Повышение энергоэффективности за счет внедрения новой концепции Smart Grid

РАЗДЕЛ I ИННОВАЦИОННАЯ ЭКОНОМИКА

К.Г. Бурнашев

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ SMART GRID

IMPROVING ENERGY EFFICIENCY THROUGH THE INTRODUCTION OF THE NEW CONCEPT OF THE SMART GRID

Аннотация: в статье рассматривается переход европейских стран от «силовой энергетики» к «умной энергетике» на базе концепции Smart Grid и благодаря этому повышение энергоэффективности, а также положение России по данному вопросу.

Ключевые слова: энергоэффективность; интеллектуальная энергосистема; развитие энергетики; концепция Smart Grid; умный учет.

Abstract: the article discusses the transition of the European countries from the «power energy» to «smart energy» on the basis of the concept of the Smart Grid and due to this increase in energy efficiency, as well as the position of Russia on this issue.

Keywords: energy efficiency; the intelligent energy system; development of the energy sector; the concept of a Smart Grid; smart metering.

Сегодня одной из главных проблем российской энергетики, которая оказывает негативное воздействие и на экономику, является — низкая энергоэффективность. Конечно, за последнее время Россия достигла существенного прогресса в повышении энергоэффективности; согласно данным Росстата энергоемкость ВВП в 2000-2010 годах в среднем снижалась на 3,5% в год; данный показатель достигнут благодаря проводящейся модернизации. Однако, данный показатель существенно выше, чем во многих странах мира, ведь по энергоэффективности Россия пока что занимает лишь 12 место в мире.

Ключевую роль в повышении энергоэффективности энергетики страны могут сыграть инновационные преобразования на базе новой концепции, под названием Smart Grid. В переводе на русский язык данный термин означает — интеллектуальная (умная) энергосистема (сеть). Общепринятого, однозначного понятия Smart Grid еще не сформировано. Государственные структуры в большинстве стран рассматривают Smart Grid как идеологию национальных программ развития электроэнергетики, компании-производители оборудования и технологий — как перспективную основу оптимизации бизнеса, энергетические компании — как базу для обеспечения устойчивой инновационной модернизации своей деятельности [1].

Необходимость выработки новой концепции развития энергетики была продиктована экономическим ростом, неразрывно связанным с увеличением объема энергопотребления и повышения требований к качеству и уровню надежности энергоснабжения, наряду с чем возникли существенные ограничения технологического, экономического и экологического планов. Возможно 2 пути дальнейшего развития энергетики и выхода из складывающейся ситуации: Первый путь — экстенсивный, наращивание мощностей и расширения количественного состава энергетического и электротехнического оборудования, а также увеличение объемов добычи ресурсов. Второй путь — прорывной, инновационный, который предполагает возможность экономического роста при сохранении настоящего уровня добычи первичных энергоносителей за счет преобразования структуры ресурсопотребления и активного внедрения энергосберегающего оборудования, новых передовых технологий, автоматизации, возобновляемых источников

© Бурнашев К.Г., 2012

энергии (ВИЭ) и другого. Это путь учета и экономии ископаемых, невосстанавливае-мых природных ресурсов.

В результате глубокого анализа проведенного в США и ЕС было выявлено, что успешное развитие стран и решение новых задач в рамках прежнего пути (концепции) экстенсивного развития энергетики путем наращивания мощностей и расширения количественного состава энергетического и электротехнического оборудования, даже обладающего улучшенными характеристиками, будет недостаточным, поэтому в этих странах был выбран инновационный (прорывной) путь развития [1].

Исходной точкой разработки концепции Smart Grid в большинстве развитых стран стало — формирование четкого стратегического видения целей и задач развития энергетики, которая будет отвечать будущим требованиям общества и всех заинтересованных сторон: государства, науки, экономики, бизнеса, потребителей и других [6].

Разработка стратегического видения исходила из следующего базового положения: «Осуществить прорыв в энергетической системе (энергетике) посредством интеграции технологий ХХ! века, чтобы достичь плавного перехода на новые технологии в генерации, передаче и потреблении электрической энергии, которые обеспечат выгоды для государства и общества в целом [5].

С точки зрения Министерства энергетики США — Smart Grid представляет собой «полностью автоматизированную систему, обеспечивающую двусторонний поток электрической энергии и информации между энергообъектами повсеместно. Smart Grid за счет применения новейших технологий, инструментов и методов, позволяет повысить эффективность работы отрасли [3].

