Отчет о разработке стратегической программы исследований

1. Мультиуровневые технологии VSC (Voltage-Sourced Converter) для передачи электроэнергии. Siemens Energy, США и Германия.
Инновационные решения HVDC (High Voltage Direct Current) и FACTS (Flexible AC Transmission Systems), реализуемые в рамках проекта, обеспечивают адаптацию к новым вызовам умной сети. Новые технологии силовой электроники с самокоммутирующимися конвертерами обеспечивают усовершенствованные технические характеристики, такие как независимый контроль активной и реактивной мощности, способность снабжать слабые или пассивные сети, а также меньшие требования по пространству для размещения VSC стал стандартом для самокоммутирующихся конвертеров и будет все больше использоваться в системах высокого напряжения в будущем.
2. Разработка технологии оперативного контроля для автономных энергосистем., Central Research Institute of the Electric Power Industry (CRIEPI), (Tokyo).)
Этот проект является частью программы внедрения автономных энергосистем, целью которой является обеспечение подключения и эффективная эксплуатация распределенной генерации, предотвращая влияние на качество электроснабжения и безопасность. Целью проекта является демонстрация метода непрерывного электроснабжения в условиях изолированного функционирования высоковольтной секции сети, используя Loop Power Control, а также разработка и демонстрация изолированного функционирования распределительной сети низкого напряжения с ВИЭ, аккумуляторами электроэнергии и технологией отключения отдельной потребительской нагрузки. Были проведены демонстрационные испытания, которые подтвердили, что в результате применения разработанного метода изолированное функционирование всей сети низкого напряжения может продолжаться во время аварий, не допуская отключений у домашних потребителей.
3. «Strong Smart Grid». Проект китайской сетевой компании State Grid совместно с McKinsey:
State Grid планирует развернуть систему Смарт Грид, в которую с в него входит передача сверхвысокого напряжения (UHV) с усовершенствованными учетными приборами (AMI) и модернизованными сетевыми устройствами к 2020 году. Устройствам сети придается особое внимание в краткосрочном периоде, поскольку Китай планирует развить систему передачи на сверхвысоком напряжении, чтобы улучшить передачу напряжения из энергоизбыточных центральных и западных районов в энергодефицитные районы побережья.
Журнал Transmission&Distribution World и консалтинговая компания Black&Veatch провели глобальное исследование¹, направленное на оценку направленности электросетевых компаний в области развития Smart Grid (Black&Veatch и T&D World опросили представителей 91 компании).
Около 80% респондентов планируют реализовывать проекты по созданию интеллектуальной сети, считая повышение надежности главным фактором, обуславливающим актуальность этой задачи, и снижение операционных издержек вторым по значимости фактором. Около 23% респондентов указали, что они планируют потратить на реализацию проектов Smart Grid от 5 до 10 млн. долл., 21% заявили объем инвестиций от 1 до 5 млн. долл. Подавляющее большинство опрошенных (79%) назвали развитие систем автоматизированного коммерческого учета энергоресурсов первоочередной задачей на пути к Smart Grid. Также отмечается высокая позиция систем автоматизации распределительных сетей и систем управления и мониторинга нагрузки в рейтинге технологий интеллектуальных сетей.
Результаты исследования представлены на рисунке 1.

Рис. 1 - Перспективные технологии Smart Grid²
Концепция Smart Grid не имеет за рубежом границ между передачей и распределением электроэнергии, т.к. в перспективе будет постепенно стираться граница, базирующаяся на режимах работы. Задачи, определенные зарубежными странами для внедрения концепции Smart Grid в сфере магистральных сетей:

• 
  оценка безопасности магистральных электросетей в режиме реального времени – инновационные решения для потребностей анализа безопасности в режиме реального времени энергосистем с высокой нагрузкой и для применения в динамических расчетах при принятии решений в режиме реального времени;
  
• 
  оценка состояния передающих электросетей – новые приемы для обеспечения качества и точности данных об энергосистеме в режиме реального времени (например, более широкое применение технологии WAMS);
  
• 
  повышение безопасности передающих электросетей – новые приемы в повышении безопасности электросетей и обеспечение непревышения установленных пределов функциональной стабильности;
  
• 
  визуализация: представление комплексных и критических условий системы через интерфейс пользователя.
  

