Федеральная сетевая компания Умные сети — платформа развития инновационной экономики Единой энергетической системы

Федеральная сетевая компания
Единой энергетической системы
Умные сети —
платформа развития инновационной экономики
Начальник отдела инновационного развития ОАО «ФСК ЕЭС» — Туманин А.Е.
02.06.2011
ОАО «ФСК ЕЭС»
29 сентября 2010
ОАО «ФСК ЕЭС» – естественная монополия в секторе передачи
электроэнергии, владеет и управляет Единой национальной
электрической сетью (ЕНЭС), напряжение 220 кВ и выше.
МЭС
Центра
МЭС
Юга
1 января 2010
МЭС
Западной
Сибири
МЭС
Востока
МЭС СевероЗапада
МЭС
Урала
МЭС
Волги
Крупнейшее публичное размещение
корпоративных облигаций в истории
российского рынка
Компания перешла на регулирование
тарифа по методике RAB
16 июля 2008
Начались торги акциями ОАО «ФСК
ЕЭС» на организованных рынках ценных
бумаг (фондовые биржи РТС и ММВБ)
МЭС
Сибири
1 июля 2008
Реорганизация ОАО «ФСК ЕЭС» в форме
присоединения к нему ОАО РАО «ЕЭС России»,
МСК и ММСК
1 января 2006
В пользование компании были переданы
электросетевые объекты 56 Магистральных
сетевых компаний, образованных в
результате реорганизации АО-энерго
25 июня 2002
Состоялась
государственная
регистрация ОАО «ФСК
ЕЭС» и передача
компании
системообразующего
сетевого комплекса,
относящегося к Единой
национальной
электрической сети (ЕНЭС)
Основные показатели
Линии электропередач, тыс. км.
122
Подстанции, шт.
806
Трансформаторная мощность, ГВА
312
Отпуск электроэнергии из ЕНЭС (2010 г.), млрд.
кВт·ч.
Объемы потерь электроэнергии в ЕНЭС (2010 г.),
млрд. кВт·ч.
470,6
22,5
1
Электросетевой комплекс в России: вызовы
Обеспечение активного участия потребителей на рынках электроэнергии
Обеспечение «цифрового» качества энергии для потребностей экономики
Вовлечение всех видов генерации и аккумулирования энергии
Предоставление новых продуктов, услуг, рынков, связанных с
электроэнергетикой
Обновление и оптимизация использования активов и эффективное их
обслуживание
Усиление роли российской энергетики на международных энергетических
рынках (международный интегратор Запад – Восток)
Предупреждение системных сбоев и противодействие внешним
воздействиям
Page
2
Электросетевой комплекс в России: проблемы
Износ основных фондов сетей
 Физическое и моральное старение электрооборудования сетей;
 Устаревшие информационные системы и системы технологического управления;
Прогнозирование развития сети
 Изменение географии развития регионов (освоение
новых территорий Сибири, Дальнего Востока,
Приморского края) и спроса на электроэнергию;
 Отсутствие комплексного подхода к вопросу
применения новых технологических решений в сетях;
СПб
Присоединение
Калининской АЭС
Москва
Сочи
Изменение параметров спроса на электроэнергию и
изменение структуры генерации
Присоединение
Волгодонской АЭС
Ванкорское
месторождени
е
ВСТО
Присоединение
Богучанской ГЭС
Саммит
АТЭС
Прогноз электропотребления
Млн. кВтч
 Значительная динамика роста
электропотребления по стране;
 Необходимость снижения потерь
электроэнергии;
 Необходимость снижения объемов прироста
сетевого и генерирующего оборудования за счет
снижения требуемых резервов мощности;
 Необходимость оптимизации генерации и
потребления.
Основные проекты
Соблюдение показателей экологичности и обеспечение
Page
безопасности
обслуживающего персонала
3
Цель и задачи инновационного развития ОАО «ФСК ЕЭС»
В ОАО «ФСК ЕЭС» разработана и утверждена в апреле 2011 года Советом Директоров компании
комплексная Программа инновационного развития компании до 2016 года с перспективой до 2020 года.
Обеспечение надежности, энергобезопасности,
устойчивого повышения эффективности использования
энергетического потенциала России путём создания
активно-адаптивной сети как основы интеллектуальной
электроэнергетической системы России.
ЦЕЛЬ