Национальная лаборатория энергетических технологий министерства энергетики США определяет Smart Grid уже несколько иначе — совокупность организационных изменений, новой модели процессов, решений в области информационных технологий, а также инноваций в сфере автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) и диспетчерского управления в электроэнергетике и т.д. [5].

По мнению Европейской комиссии, занимающейся вопросами развития технологической платформы в области энергетики, Smart Grid — электрические сети, удовлетворяющие требованиям энергоэффективного и экономичного функционирования энергосистемы за счет скоординированного управления и при помощи современных двусторонних коммуникаций между элементами электрических сетей, электрическими станциями, аккумулирующими источниками и потребителями [4].

Европейская комиссия считает, что Smart Grid можно описать следующими принципами функционирования [2]:

• гибкость. Сеть должна подстраиваться под нужды потребителей электроэнергии.

• доступность. Сеть должна быть доступна для новых пользователей, причём в качестве новых подключений к глобальной сети могут выступать пользовательские генерирующие источники, в том числе ВЭИ с нулевым или пониженным выбросом CO2.

• надёжность. Сеть должна гарантировать защищённость и качество поставки электроэнергии в соответствии с требованиями цифрового века.

• экономичность. Наибольшую ценность должны представлять инновационные технологии в построении Smart Grid совместно с эффективным управлением и регулированием функционирования сети.

Структура Smart Grid включает в себя следующие составляющие (подробно показано на рисунке 1):

1) умный учет (является первым шагом на пути к умной энергосистеме);

2) умная сеть;

3) энергоэффективность;

4) потребительские технологии.

Основное же отличие в работе Smart Grid состоит в следующем: в традиционных сетях ток по проводам поступает от генерации к потребителю в соответствии с заранее

заданным уровнем напряжения и сопротивления, а при внедрении Smart Grid электросеть сможет самостоятельно регулировать подачу электроэнергии в зависимости от снижения или увеличения режима потребления. На предприятиях и жилых домах (то есть у потребителей) устанавливают «интеллектуальные» счетчики, которые передают информацию о потреблении. Этот факт позволяет скорректировать использование электроприборов во времени и распределить электричество в зависимости от потребности, что существенно снижает расходы на электроэнергию.

Рис. 1. Структура Smart grid.

В США, странах Европейского союза (ЕС), Южной Корее, Канаде реализуются масштабные программы и проекты в области Smart Grid на протяжении последних 5 лет.

Сегодня, в США, которая является родоначальником (идеологом) этой концепции, Smart Grid осуществляется при прямой поддержки политического руководства страны, а в странах Европейского Союза для координации работ и выработки единой стратегии развития электроэнергии в 2004 году создана технологическая платформа Smart Grid — «Европейская энергетическая система будущего», конечная цель которой разработка и реализация программы развития Европейской Энергетической системы до 2020 года и далее.

Проведенный анализ зарубежных материалов по Smart Grid, показывает, что данный термин трактуется как концепция инновационного преобразования электроэнергетики, так как именно пересмотр ряда существующих базовых принципов модернизации отрасли и вытекающие из этого масштабы и характер задач обусловливают такое внимание к этому направлению.

В России на сегодня пока что, только возрастает интерес к Smart Grid и начинают внедряться некоторые элементы системы Smart Grid, оценка возможностей по внедрению показана на рисунке 2. Основными поставщиками инновационного оборудования для Smart Grid на российском рынке являются следующие компании: ABB, Cisco, Oracle, Hitachi, GE Energy, Itron, так собственных разработок почти нет.

Главной причиной, препятствующей массовому распространению концепции Smart Grid в России, является:

1) значительные финансовые вложения в процесс адаптации и внедрения Smart Grid, последующее обслуживание.

2) отсутствие мотивации у компаний, так как их прибыль зависит от объемов проданного электричества.

3) значительное количество потребителей, предъявляющих разные требования к качеству электрической энергии и отсутствие стандартов и нормативов.

Интересанты

Государство

Федеральная сетевая компания

Холдинг МРСК

Зарубежные компании

Российские компании

Как интересанты реагируют на внедрение Smart Grid в России.

