 |
Аспекты эффективности создания ИЭС ААС.
|
|
|
|
В основе технико-экономической оценки создания ИЭС ААС лежит подробный инженерный анализ изменений функциональности отдельных подсистем (генерации, передачи, распределения, потребления электроэнергии) вследствие изменения существующих или появления в них новых технических свойств.
Ниже приводятся примеры изменения функциональности:
§ повышение регулировочных возможностей у потребителей и возможностей их активного участия в обеспечении системной надежности и качества электроэнергии;
§ возможности для двустороннего активного взаимодействия с энергосистемой потребителей, имеющих распределенную генерацию и/или технологии хранения электроэнергии;
§ повышение наблюдаемости состояния технических устройств генерации, сетевого комплекса, потребителей;
§ повышение качества мониторинга и диагностики состояния оборудования, в том числе без вывода его из работы;
§ автоматизация и удаленное управление техническими устройствами при передаче, распределении и учете потребления электроэнергии;
§ управляемость в реальном времени режимами потребления, параметрами сетей разных классов и энергосистемы в целом;
§ повышенная устойчивость оборудования к повреждениям/авариям, сниженные коэффициенты аварийности;
§ повышение безопасности эксплуатации оборудования и кибербезопасности информационных сетей;
§ более компактные технические решения и увеличенный срок службы оборудования.
При оценке технологических эффектов при создании ИЭС ААС на начальном этапе концептуальной разработки ИЭС ААС возможные (или целевые) показатели изменения производственных показателей могут быть условно приняты на основе экспертных оценок российских специалистов, а также анализа зарубежного опыта реализации аналогичных разработок и пилотных проектов. В последующем количественные оценки технологических эффектов должны определяться на основе моделирования режимов функционирования отдельных технологических комплексов и всей энергосистемы.
|
|
|
Оценка влияния технологических эффектов на экономические характеристики работы энергосистемы и рынки энергии и услуг позволяет сформулировать экономические эффекты создания ИЭС ААС.
8.2.1. Отраслевые экономические эффекты определяются стоимостной оценкой изменения балансовой ситуации в энергосистеме под влиянием технологических эффектов, возникающих при создании ИЭС ААС.
Технологические эффекты, влияющие на балансовую ситуацию:
§ снижение прироста максимумов электрической нагрузки и потребности в резервах мощности за счет активно-адаптивного регулирования потребления;
§ снижение потерь электроэнергии с ликвидацией их коммерческой составляющей;
§ повышение пропускной способности линий электропередачи и сечений;
§ улучшение загрузки генерирующих мощностей и возможностей по выдаче запертых мощностей электростанций.
Для количественной оценки этих эффектов требуется создание динамической модели развития энергосистемы, учитывающей изменение потребности в электроэнергии, необходимость ввода мощности электростанций всех типов с их оптимизацией (в динамике), территориальное размещение, увеличение пропускной способности существующих и строительства новых межсегментных связей.
8.2.2. Экономические эффекты у потребителей связаны с изменением показателей надежности и эффективности энергоснабжения при создании ИЭС ААС и оптимизирующего эффекта при функционировании системы (снижения цены электроэнергии).
§ Эффект от снижения ущербов от ограничений или низкого качества поставок электроэнергии определяется в виде стоимостной оценки совокупности технологических эффектов, влияющих на показатели надежности и качества энергоснабжения потребителей. Итоговый эффект у потребителей определяется с учетом удельных показателей оценки стоимости ущербов от разных типов перерывов энергоснабжения.
|
|
|
§ Ценовой эффект у потребителей обусловлен относительным снижением стоимости энергоснабжения в результате расширения форматов рыночной торговли электроэнергией при создании ИЭС ААС, а также за счет оптимизации инфраструктурной тарифной компоненты цен электроэнергии для конечных потребителей
§ Дополнительный экономический эффект, возникающий у потребителя в связи с расширением технологических возможностей его активного участия в управлении режимами функционирования энергосистемы, что позволяет получать дополнительный доход в качестве поставщика системных услуг.