Формирование целевого видения интеллектуальной энергетической системы на
основе активно-адаптивной сети;
Разработка и испытание новых технологий, в том числе и прорывных, по всем
направлениям инновационной деятельности;
Развитие, модернизация и повышение энергоэффективности ЕНЭС;
Формирование производственной базы для модернизации ЕНЭС;
разработка новых услуг на энергетических рынках на основе новых технологий;
Совершенствование бизнес-процессов и внедрение новых методов в управлении
инновационной деятельностью.
Подготовка и реализация комплексных пилотных проектов создания
интеллектуальной сети;
Коммерциализация новых технологий.
Ключевые
задачи
4
Приоритеты инновационного развития ОАО «ФСК ЕЭС»
Качественная модернизация и инновационное развитие национальной электроэнергетики, обеспечивающей
переход к энергоэффективной и интеллектуальной электроэнергетической системе России.
Интеграция российской единой энергетической системы в глобализирующиеся континентальные и
трансконтинентальные энергетические системы.
Опережающее (и одновременно экономически рациональное) развитие энергетической инфраструктуры
при освоении новых территорий, социально-экономическом развитии России, разворачивании новых
транспортных инфраструктур.
Технологическое лидерство в электроэнергетическом секторе на основе отечественных научных центров,
технологических компаний и промышленных предприятий. Задание вектора технологического развития для
прочих субъектов электроэнергетики, а также для смежных отраслей.
Доступность, надежность, качество услуг для клиентов Компании (обеспечение клиентоориентированности
компании).
Локализация современных производств, создание организационно-технологических альянсов с заводами
изготовителями, научно-исследовательскими институтами и ВУЗами.
Профессиональная подготовка кадрового состава к эксплуатации нового оборудования и применения новых
технологий.
5
Реализация НИОКР в рамках инновационного развития
Обеспечение надежности и безопасности
функционирования ЕНЭС и качества
предоставляемых услуг по передаче
электроэнергии
Системы мониторинга и защиты
электрических сетей от внешних
воздействий
ЦЕЛЬ
Новые типы силового оборудования подстанций
и линий электропередачи для умной сети
Системы управления умной сети
Новые типы средств управления,
автоматики, защит и систем
измерений для умной сети
Повышение энергоэффективности
электрических сетей
Совместно с институтами фундаментальной науки (РАН,
ОИВТ РАН, СО РАН), ВУЗами (МЭИ, КГЭУ, МАИ, СпбГТУ)
научно-исследовательскими и проектными институтами
(НТЦЭ, ЭНИН, ВЭИ, СевЗапНТЦ) проводится мониторинг
мировых инновационных технологий, разработка и
внедрение базовых
и «критических» технологий,
развитие научного потенциала
и подготовка
кадров по созданию инновационных технологий.
Объем финансирования НИОКР
6
5
5
млрд. руб.
Разработка концепции и теоретических основ
создания умной сети
Интеллектуальная сеть
(качественно новый уровень
надежности и
экономичности)
Направления работ:
5
5
4
3
3
2
1
1
0,14
0,39
0
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
6
Интеллектуальная сеть – различия в подходах создания
Понятие «интеллектуальной» (умной) сети охватывает сегодня во
всем мире одно из важнейших направлений развития рынка и
технологий, представленных на нем в сфере передачи и
распределения энергии. По сути дела, речь идет о технологиях,
которые способны сделать электрическую сеть и ее нагрузку
управляемой.
 Зарубежные Умные сети (Smart Grid) - это реализация
двусторонних коммуникативных обменов в цифровом формате
всех участников производства, распределения, накопления и
потребления электроэнергии.
 Российская интеллектуальная сеть - это комплексная
модернизация и инновационное развитие всех субъектов
электроэнергетики на основе передовых технологий и
сбалансированных проектных решений глобально на всей
территории страны.
7
Интеллектуальная сеть — новое качество российской энергетики
Интеллектуальная сеть — качественно новое состояние сетей, построенное на основе
использования новых принципов и технологий в передаче и преобразовании электроэнергии,
позволяющее:
Интеллектуальная сеть
(интегрирующая роль)
Микротурбины
и накопители
Генерация и
альтернативные
источники
Цифровые
подстанции
Интеллектуальный
сетевой элемент
Потребители,
промышленные
установки
 Интегрировать все виды генерации (в том числе
малую генерацию) и любые типы потребителей (от
домашних хозяйств до крупной промышленности)
для ситуационного управления спросом на их услуги
и для активного участия в работе энергосистемы;
 Изменять в режиме реального времени параметры и
топологию сети по текущим режимным условиям,
исключая возникновение и развитие аварий;
 Обеспечивать расширение рыночных возможностей
инфраструктуры путем взаимного оказания широкого