Ответная реакция

Проанализированы возможности внедрения и развития электроэнергетики на основе концепции Smart Grid. Некоторые положения из концепции Smart Grid включены в Энергетическую стратегию России до 2030 года.

Разработана программа развития энергосистемы на базе концепции Smart Grid. По данным ФСК, внедрение этой концепции позволит не только уменьшить потери электроэнергии на 25%, но и сэкономить ориентировочно 35 млрд Квт в год.

Разработаны и реализованы мероприятия по внедрению точечных проектов концепции Smart Grid, таких как интеллектуальные системы учеты и «умный» город

Проводят конференции и обучающие семинары, активно развивают свое присутствие на российском рынке и продвижение своих продуктов, что показывает их как активных участников.

Продемонстрировали низкую степень заинтересованности.

Полное отсутствие реакции.

Рис. 2. Оценка возможности внедрения Smart Grid в России

Можно констатировать, что интеллектуальные энергосистемы построенные на базе концепции Smart Grid имеют огромный потенциал и за ними будущее.

Эксперты прогнозируют хорошие результаты от их внедрения: благодаря внедрению интеллектуальных сетей к 2020 году в странах Евросоюза прогнозируется снижение вредных выбросов в атмосферу на 20%. На столько же планируется сократить объем энергопотребления. Ожидается, что энергоснабжение через интеллектуальные сети составит одну пятую часть от общего энергоснабжения. Для стимуляции инновационных проектов Евросоюз возмещает половину их бюджета компаниям-пионерам. США намеревается увеличить инвестиции в интеллектуальные сети и уже через три года пользоваться ими в два раза активнее.

По расчетам американских специалистов, за 20 лет использования интеллектуальных электросетей экономия может составить порядка 48 млрд долларов (уже за вычетом инвестиций в «умные» сети). Европейские страны рассчитывают на ежегодное сбережение около 7,5 млрд евро.

Согласно отчету Европейской комиссии «Smart Grid projects in Europe: lessons learned and current developments», опубликованному в июне 2011 года, объемы инвестиций в проекты интеллектуальных сетей составят: в Европе — 56,5 млрд евро до 2020 года; в США — от 238 до 334 ,5 млрд евро до 2030 года; в Китае — 71 млрд евро до 2020 года.

России нужно включаться в этот процесс:

- во-первых, для внедрения Smart Grid нужны изменения в законодательстве, так как в данной концепции любая точка в сети, точка доступа, может быть идентифицирована и как потребитель, и как генератор;

- во-вторых, интеллектуальная энергосистема это дорогое удовольствие, поэтому нужны спонсоры и определенные государственные программы;

- в-третьих, нужно провести внедрение данной концепции на ряде пилотных проектов в отдельных энергодефицитных районах.

Литература

1. Кобец Б. Б., Волкова И. О. Smart Grid: Концептуальные положения // Профессиональный журнал — 2010 — №03

2. European SmartGrids Technology Platform. Vision and Strategy for Europe's Electricity Networks of the Future. — Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2006.

3. Grids 2030. A National Vision for Electricity's Second 100 years. — Office of Electric Transmission and Distribution of USA Department of Energy, 2003.

4. Smart Grids — European Technology Platform for Electricity Network of the Future, 2005.

5. The National Technology Laboratory: «A vision for the Modern Grid», 2007.

А. Т. Волков В. В. Дегтярева Е.Н. Дуненкова Б.Н. Киселев С.Ю. Ляпина

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭКОНОМИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ СТРАНЫ

IMPROVING QUALITY OF ECONOMICAL MECHANISM OF NATIONAL

INNOVATIVE DEVELOPMENT

Аннотация: Одним из главных вопросов формирования механизма развития российской экономики является разработка стратегии инновационных преобразований и модернизации в промышленности, обеспечение поддержки наиболее стратегически важных отраслей и предприятий, стимулирование спроса на новые продукты (услуги) и технологии. Условием эффективного применения этих инструментов является наличие системной инновационной инфраструктуры.

Ключевые слова: инновационный потенциал, инновационный климат, национальная инновационная система, инновационная деятельность, экономический механизм инновационного развития.

Abstract: One of the main questions in crafting mechanism of Russian economy development is elaboration of innovative transformation' and modernization's strategy for indus-

© А.Т. Волков, В.В. Дегтярева, Е.Н. Дуненкова, Б.Н. Киселев, С.Ю. Ляпина, 2012