8.2.3. Внешние социально-экономические эффекты характеризуют выигрыш общества и экономики в целом от создания ИЭС ААС, в том числе за счет:
§ сдерживания экологической нагрузки со стороны электроэнергетики: выбросов загрязняющих веществ, эмиссии парниковых газов, уровней электромагнитного излучения, отчуждаемых площадей под энергетические объекты;
§ дополнительного роста экономики за счет формирования инновационного импульса от спроса на НИР и ОКР в энергомашиностроении, электротехнической промышленности, производстве новых материалов, в сфере информационных и коммуникационных технологий;
§ повышения энергетической безопасности на региональном и локальном уровнях;
§ улучшение условий для экономической интеграции рынков и развития конкуренции, используя возможности управления пропускной способностью сети, внедрения интеллектуальных систем учета электроэнергии, перехода к динамическому ценообразованию и активному взаимодействию потребителей с энергосистемой;
§ повышения производительности и безопасности труда в электроэнергетике, за счет внедрения систем удаленного контроля и управления, повышения надежности и увеличения эксплуатационного ресурса применяемого оборудования.
§ повышения энергоэффективности, как отрасли, так и потребителей электроэнергии, реализующих возможности активно-адаптивного управления нагрузками и оптимизации объемов потребления электроэнергии.
|
|
|
Предварительные оценки совокупных экономических эффектов, выполненные при разработке концепции ИЭС ААС (без учета внешних экономических эффектов) показывают, что соотношение выгоды и затрат при ее создании превышают необходимые капитальные затраты в соотношении 2-3 /1. Оценки, выполненные EPRI для аналогичного по масштабу проекта создания национальной интеллектуальной сети, с учетом ценовых эффектов у потребителей и внешние экономические эффекты, показывают, что это соотношение может быть повышено до уровня 4-5 /1.
Заключение.
Развитие электроэнергетики России необходимо осуществлять на новой идеологической и технической базе. В качестве такой базы может быть использована идеология интеллектуальной системы с активно – адаптивной сетью (ИЭС ААС). Существенные преимущества данного подхода состоят в том, что происходит разворот всей системы электроэнергетики в сторону потребителей (клиентоориентированность), позволяющий серьезно улучшить использование возможностей современных технологий и систем управления в интересах потребителей. Основные из этих возможностей базируются на современных типах оборудования и формируемых на их основе технологических комплексах, сочетании указанных технологий с рыночными условиями взаимоотношений субъектов энергетики между собой и с потребителями электроэнергии и современных (мультиагентных) системах управления. Реализация данной идеологии превращает традиционную энергосистему, в информационно – энергетическую. В информационно – энергетической системе происходит постоянный обмен, как энергоресурсами, так и информацией, что позволяет всем участникам процесса принимать и реализовать обоснованные решения, обеспечивая повышение экономичности и надежности использования электрической энергии.
Настоящий документ описывает общие подходы к созданию новой электроэнергетической системы России. Многие идеи и технологии, предложенные в документе, нуждаются в дополнительных проработках и исследованиях, после чего будет возможно принятие окончательных решений по их реализации. Тем не менее, данные направления развития электроэнергетики следуют мировым тенденциям, поэтому их рассмотрение с целью определения возможности и целесообразности использования, является принципиально важным для российской электроэнергетики.
|
|
|
Документ является первым шагом в направлении создания ИЭС ААС и может служить прототипом для подготовки технического задания на разработку проекта создания ИЭС ААС.
Глоссарий.
Автономный источник электроснабжения – источник электроснабжения, как входящий в состав данного объекта, так и внешний по отношению к нему, сохраняющий работоспособность и обеспечивающий электроснабжение присоединенных электроприемников при потере связи с электрической сетью общего назначения. К автономным источникам относятся источники бесперебойного питания, дизель-генераторы (и тому подобные установки), а также электростанции (или их части), выделяемые действием делительной автоматики на электроснабжение присоединенных электроприемников при нарушениях электроснабжения от электрической сети общего назначения.
