Создание интеллектуальной электроэнергетической системы — платформы развития инновационной экономики России

Федеральная сетевая компания владеет и управляет Единой национальной (общероссийской) электрической сетью (ЕНЭС) напряжением 220 кВ и выше.

ФСК ЕЭС — одна из крупнейших компаний в мире, осуществляющих транспорт электроэнергии.

Компания имеет восемь филиалов — МЭС Центра, Волги, Юга, Урала, Северо-Запада, Сибири, Западной Сибири и Востока.

Основные производственные показатели компании по состоянию на конец 2009 года следующие:

ЭЛЕКТРОСЕТЕВОЙ КОМПЛЕКС:
ПРОБЛЕМЫ И ВЫЗОВЫ

Основные проблемы, с которыми сегодня сталкивается электросетевой комплекс и ОАО «ФСК ЕЭС»:
• износ основных сетевых фондов;
• физическое и моральное старение электрооборудования;
• устаревшие информационные системы и системы технологического управления.

Прогнозирование развития ЕНЭС:
• изменение географии развития регионов (освоение новых территорий Сибири, Дальнего Востока, Приморского края) и спроса на электроэнергию;
• наличие крупных проектов по всей территории страны (присоединение Калининской АЭС, саммит АТЭС, Сочи, ВСТО и другие);
• отсутствие комплексного подхода к вопросу применения новых технологических решений в сетях.

Изменение параметров спроса на электроэнергию и структуры генерации:
• значительная динамика роста электропотребления по стране;
• необходимость перехода от качественных показателей надежности сети к количественным (численным).

В настоящее время в сетях большое количество оборудования выработало нормативный срок службы, в первую очередь это касается оборудования 220 кВ — трансформаторы, реакторы, оборудование воздушных линий электропередачи (состояние опор и фундаментов).

Для решения комплекса проблем в ФСК реализуется инвестиционная программа на 2010— 2014 г. в объеме 954,2 млрд рублей.

Предлагаемое решение проблем — создание интеллектуальной сети. Интеллектуальная электроэнергетическая система с активно-адаптивной сетью, построенная на основе использования новых принципов и технологий в передаче, преобразовании электроэнергии и управлении этими процессами, — качественно новое состояние ЕНЭС.

Перевод ЕНЭС в формат активно-адаптивной сети приведет к решению таких проблем, как:
• повышение надежности;
• адаптация к изменениям перетоков мощности, обусловленных изменением генерации и потребления;
• снижение влияния объектов энергетики на экологию;
• усиление технико-экономического эффекта от расположения в восьми часовых поясах;
• снижение потерь электроэнергии при передаче;
• комбинированное развитие электрической и информационных сетей.

Интеллектуальная энергосистема с активно-адаптивной сетью — это:
• все виды генерации, взаимодействующие с энергосистемой через присоединение к сети, участвующие в обеспечении регулирования качества поставляемой энергии (частоты и напряжения) и надежности функционирования энергосистемы;
• любые типы потребителей (от домашних хозяйств до крупной промышленности), присоединенные к сети и принимаемые участие в регулировании качества и надежности функционирования энергосистемы;
• электрические сети различного напряжения и функционального назначения, имеющие возможность:
• изменения параметров и топологии сети по текущим режимным условиям;
• регулирования напряжения в узлах сети, обеспечивая минимизацию потерь при соблюдении условий качества электроэнергии;
• комплексного учета электрической энергии на границах раздела сети (для целей расчетов с контрагентами) и на подстанциях сети (для целей оптимизации);
• создания всережимной системы управления с полномасштабным информационным обеспечением.

Аналогично инвестиционной программе 2010—2014 гг. план мероприятий разбивается на периоды 3+2. В первые три года будет сформирована идеология и прочная технологическая платформа для будущих преобразований, в последующие два года — «обкатка» новых решений, технологий, реализация пилотных проектов.

Для реализации работы по созданию интеллектуальной сети в компании сформирована программа НИОКР 2010—2014 гг., имеющая следующие основные направления:
• разработка концепции и теоретических основ создания «умной сети»;
• новые типы силового оборудования подстанций и линий электропередачи для «умной сети»;
• обеспечение надежности и безопасности функционирования ЕНЭС и качества предоставляемых услуг по передаче электроэнергии;
• системы управления «умной сети»;
• системы мониторинга и защиты электрических сетей от внешних воздействий;
• новые типы средств управления, автоматики, защит и систем измерений для «умной сети»;
• повышение энергоэффективности электрических сетей.