спектра услуг субъектами рынка и инфраструктурой;
 Минимизировать потери, расширить системы
самодиагностики и самовосстановления при
соблюдении условий надежности и качества
электроэнергии;
 Интегрировать электросетевую инфраструктуру и
информационную для создания всережимной
системы управления с полномасштабным
информационным обеспечением.
8
Реализованные на сегодня инновационные проекты
интеллектуальной сети
Выборгский
преобразовательный
комплекс
Статический компенсатор мощности
СТАТКОМ ±50 Мвар
Эффект:
• Повышение максимальной
передаваемой мощности на 20 МВт в
сторону Финляндии;
• Снижение числа технологических
нарушений на ВПК.
ПС 500 кВ «Бескудниково»
Асинхронизированный синхронный
компенсатор АСК ±100 Мвар
Эффект:
• Обеспечение устойчивой работы
генераторов ТЭЦ 22 и ТЭЦ 27 при КЗ в
сети 220 кВ ОАО «Мосэнерго»;
• Стабилизация уровня напряжения в
узле ПС 500 кВ «Бескудниково».
9
Основные проекты, реализуемые в рамках НИОКР
Взрывобезопасное маслонаполненное электрооборудование
Взрывобезопасное маслонаполненное электрооборудование – при внутреннем
воздействии дуги возможно разрушение конструкции, но все фрагменты
должны находится в нормируемой зоне безопасности
•
•
•
•
•
Преимущества применения:
Снижение рисков потери центров
питания при возгорании
трансформаторов;
Повышение «живучести» ПС;
Минимизация финансовых убытков
от повреждения находящегося
оборудования и коммуникаций;
Исключение возможности
распространения пожаров на
объекты городской застройки;
Готовый элемент «цифровой
подстанции».
Исключение аварий разрушения трансформаторов в 2008 году на
примере г. Москвы и в территории Западной Сибири
Область применения – элемент безопасного
электрооборудования на подстанциях
закрытого типа в городской черте, в первую
очередь в Москве и Санкт-Петербурге.
Взрывобезопасное оборудование,
в том числе и модернизированное
10
Создание опытного образца токоограничивающего устройства на
основе специального реактора и взрывных коммутаторов
Основное назначение - глубокое ограничение
токов короткого замыкания в электрических
сетях напряжением 220 кВ в первую очередь в
мегаполисах г. Москва и Санкт-Петербург,
основные преимущества:
Плавкий
коммутатор
Шунтирующий
резистор
Обеспечение
быстродействующей защиты
электроэнергетического оборудования от токов
короткого замыкания в электрических сетях.
Специальный
реактор
Экономия
ресурса и удешевление
коммутационного оборудования подстанций
Снижение
потерь электроэнергии за счет
соединения секций шин.
Система
управления
Высоковольтный
взрывной
коммутационный элемент
Аналогов управляемых токоограничивающих устройств на основе взрывных
коммутаторов для работы для сетей напряжением 220 кВ в мире нет.
При массовом применении токоограничивающих устройств - повышение надежной
работы электрооборудования, надежности энергоснабжения потребителей,
применения более дешевого коммутационного электрооборудования.
11
Новые методы разрушения гололёда и наледи на проводах и
грозотросах воздушных линий электропередачи
Создание мобильной управляемой установки
для плавки гололёда на воздушных линиях
электропередачи и грозотросах, основные
преимущества:
Возможность плавки гололеда на проводах, на
которых отсутствует штатное устройство плавки
гололеда;
Наличие подъемника;
Мобильность (развертывание комплекса за 2030 мин.)
Модули очистки гололеда и наледи, устанавливаемые на фазный
провод, основные преимущества:
Очистка пролета от гололеда на ранних стадиях образования;
Использование в качестве источника питания собственного тока
фазы ВЛ;
Встроенная система контроля условий образования наледи.
Легкость монтажа (установки на ВЛ) и демонтажа.
Основной достигаемый эффект – повышение надежности воздушных линий
электропередачи в зонах образования гололеда и наледи. Позволит снизить
количество аварийных отключений на 25%.
12
Мультикамерный изолятор-разрядник ИРМК
Применение ИРМК позволит повысить надежность
электроснабжения за счет минимизации грозовых
отключений линий электропередачи, отказаться от
применения грозозащитного троса, снижая стоимость
строительства линий и эксплуатационные затраты.
Разработан и испытан промышленный образец ИРМК
на напряжении 220 кВ. В 2010 - 2011 годах пройдет его
опытно - промышленная эксплуатация на линии
электропередачи протяженностью 140 км в Ростовской
области.
Мультикамерный изолятор-разрядник для
воздушных линий электропередачи
13
Высокотемпературная сверхпроводимость в электроэнергетике –
перспективное направление
Основные преимущества ВТСП по сравнению с традиционными технологиями:
Увеличение пропускной способности кабельных линий при меньших массогабаритных
характеристиках по отношению с обычным оборудованием;
 Снижение потерь электроэнергии при передаче;
 Снижение установленной мощности передаваемого оборудования.