Балансовая надежность ЭЭС – способность обеспечивать совокупный спрос на электрическую энергию и мощность потребителей в пределах заданных значений и ограничений на поставки энергоресурса с учетом запланированных и обоснованно ожидаемых незапланированных отключений элементов ЭЭС и эксплуатационных ограничений.
Живучесть -способность ЭЭС (объекта) ограничивать каскадное развитие и глубину (тяжесть) отказа, т.е. ограничивать размер снижения функции и/или размер последствий других видов отказов при ненормативных возмущениях.
Концентрированная энергосистема – энергорайон энергосистемы, ограничения на передачу мощности внутри которого отсутствуют, либо ими можно пренебречь в виду их незначительности по отношению к пропускной способности внешних электрических связей данного энергорайона.
Кратковременное нарушение электроснабжения – нарушение электроснабжения на время действия систем релейной защиты и автоматики при ликвидации возникшего повреждения или выполнения необходимых переключений в электрической сети общего назначения.
Критерий/принцип надежности ЭЭС “N-1” – условия обеспечения надежности ЭЭС при внезапных единичных отказах оборудования электрических станций и сетей (ВЛ/КЛ, трансформатор, генератор, выключатель и др.) в нормальной и ремонтной (плановый ремонт) схемах ЭЭС, при которых:
|
|
|
- сохраняется устойчивость работы генераторов в ЭЭС, преобразователей тока (ВПТ/FACTS и др.);
- не развиваются вторичные отказы (каскадное развитие аварии);
- ток короткого замыкания не превышает предельных значений;
- установившиеся значения режимных параметров (частота электрического тока, напряжение в контрольных пунктах, токовая нагрузка оборудования) не выходят за пределы допустимых значений;
- не нарушается электроснабжение потребителей в узлах нагрузки (если это предусмотрено договорными условиями электроснабжения), в т.ч устойчивость двигательной нагрузки и генерирующих установок потребителей (распределенная генерация).
Микросеть (microgrid) – часть распределительной электрической сети, объединяющая источники электроэнергии (распределенную генерацию) и электроустановки потребителей, способная функционировать в синхронном режиме с энергосистемой, а также в автономном режиме, обеспечивая поддержание требуемых параметров по частоте и напряжению электрического тока.
Надежность электроснабжения потребителя - свойство (способность) ЭЭС обеспечивать поставку заявленной потребителем в соответствии с договором электроснабжения электрической энергии (мощности) при выполнении потребителем всех договорных технических (условия присоединения к сети и торговой системе) и коммерческих (оплата) обязательств, а также при соблюдении поставщиком установленных договорными отношениями с потребителем технических условий поставки в отношении качественных и количественных показателей надежности и качества поставляемой электроэнергии (мощности).
Независимый источник электроснабжения – источник, способный обеспечить электроснабжение 100% нагрузки потребителей.
Оперативный резерв мощности – резерв генерирующей мощности над гарантированными поставками мощности энергосистемы необходимый для компенсации аварийного снижения мощности электростанций вследствие аварийных отказов оборудования и случайных превышений нагрузки над расчетными значениями, вызванных в т.ч. и ошибками прогноза максимума нагрузки.
Особо ответственные потребители (электроприемники) – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. А также электроприемники, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Показатель LOLF – Loss of Load Factual, показатель балансовой надежности, характеризующий фактическую длительность дефицита мощности, выраженную в количестве суток в год или часов в год.
Показатель LOLЕ – Loss of Load Expectation, показатель балансовой надежности, характеризующий ожидаемую длительность дефицита мощности, выраженную в количестве суток в год или часов в год.
Распределенная генерация (distributed generation) – источники электроэнергии ограниченной мощности (от нескольких кВт до нескольких десятков МВт), подключенные к шинам распределительной подстанции, в т.ч. на стороне нагрузки, и оснащенные автоматикой для обеспечения синхронной работы с энергосистемой, отключения от энергосистемы и поддержания автономной работы.