Совместно с институтами фундаментальной науки, научно-исследовательскими и проектными институтами проводится мониторинг мировых инновационных технологий, разработка и внедрение базовых и «критических» технологий, а также подготовка кадров по созданию инновационных технологий.

Основные инновационные проекты, реализуемые в рамках НИОКР в настоящее время:
• разработка оборудования ограничения токов короткого замыкания на основе быстродействующего размыкателя взрывного типа — результаты работы позволят повысить надежность ЕНЭС в части статической и динамической устойчивости;
• совершенствование методологии проектирования молниезащиты ВЛ и ПС 110—750 кВ — результаты работы позволят снизить технологические нарушения на ВЛ и ПС при грозовых воздействиях;
• разработка КРУЭ 220 кВ для цифровой подстанции — результаты работы позволят создавать цифровые подстанции нового типа на отечественном оборудовании (отсутствие аварий, подобных на ПС 330 кВ «Восточная» в Санкт-Петербурге);
• проведение ресурсных испытаний и адаптация ВТСП кабельной линии длиной 200 м и системы криообеспечения для ее установки в опытно-промышленную эксплуатацию на ПС 110 кВ «Динамо».

В настоящее время реализуются отдельные элементы интеллектуальной сети:
• высокотемпературная сверхпроводящая кабельная линия длиной 200 м на напряжение 20 кВ;
• статический тиристорный компенсатор ПС 220 кВ «Кирилловская»;
• батареи статических конденсаторов 200 Мвар ПС 500 кВ «Означенное»;
• мультикамерный изолятор-разрядник для воздушных линий электропередачи.

Один из перспективных проектов, исследований и разработок — сверхпроводимость в энергетике. В настоящее время высокотемпературный сверхпроводящий (ВТСП) кабель 3х200 м проходит ресурсные испытания на испытательном стенде ОАО «НТЦ электроэнергетики».

Основные преимущества ВТСП по сравнению с традиционными технологиями:
• увеличение пропускной способности кабельных линий при меньших массогабаритных характеристиках по отношению к обычному оборудованию;
• снижение потерь электроэнергии при передаче;
• снижение установленной мощности передаваемого оборудования.

Новая технология ВТСП позволит создать новое высокоэффективное электрооборудование: силовые кабели; ограничители тока короткого замыкания, трансформаторы; низкотемпературные и высокотемпературные сверхпроводящие индуктивные накопители энергии.

Также перспективное направление — применение аккумуляторных батарей большой мощности (АББМ) на объектах компании:
• с мобильными газотурбинными электростанциями (ГТЭС);
• с дизель-генераторными установками и ГТУ;
• для резервирования питания объектов нефтегазовой промышленности, РЖД;
• в энергосистемах с возобновляемыми источниками энергии (ветровые, приливные электростанции);
• на станциях быстрой подзарядки электромобилей (СБПЭ).

В настоящее время в этом направлении в ФСК ЕЭС реализуются следующие мероприятия:
• подписан меморандум о взаимопонимании между Ener 1 и ОАО «ФСК ЕЭС» от 17.06.2010 в области сетевых накопителей как элемента технологии Smart Grids и электросетевой инфраструктуры;
• выбраны объекты для реализации пилотных проектов по применению АББМ в качестве сетевых накопителей в ОАО «ФСК ЕЭС». ПС 220 кВ «Псоу» и ПС 35 кВ о. Валаам;
• разрабатываются технические задания для реализации пилотных проектов.

Сегодня компания взаимодействует с производителями оборудования для локализации производства высококачественного оборудования на отечественных площадках.

1. Сотрудничество с ОАО «Электрозавод».

В марте 2010 года подписано соглашение о сотрудничестве между ОАО «Электрозавод» и ОАО «ФСК ЕЭС» о поставке продукции предприятия для ОАО «ФСК ЕЭС».

Запланирована совместная работа по диагностике состояния электротехнического оборудования на объектах ОАО «ФСК ЕЭС».

