Интеллектуальные энергосистемы и новые возможности энергетики

При упоминании понятия «интеллектуальная энергосистема» на ум приходит интегрированная автоматизированная энергосеть.

Тем не менее для некоторых руководителей предприятий этот образ является далекой перспективой, которая, как они полагают, станет реальностью для энергетической системы страны еще не скоро. Модернизация системы, которая проработала в течение нескольких десятилетий, может показаться сложной задачей, однако многие руководители приняли новую стратегию развития электросети и воплотили концепцию интеллектуальной энергосистемы в реальность.

При всем этом у тех, кто не уверен в преимуществах новой концепции интеллектуальной энергосистемы, по‑прежнему остаются сомнения. Независимо от того, стоят ли за этим недоверием какие‑либо причины или простое нежелание, важно понимать, что концепция интеллектуальной электросети отражает реальное представление пользователей о том, как должно осуществляться управление энергоснабжением. Кроме того, следует учитывать, что эта концепция является вполне реалистичным решением проблем, связанных с перегруженной и устаревающей инфраструктурой. Организации энергоснабжения постоянно работают с огромной перегрузкой, а плательщики выкладывают все большие суммы за электроэнергию, которая им не нужна. Эта растущая разобщенность делает очевидным тот факт, что интеллектуальная энергосистема все еще далека от технологий будущего. Однако растущее признание концепции интеллектуальной энергосистемы свидетельствует, что она не будет забыта, а ее популярность будет только возрастать. Согласно исследованиям компании Pike Research, инфраструктура интеллектуальных энергосистем, включая обновления средств автоматизации, а также интеллектуальные измерения, в период между 2008 и 2015 гг. привлечет по всему миру капиталовложения в размере 200 млрд долларов США.

Для руководителей предприятий это означает, что они должны не только удостовериться в готовности к интеграции с интеллектуальной энергосистемой, но и учесть соответствующие аспекты такой интеграции. Ни для кого не секрет, что руководители предприятий и операторы всемерно стремятся повысить прибыльность активов предприятия. При этом они постоянно сталкиваются с вопросами технического обслуживания, с нормативными ограничениями и с неполадками, которые могут нарушить непрерывность производственного процесса. Благодаря постоянной борьбе с этими проблемами они освоили гибкий подход, который позволяет оперативно реагировать на изменения в бизнес-среде. Интеграция с интеллектуальной энергосистемой требует сохранения этой гибкости повседневного управления производством и добавляет в задачу новую переменную: извлечение выгоды при сохранении оперативной гибкости в эксплуатации оборудования.

Существуют четыре основных аспекта, которые должны учитывать руководители предприятий при планировании внедрения интеллектуальной энергосистемы:
∙ осведомленность – знание топологии и особенностей конкретной электросети;
∙ готовность – владение информацией о партнерах по отрасли и об их возможностях;
∙ мотивация – понимание преимуществ, которые несет интеграция с интеллектуальной энергосистемой;
∙ гибкость – точная оценка возможностей своего объекта в части управления энергопотреблением.

Такое деление вместе с пониманием выгод от интеграции предприятия в интеллектуальную сеть делает процесс подготовки к интеграции более прозрачным, облегчая дальнейшие шаги в этом направлении.



Осведомленность

Знание текущей топологии электросети, а также применяемых стратегий и практических подходов к управлению энергоснабжением имеет первостепенное значение для того, чтобы понять, как интеллектуальная энергосистема влияет на взаимоотношения поставщиков электроэнергии и конечных потребителей. Применение интеллектуальных энергосистем – это очевидное решение для несовременной, неэффективной и стареющей инфраструктуры, которое предоставляет преимущества как поставщикам электроэнергии, так и ее потребителям.

Нынешние отношения между энерго­снабжающими организациями и потребителями строятся вокруг конечных потребителей, покупающих электроэнергию, которые получают счета и оплачивают услуги поставщиков. Однако традиционный подход к управлению энергоснабжением не обеспечивает полную автоматизацию, что влияет на способность поставщиков электроэнергии справляться с пиковым потреблением. В периоды пикового спроса, когда потребление зачастую превышает предложение и перегружает сеть, энергоснабжающие организации с целью избежать нарушений или отключений энергоснабжения применяют традиционные стратегии, включая приобретение энергии на оперативном рынке электроэнергии или ее выработку с помощью пиковых электростанций для увеличения подачи в сеть.