В последние годы к осуществлению программ и проектов в направлении Smart Grid, охватывающих широкий спектр проблем и задач, приступило подавляющее большинство индустриально развитых, а также многие развивающиеся страны. Наиболее масштабные программы и проекты в этом направлении разработаны и осуществляются в США, Канаде и странах Евросоюза. Принято решение о разработке и реализации аналогичных программ и проектов в ряде других стран (рис.2).

Рис.2. Стимулирование развития Smart Grid в мире
Масштабы, направленность, интенсивность и темпы этой деятельности в разных странах не одинаковы, во многом они определяются степенью разнородности элементов энергетической системы, развития таких функций как взаимодействие с потребителями, характерными методами объединения в единую энергосистему малых источников энергии, включая и нетрадиционные, другими факторами.
Одним из основных инициаторов работ и инвесторов Smart Grid в большинстве стран выступает государство.
Практически во всех странах стимулирование инновационной активности в сфере интеллектуальной энергетики осуществляется в формате государственно-частного партнерства. При этом государство не только формирует благоприятное регулятивное поле, но и в значительных объемах напрямую финансово поддерживает конкретные программы и проекты, задавая тем самым темпы и направления технологического обновления отрасли. Так, в 2010 г. наиболее крупные государственные инвестиции в развитие «интеллектуальной» электроэнергетики были выделены правительствами Китая (7,3 млрд долл.), США (7,1 млрд долл.), Японии, Южной Кореи и Испании (каждая - около 0,8 млрд долл.). Европейский Союз выделил 2 млрд долл. на 9-летнюю (2010-2018 гг.) программу НИОКР в области Smart Grid.
В США государственное финансирование развития интеллектуальной энергетики законодательно является частью принятого Конгрессом комплекса мер по стимулированию национальной экономики. По сравнению с 2009 г., в 2010 году объем государственных инвестиций в Smart Grid увеличился почти на 60%. Кроме этого, в стране активно развивается система
В Канаде государство активно поддерживает лишь часть технологий Smart Grid, которые относятся к «чистой», возобновляемой энергетике. На федеральном уровне действует программа ecoENERGY по развитию возобновляемой (ветровой, океанической, геотермальной, солнечной, био- и гидроэнергетики) с бюджетом около 1,5 млрд долл.
Государственно-частный Фонд чистой энергии в следующие пять лет планирует инвестировать в развитие чистых технологий 795 млн. долл, их них федеральная государственная поддержка составит около 20%.
Экономическая поддержка возобновляемой энергетики на региональном уровне носит косвенный характер и осуществляется через тарифы. Вместе с тем, другие направления интеллектуальной энергетики в Канаде не имеют прямой государственной поддержки и инициируются и реализуются как коммерческие проекты энергетических компаний. Наиболее крупными примерами таких проектов является массовая установка интеллектуальных счетчиков; при этом расходы сетевых организации по их установке впоследствии включаются в тарифы на поставку электроэнергии потребителям.
На уровне Европейского союза принятая программа НИОКР по развитию общеевропейских сетей (European Electricity Grid Initiative, EEGI) финансируется совместно за счет централизованных средств Евросоюза, стран-членов и участников рынка:
- из средств Европейского Союза финансируется 65-70% программы в части развития магистральных сетей, а также 30-40% в части развития распределительных сетей
- страны-члены ЕС финансируют 40-50% программы в части развития распределительных сетей;
- из тарифных источников финансируется 25-30% программы в части развития магистральных сетей и 10-30% в части развития распределительных;
- инвестиции независимых участников рынка составляют 5-15%.
В Германии реализуется государственная программа E-Energy, направленная на развитие интеллектуальной энергетики и включающая шесть региональных пилотных проектов с общим объемом финансирования 185 млн. долл. Более половины бюджета программы формируется частными инвесторами, в основном - это энергетическими компаниями.