Большинство типов АТ и ШР аттестовано и поставляется на объекты ФСК ЕЭС. На электросетевых объектах компании в эксплуатации находится 166 единиц трансформаторного оборудования 6—500 кВ и 112 единиц шунтирующих реакторов 500—750 кВ.

В рамках реализации инвестиционной программы на электросетевых объектах компании будет установлено 44 единицы трансформаторного оборудования 35—500 кВ.

2. Проект строительства завода КРУЭ в Приморском крае.

Подписан меморандум о взаимопонимании между Hyundai Heavy Industries (далее — HHI) и ОАО «ФСК ЕЭС» от 17.06.2010. Планируется долгосрочный контракт с обеспечением объема поставки от общей потребности ОАО «ФСК ЕЭС» до 15%.

Ведутся трехсторонние переговоры между HHI, администрацией Приморского края и ОАО «ФСК ЕЭС» по организации производства КРУЭ на территории Приморского края. 27 июля 2010 года прошла трехсторонняя встреча в г. Владивостоке по вопросу строительства завода в Приморском крае, а 18—20 августа 2010 г. состоялся визит генерального менеджера Департамента разработки высоковольтных выключателей HHI в города Артем и Уссурийск Приморского края для детального изучения строительных площадок.

Подписанный со стороны ОАО «ФСК ЕЭС» и HHI меморандум о взаимопонимании по реализации проекта строительства завода по производству электротехнического оборудования направлен 26.08.2010 в администрацию Приморского края.

3. Проект строительства трансформаторного завода ОАО «Силовые машины».

Подписано соглашение о сотрудничестве между ОАО «Силовые машины» и ОАО «ФСК ЕЭС» от 17.06.2010. Проходят переговоры по привлечению технологического партнера, заключение лицензионного соглашения запланировано на вторую половину 2010 года. Проведены переговоры с двенадцатью потенциальными технологическими партнерами.

Совместно с ОАО «ФСК ЕЭС» разрабатываются условия долгосрочного договора поставки, в том числе требования к производимому оборудованию, объем заказа, условия оплаты, сервисное обслуживание и т.д. Планируется долгосрочный контракт с обеспечением объема поставки от общей потребности ОАО «ФСК ЕЭС» до 30%.

Ожидаемая эффективность при создании интеллектуальной сети для ЕЭС России оценивается по улучшению следующих параметров:
• снижение потерь электроэнергии в магистральных сетях с 4,8 до 3,6%;
• оптимизация генерации и потребления (сглаживание графиков нагрузки, повышение пропускной способности линий электропередачи);
• сетевые показатели (снижение системных аварий, сокращение недоотпуска потребителям в два раза);
• снижение объемов прироста сетевого и генерирующего оборудования, экономия прироста установленной мощности электростанций на 3—5% за счет снижения требуемого резерва мощности начиная с 2014 года.

Создание инновационной экономики возможно только при совместном усилии всех субъектов электроэнергетической отрасли, потребителей, смежных отраслей, и наш вклад заключается в обеспечении:
• прозрачности и обоснованности тарифов на передачу электрической энергии для потребителей;
• инновационного развития, модернизации отечественного производства и внедрения качественно новых технологий в секторах экономики России;
• роста интеллектуального потенциала для интенсивного развития России в области науки и техники;
• построения эффективного взаимодействия государственного, частного капитала и общественных интересов;
• снижения негативного воздействия деятельности бизнеса на окружающую среду;
• роста ВВП, создания новых технологических стандартов энергосбережения и эффективности, снижения энергоемкости производства.

В заключение хочу отметить следующее.

1. Электрические сети являются связующей инфраструктурой электроэнергетики России, и их качественно новый уровень развития возможен только при внедрении инновационных решений в электросетевую инфраструктуру. Этот уровень во многом будет определять скорость экономического развития страны.
2. Для реализации поставленных задач необходима координация усилий государства, субъектов электроэнергетики, производителей оборудования, науки и образования с максимальным использованием отечественного научного и производственного потенциала.
3. Развитие отечественных изготовителей электрооборудования реализуется через подписание соглашений по развитию и долгосрочные контракты.
4. Для достижения максимального мультипликативного эффекта от создания электроэнергетической системы с интеллектуальной сетью необходима интеллектуализация всех субъектов электроэнергетики, и объединение этих усилий необходимо уже сейчас.