Интеллектуальная энергосистема предназначена для создания более прозрачной, экономичной и надежной электросети, которая поможет справиться с такими ситуациями.

Это позволяет поставщикам электроэнергии более эффективно использовать имеющиеся возможности по сокращению затрат потребителей благодаря оптимальным решениям по планированию потребления электроэнергии с учетом ее цены.



Готовность

Если говорить кратко, ключевая особенность интеллектуальной энергосистемы – это, в первую очередь, взаимодействие. Поэтому следует признать, что потребители и генерирующие/распределяющие компании должны взаимодействовать друг с другом на новом, более высоком уровне достижения взаимной выгоды, и эта система не рассчитана на успешное функционирование в интересах только одной стороны. Такой механизм, основанный на тесном взаимодействии, опирается на совместную работу и взаимопонимание как со стороны поставщиков электроэнергии, так и со стороны конечных потребителей с целью найти наиболее эффективный путь к укреплению энергетической независимости.

В то же время при интеграции систем управления зданиями с интеллектуальной энергосистемой руководителям предприятий важно понимать, в чем заключаются сильные стороны поставщиков электроэнергии и где им нужна поддержка.

Для начала энергоснабжающие организации должны обеспечить безопасную и надежную поддержку баланса в энергосистеме. Они располагают большим опытом прогнозирования энергопотребления на основе таких факторов, как ожидаемый рост численности населения, однако неустойчивые долгосрочные тренды, связанные с состоянием экономики, погодой и покупательной способностью потребителей, ухудшают точность прогнозов. Например, взрывной рост популярности бытовой электроники и появление электромобилей (явления, которые было трудно предсказать) существенно увеличили нагрузку на электросети.

Традиционные меры (поставка дополнительной энергии) лимитируются конечным набором генерирующих мощностей, имеющихся в распоряжении энергоснабжающих организаций. В результате они изыскивают возможности снижения спроса, мотивируя своих клиентов изменить режимы потребления.

При новом подходе руководители предприятий имеют возможность работать непосредственно со своими поставщиками электроэнергии, чтобы сделать энергию более доступной и уменьшить долю избыточного потребления. Использование информации и гибких возможностей, предоставляемых интеллектуальной энергосистемой, помогает избежать дорогостоящих скачков цен в периоды пикового спроса на энергию. Эти возможности также увеличивают способность энергоснабжающих организаций реагировать на изменение поведения потребителей.



Мотивация

Стремление энергоснабжающих организаций к поиску возможностей снизить энергопотребление не является чем‑то новым, однако появление интеллектуальных энергосистем изменило правила игры. В этой новой реальности те, кто принял решение использовать интеллектуальную энергосистему для эффективного управления энергопотреблением, выдвинулись в лидеры по сравнению со своими коллегами по отрасли и получили значительные преимущества с точки зрения доступности и экономии энергии. Первые пользователи интеллектуальных энергосистем помогли создать более надежную электросеть, обеспечив доступной энергией себя, а также других потребителей.

Эти преимущества реализуются в самых разных отраслях – от обычных промышленных предприятий до больниц, университетских городков и административных зданий. Конечные потребители, которые интегрировали свои системы управления зданиями с интеллектуальными энергосистемами, не только помогают уменьшить нагрузку на электросети, но и получают целый ряд значительных внутрифирменных преимуществ.

Возьмем для примера обычное производственное предприятие, использующее традиционную программу регулирования энергопотребления, которая включает значительный объем ручных операций и предусматривает, что поставщик электроэнергии уведомляет потребителя об увеличении цены на энергию по телефону или электронной почте. При получении такого уведомления ответственное лицо на объекте выполняет ряд ручных операций, включая обход объекта для ручного отключения нагрузок. Данный подход является упреждающим, однако он не защищен от влияния человеческого фактора и не обеспечивает требуемую повторяемость и воспроизводимость, поэтому в данном случае к его недостаткам можно отнести невысокую надежность и отсутствие инструментального контроля над ситуацией. Что произойдет, если ответственное лицо заболеет или забудет фонарь?

В отличие от рассмотренной выше ситуации, в интеллектуальной энергосистеме реализована функция автоматического регулирования энергопотребления, которая решает проблему надежности благодаря применению на объекте технологий автоматизации управления нагрузками. Вместо односторонней связи эта система принимает сигналы о повышении тарифа от энергоснабжающей организации, обменивается данными с системой автоматизации здания на объекте и вносит изменения на основе параметров, заданных пользователем. Например, предприятие может сократить издержки за счет снижения энергопотребления в определенные периоды времени на основании сигналов о повышении тарифов. Помимо прочих мер, энергопотребление можно снизить путем отключения освещения, перевода оборудования, например кондиционеров, в циклический режим работы, снижения скорости вращения электродвигателей, закрытия отдельных лифтов или временного повышения уставок на температуру.