Новая технология ВТСП позволит создать новое высокоэффективное электрооборудование:



силовые кабели;
ограничители тока короткого замыкания, машины и трансформаторы;
низкотемпературные и высокотемпературные сверхпроводящие индуктивные накопители энергии.
14
Аккумуляторные батареи большой мощности (АББМ)
Назначение:
1. Сглаживание пиков нагрузки в энергосистеме;
2. Резервирование
питания
промышленных
объектов,
объектов РЖД;
3. Обеспечение устойчивой и надежной работы возобновляемых
источников энергии (ветровых, приливных электростанций) и
малой генерации;
4. Применение в электросетевой инфраструктуре станций
быстрой подзарядки электромобилей.
Принцип применения АББМ
Ночь
(Потребление
электроэнергии в часы
минимальной нагрузки
энергосистемы)
Заряд
Разряд
(выдача мощности)
День
(Высокоманевренная генерация в
часы максимальной нагрузки
энергосистемы)
Время
15
КРУЭ как элемент интеллектуальной сети
(ПС 500 кВ Очаково, г. Москва)
После реконструкции
До реконструкции
3,4 га
14,9 га
В компактном исполнении занимаемая площадь
подстанции уменьшилась более чем в 4 раза
16
Перевод воздушных линий электропередачи в кабельное
исполнение на территории мегаполисов
Основное назначение:




Повышение безопасности и надежности электропередачи;
Снижение эксплуатационных затрат на обслуживание;
Повышение технологического уровня передачи электроэнергии;
Высвобождение площади городских землеотводов для жилищной застройки.
Основные преимущества:



Исключение электромагнитного загрязнения;
Исключение атмосферных и внешних воздействий (сильный ветер, падение деревьев, перекрытие на
строительную технику и др.);
Повышение эстетического вида города.
Основные объекты: Москва, Санкт-Петербург, Нижний-Новгород и другие мегаполисы
с числом жителей более 1 млн. чел.
Участки воздушных линий в черте жилой застройки города Санкт-Петербурга
До реконструкции
После реконструкции
Первоочередной
перевод
воздушных линий электропередачи
в
кабельное
исполнение в г. СанктПетербург в ближайшие 5
лет позволит вернуть в
деловой оборот около 200 га
земли пригодной для жилой
застройки.
17
Реализуется пилотный проект «цифровая подстанция»
Основное назначение – отработка новых
инновационных технологий перед их
внедрением в работу на действующих
энергообъектах ЕНЭС, в том числе определение
основных технических решений и требований,
которым должны удовлетворять создаваемые
сегодня подстанции.
 В отличие от традиционных энергообъектов на
подстанции нового поколения организация
потоков информации при решении задач
мониторинга, анализа и управления
осуществляется в цифровой форме. Это
обеспечивает высокую точность и единообразие
всех измерений.
 Автоматизация позволяет снизить влияние человеческого фактора на
работу сети, повысить ее надежность при передаче электроэнергии.
 Преимуществами является снижение себестоимости, сокращение
объема технического обслуживания и затрат на эксплуатацию.
 Реализация подстанций данного типа позволит существенно
повысить надежность энергоснабжения потребителей.
18
Интеллектуальная сеть Северо-Запада и Востока – комплексные
инновационные пилотные проекты ОАО «ФСК ЕЭС»
В рамках реализации пилотных проектов на объектах
внедряется инновационное оборудование, в том
числе разработанное в рамках НИОКР ОАО «ФСК ЕЭС»
(цифровые подстанции, системы управления и
компенсации реактивной мощности и др.),
направленных на получение максимального
мультипликативного эффекта в регионах.
Санкт-Петербург
Интеллектуальная
сеть Северо-Запада,
энергокластер
г. Санкт-Петербурга
Москва
Центр
Волга
СевероЗапад
Урал
Юг
Российская
Федерация
В рамках пилотов Северо-Запада обеспечивается
надежное энергоснабжение объектов мегаполисов,
создается эффективная сетевая инфраструктура,
обеспечивается резервирование транзита
электроэнергии.
Энергокластер
«Малое кольцо СанктПетербурга» (срок 2013 г.)
«Большое кольцо СанктПетербурга» (срок 2013 г.)
Восток
Интеллектуальная
сеть Востока
Сибирь
Хабаровск
Энергокластер «Кола»
(срок 2013 г.)
Владивосток
Энергокластер
«Эльгауголь»,
cрок 2012 г.
Энергокластер
«Коми» (срок 2013 г.)
В рамках пилотов на территории Востока
обеспечивается надежное энергоснабжение
объектов месторождений, нефте-газовой
инфраструктуры, резервирование схем выдачи
мощности электростанций, повышение
пропускной способности транзита
электроэнергии.
Энергокластер
«Ванино»,
cрок 2013 г.
Повышение пропускной
способности линий
электропередачи
Приморского края,
cрок 2013 г.
19
Результаты инновационной деятельности ОАО «ФСК ЕЭС»
Инновационная деятельность направлена на решение существующих и ранее нерешенных задач в
электрических сетях для повышение надежности, безопасности и эффективности сетей путем
разработки и внедрения новых технологий и обучение персонала, которые определяются:
1. Разработкой и внедрением технологий по повышению системной надежности ЕЭС России:




Повышение грозоупорности воздушных линий электропередачи;
Повышение взрывобезопасности электрооборудования (исключение пожаров и аварий подобных ПС Чагино в
2005 г., взрыв АТ с выводом из строя КРУЭ 220/110 кВ в 2008 г.) ;
Ограничение токов короткого замыкания в мегаполисах;
Повышение пропускной способности сети при уменьшении массо-габаритных свойств (ВТСП технологии);
2. Созданием технологий создания интеллектуальной сети (повышение гибкости и
управляемости сети):




Разработка электрооборудования, с управляемыми электрическими характеристиками (FACTS, СТАТКОМ,
управляемые шунтирующие реакторы и др.);
Разработка технологий самовосстановления инфраструктуры электрической сети;
Разработка электрооборудования на силовой электронике (преобразование электроэнергии);
Использование систем накопления электроэнергии;
3. Снижением эксплуатационных издержек на эксплуатацию электрической сети:


Повышение автоматизации сети (изменение характеристик и топологии сети в автоматическом режиме);
Сокращение времени монтажа и ремонтов элементов электрической сети;
4. Снижением стоимости современного, надежного и высокоэффективного оборудования:

Снижение стоимости оборудования (на силовой электронике и пр.).
5. Повышение качества обучения и квалификации персонала компании:

Создание учебных центров, взаимодействие с высшими учебными заведениями по вопросам обучения и
выполнения научно-исследовательских работ.
20
Комплексный социально-экономический эффект
Создание энергосистемы с интеллектуальной сетью является качественно новым
техническим уровнем развития отечественной энергетики, создающим положительный
мультипликативный эффект для промышленности и сфер деятельности в России:








