач коммунального хозяйства в начале третьего тысячелетия. К ним относятся:
- Определение рациональной и гарантированной задержки выполнения команд
- Необходимость распределенного управления на нижних уровнях в связи с высокой динамикой негативных эффектов в энергосистеме
- Предложение управления приборами конечным пользователям, чтобы это было выгодно обеим сторонам
- Открытость устройства конечного пользователя (электронного счетчика) в связи с динамикой развития и новыми характеристиками, которые потребуются в будущем
Каждый день мы сталкиваемся с негативными последствиями в энергетике, которые усиливаются политическими решениями. Более того, в будущем их количество будет расти. Давайте проанализируем реализованные пилотные проекты без лоббистского давления и выберем решения, которые докажут свою состоятельность в качестве решения коммунальных запросов.