Режимная надежность ЭЭС -способность сохранять заданные/допустимые режимы функционирования при изменении условий и внезапных возмущениях, таких как: короткие замыкания и обоснованно ожидаемые незапланированные отключения (отказы) элементов.
Самовосстанавливающиеся ИЭС – это системы, способные без участия персонала в автоматическом режиме проводить мониторинг внешних и внутренних угроз нарушения функционирования энергосистемы, распознавать степень опасности угроз, самостоятельно принимать решения по предотвращению нарушений путем превентивного управления и их локализации, изоляции поврежденных подсистем и реконфигурации системы с целью поддержания ее надежности и живучести, и с целью восстановления нормального режима функционирования.
Внешние угрозы: политические, экономические и социальные угрозы, техногенные катастрофы, природные катаклизмы, терроризм, киберугрозы.
Внутренние угрозы: угроза потери устойчивости, каскадные аварии, не штатный режим энергосистемы, человеческий фактор.
Самовосстановление присуще мультиагентным системам, оно характеризует активный «иммунитет» этих систем, обусловленным их адаптивными свойствами.
Система жизнеобеспечения (саморезервирования) – совокупность технических средств, элементов системы управления и иных мер, которые при нарушениях электроснабжения от электрической сети общего назначения обеспечивают, в соответствии с требованиями настоящего регламента, безопасное для персонала и окружающей среды функционирование объектов электроэнергетики и объектов потребителей электрической энергии или безопасное и безаварийное прекращение производственных процессов.
Системная надежность (надежность ЭЭС) -комплексное свойство (способность) ЭЭС выполнять функции по производству, передаче, распределению и электроснабжению потребителей электрической энергией в требуемом количестве и нормированного качества путем технологического взаимодействия генерирующих установок, электрических сетей и электроустановок потребителей, в том числе:
- удовлетворять в любой момент времени (как текущий, так и на перспективу) общий спрос на электроэнергию;
- противостоять возмущениям, вызванным отказами элементов энергосистемы, включая каскадное развитие аварий и наступление форс-мажорных условий;
- восстанавливать свои функции после их нарушения.
Список сокращений
АББМ – аккумуляторные батареи большой мощности;
АПНУ – автоматика предотвращения нарушения устойчивости;
АСК – асинхронизированный компенсатор;
АСРЧМ – автоматизированная система регулирования частоты и мощности;
БСК – батарея статических компенсаторов;
ВПТ – преобразовательное устройство на базе преобразователей тока;
ВПТН – преобразовательное устройство на базе преобразователей напряжения;
ВРГ – вентильные реакторные группы;
ВЭУ – ветроэнергетические установки;
ЕНЭС - единая национальная электрическая сеть;
ИДЦП -интеллектуальный диспетчерский центр потребителя;
ИТП – информационно – технологическое пространство;
ИУТ - интеллектуальный универсальный трансформатор;
ИЭС ААС -интеллектуальная электроэнергетическая система с активно – адаптивной сетью;
ИЭУ - интеллектуальные электронные устройства;
ЛЭП – линии электропередачи;
МАСУ ИЭС ААС – мультиагентная система управления ИЭС ААС;
МЭК – международная электротехническая комиссия;
ПА – противоаварийная автоматика;
ПТК ИЭС ААС – программно – технический комплекс ИЭС ААС;
РЗА – релейная защита и автоматика;
СК – синхронный компенсатор;
СМПР – система мониторинга переходных режимов;
СПИНЭ – сверхпроводниковый индуктивный накопитель электроэнергии
СТАТКОМ – статический тиристорный компенсатор на преобразователях напряжения
СТК – статический тиристорный компенсатор
УПК – устройство продольной компенсации
УУПК – устройство управляемой продольной компенсации;
УШР – управляемый шунтирующий реактор;
ФПУ – фазоповоротное устройство
ШР – шунтирующий реактор;
ЭМПЧ – преобразовательное устройство на базе электромагнитного преобразователя частоты.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Приложение 1.
|
|
|