Это одни из многих примеров, иллюстрирующих, как предприятия могут добиться успеха в области управления энергопотреблением. В итоге объект, оборудованный системой автоматического регулирования энергопотребления по сигналам об изменении тарифов, получает существенные преимущества в виде экономии и повышения надежности.



Гибкость

Когда дело доходит до принятия решения, руководители предприятий должны объективно оценить свою способность и готовность к интеграции с интеллектуальной энергосистемой. Понятие готовности включает в себя как физическую способность выполнить требования интеграции с интеллектуальной энергосистемой, так и мотивацию для работы с новой системой и изучения нового метода управления энергопотреблением.

Внедрение интеллектуальной энергосистемы требует жертвовать энергопотреблением, то есть потребитель должен быть готов по первому требованию в обязательном порядке отключить часть нагрузок и снижать энергопотребление по мере необходимости. С учетом этих обязанностей руководители предприятий должны определить, способны ли они временно снизить энергопотребление при наступлении периода действия пиковых тарифов. Они также должны оценить, смогут ли предприятия осуществлять свою деятельность в условиях необходимости оперативно отключать низкоприоритетные нагрузки и снижать энергопотребление несколько раз в месяц.

Почти во всех случаях предприятия располагают необходимыми возможностями и обладают нужной гибкостью для удовлетворения требований энергоснабжающих организаций по снижению энергопотребления. Все, что требуется, – это правильное планирование и соблюдение принципов работы предприятия, которые руководители реализуют каждый день: принятие безошибочных решений в минимальные сроки при внезапном возникновении проблем. Для руководителей предприятий интеграция с интеллектуальными энергосистемами – это лишь еще одна переменная в сложной задаче управления энергоснабжением.

Что могут сделать руководители предприятий?

На практике подготовка к интеграции с интеллектуальной энергосистемой включает в себя несколько простых шагов.

Руководители предприятий должны подсчитать, на какую величину они могут снизить потребление энергии при условии сохранения текущих операций. Определить параметры упреждающих операций снижения энергопотребления можно путем имитации при содействии энерго­снабжающей организации и с помощью автоматизации таких операций.

Руководители и операторы должны быть знакомы с оборудованием, которое требуется выводить из эксплуатации или отключать, и должны обеспечить повторяемость этих операций. Это важно при автоматизации технологических процессов, поскольку наличие воспроизводимого и привычного метода сброса нагрузки упростит переход к программе автоматического регулирования энергопотребления.

Руководители предприятий также должны убедиться, что объем предопределенных уведомлений, которые они будут получать от своего поставщика, не станет помехой в работе. Независимо от того, какой срок уведомления предприятие сочтет достаточным, чтобы не прерывать работу, – один день, один час или одну минуту, – приемлемые сроки следует выбирать во взаимодействии со своим поставщиком электроэнергии.

Появление интеллектуальных энергосистем привело к распространению схем динамического ценообразования и выработке более эффективных способов снижения нагрузки на современную энергетическую инфраструктуру. Предприятия имеют возможность прогнозировать будущие изменения за счет использования информации, предоставляемой интеллектуальной энергосистемой, а также благодаря прямому взаимодействию с поставщиками электроэнергии и установлению контроля над растущей волатильностью цен на энергоресурсы. Заранее определив имеющиеся в распоряжении предприятия ресурсы для интеграции, руководители могут обеспечить будущую экономию и сформировать основы построения более интеллектуальной и эффективной энергетики.

Джей Спарлинг, Honeywell Building Solutions. Специально для «ЭПР»

СПРАВКА

Honeywell International, Inc. (США) – одна из ведущих мировых корпораций в сфере информационных технологий, специализирующаяся на производстве электронных систем управления и автоматизации. Известна своими разработками в области аэрокосмического оборудования, технологий для эксплуатации зданий и промышленных сооружений, автомобильного оборудования, турбокомпрессоров.

В 1974 году компания открыла представительство в Москве, в 1992 году – филиал в Санкт-Петербурге, в 1996 году – представительство в Новосибирске.