Развитие новых инновационных технологий, в том числе освоение массового
производства новых устройств и материалов.
Развитие промышленности страны и смежных отраслей, обеспечивающих разработку и
внедрение новых технических устройств с качественно новыми характеристиками.
Создание отечественной производственной базы, снижение доли импортного
оборудования.
Разработка и открытие новых актуальных направлений по НИОКР, фундаментальным
исследованиям, научно-исследовательским работам.
Повышение эффективности использования энергоресурсов, снижение энергоемкости
отечественной промышленности, с применением опыта ведущих мировых стран.
Повышение востребованности и развитие отечественного научного потенциала,
подготовка и профессиональная поддержка квалифицированных кадров.
Развитие альтернативных источников, систем накопления и аккумулирования энергии.
Снижение за счет экономии производства электроэнергии и снижения запасов мощности,
выбросов углекислого газа и вредных веществ в атмосферу.
Положительный экономический эффект от внедрения интеллектуальной сети
для экономики России может составить до 50 млрд. руб. в год
21
Спасибо за
внимание!
ОАО «ФСК ЕЭС»
117630, г. Москва, ул. Академика Челомея, 5А
Телефоны:
Единый информационный центр: 8-800-200-18-81
Для звонков из стран
ближнего и дальнего зарубежья: +7 (495) 710-93-33
Факс: +7 (495) 710-96-55
Е-mail: [email protected]
Сайт:
www.fsk-ees.ru
CC ИНТЕРРАО
Термины и определения
Инновация (нововведение) - конечный результат инновационной деятельности, получивший воплощение в виде нового или
усовершенствованного продукта, реализуемого на рынке (инновация -продукт), нового или усовершенствованного технологического
процесса, используемого в практической деятельности (инновация - процесс).
Инновационная деятельность - процесс, направленный на воплощение результатов научных исследований и разработок либо
иных научно-технических достижений в новый или усовершенствованный продукт, реализуемый на рынке, в новый или
усовершенствованный технологический процесс, используемый в практической деятельности.
Реновация (от лат. renovatio — обновление, возобновление) основных фондов, экономический процесс замещения
выбывающих в результате морального и физического износа производственных фондов новыми — необходимое условие
обеспечения непрерывности общественного производства.
Модернизация — усовершенствование, улучшение, обновление объекта, приведение его в соответствие с новыми
требованиями и нормами, техническими условиями, показателями качества.
Энергоэффективность — эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов — достижение экономически
оправданной эффективности использования топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и
технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды.
Активно-адаптивная (интеллектуальная) сеть — качественно новый вид электрической сети, позволяющей осуществлять в
реальном времени мониторинг и управление сетью, осуществлять коммуникации между потребителями и поставщиками,
предоставляя возможность оптимизации потребления, сокращая стоимость электроэнергии, и тем самым обеспечивая новый
уровень надежности и экономичности энергоснабжения, которая позволяет:

интегрировать все виды генерации (в том числе малую генерацию) и любые типы потребителей (от домашних хозяйств до
крупной промышленности) для ситуационного управления спросом на их услуги и для активного участия в работе энергосистемы;

изменять в режиме реального времени параметры и топологию сети по текущим режимным условиям, исключая
возникновение и развитие аварий;

обеспечивать расширение рыночных возможностей инфраструктуры путем взаимного оказания широкого спектра услуг
субъектами рынка и инфраструктурой;

минимизировать потери, расширить системы самодиагностики и самовосстановления при соблюдении условий надежности и
качества электроэнергии;

интегрировать электросетевую инфраструктуру и информационную для создания всережимной системы управления с
полномасштабным информационным обеспечением.
Энергетический кластер (энергокластер) — энергорайон, имеющий характерный для этого участка электрической сети
проблемы, связанные, например, с недостаточной пропускной способностью, необходимостью поддержания напряжения,
повышение качества электроэнергии, снижения уровня токов короткого замыкания, снижение потерь электроэнергии и т.д. в котором
внедряется комплекс инновационных решений и технологий для их последующей отработки в целях максимальной минимизации
этих проблем и достижения максимального комплексного положительного эффекта.
23