Умный город. Каков он?

На Северном Кавказе активно обсуждают пилотный проект создания высокоэффективной энергетической инфраструктуры, в рамках которого на территории СКФО появятся «умные» города. Инициатива генерального директора ОАО «Россети» Олега Бударгина нашла поддержку у республиканских властей, производителей интеллектуальных технологий нового поколения и энергетиков, понимающих необходимость перехода на совершенно другой уровень решения проблем, характерных для региона.

По пути инноваций

В последние годы Северный Кавказ демонстрирует все возрастающие потребности в электроэнергии – быстрыми темпами растет жилищное строительство, появляются новые микрорайоны, осваиваются производственные мощности, создается комплекс всесезонных круглогодичных курортов и туристических зон мирового уровня. В недалеком будущем весь этот потенциал способен столкнуться с серьезной проблемой дефицита энергоресурсов. Увеличить энергетические мощности региона можно разными путями. За счет роста производства электроэнергии и более эффективного ее использования, внедрения современного оборудования, совершенствования организации управления. Или же направить усилия на увеличение производства электроэнергии за счет количественного расширения трансформаторных подстанций и роста капиталовложений без улучшения технологий. ОАО «Россети» дана установка следовать путем внедрения инноваций и энергоэффективности. Ведь помимо серьезного эффекта прорывные технологии позволят сохранить природные ресурсы, обеспечив экологическую безопасность в заповедных и курортных зонах Северного Кавказа.

Реализация проекта включает три этапа: модернизацию энергообъектов на базе «умных» технологий, создание территориальных интеллектуальных кластеров – «умных» городов, и, наконец, организацию высокоэффективной региональной инфраструктуры. Инновации будут «встроены» буквально во все сферы: они смогут управлять потоками энергии, осуществлять дистанционный контроль за качеством поставляемого ресурса, самостоятельно искать выход из нестандартных ситуаций. Город будущего – это солнечные батареи и электромобили, «умные» сети и цифровые подстанции. Все это должно дополнять друг друга и тесно взаимодействовать, открывая широкие перспективы для развития региона. На данном этапе перед МРСК Северного Кавказа, выступающей в качестве координатора проекта, стоит задача выработать концепцию, которая отразит состояние, проблемы и потребности региона с возможностью реализации тех или иных инновационных предложений.

Этап первый: «умные» подстанции смогут думать

Модернизация энергообъектов на базе «умных» технологий, которую планируется осуществить в рамках проекта, предусматривает масштабную реконструкцию ПС 330кВ «Каспий» (г. Кизляр, Республика Дагестан) и ПС 330кВ «Ильенко» (г. Кисловодск, Ставропольский край). В числе рассматриваемых предложений – использование на подстанциях источников альтернативной генерации: в Кизляре – ветровой энергии, Кисловодске – солнечной. Если максимальный по России показатель скорости ветра немногим более 7 м/сек, то почему не воспользоваться климатическими особенностями Дагестана, где ураган нередко демонстрирует свою силу в 30 м/сек. Да и как пройти мимо природного потенциала Кисловодска, по количеству солнечных дней превосходящего лучшие курорты мира. В среднем за год здесь почти 150 ясных, погожих дней.

Использование альтернативных источников энергии позволит дать потребителям дополнительные мощности, снизить выбросы углекислого газа, уменьшить производственные затраты, улучшить экологию.

Но изюминка все же в реализации технических решений на современных подстанциях. И здесь на первое место выходит цифровая передача информации от измерительных традиционных трансформаторов тока и напряжения с аналоговым резервированием. При этом источником цифровых сигналов для систем автоматики и релейной защиты являются оптические или электронные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Цифровые комплексы нового поколения работают на едином стандарте обмена информацией и включают в себя и волоконно-оптические линии связи. Такие подстанции должны стать основным элементом интеллектуальной сети с автоматической системой контроля, защиты и управления. Серьезное значение также придается строительству надежных компактных элегазовых подстанций, в том числе и подземного исполнения.

В то же время включение в сеть столь разнородных источников электроэнергии ставит другую задачу – создание мощной диспетчерской системы управления и поиск методов стабилизации энергосистемы, например, с помощью аккумуляторных батарей большой мощности.

Этап второй: «умные» города перестанут чихать дымом

Создание территориальных интеллектуальных кластеров – «умных» городов – один из самых сложных этапов проекта, который будет реализован на Северном Кавказе. В данном случае на одном пространстве-холсте предстоит соткать гармоничный узор из многочисленных ноу-хау, причем так их состыковать, чтобы картина ожила, конгломерат инноваций стал «мыслить» без сбоев и давать прогнозируемый эффект. Например, «умный» дом самостоятельно, без вмешательства домкома или жильцов, станет экономить и контролировать: в здание будут введены системы регулирования энергопотребления, управления газо- и водоснабжением, системой вентиляции и кондиционирования воздуха, освещением и даже лифтовым хозяйством. В единую интеллектуальную сеть предстоит объединить солнечные батареи и коллекторы, автоматизированные теплонасосные установки. В результате «умная» система управления водоснабжением позволит на 35 % снизить энергопотребление насосного оборудования, в целом уменьшив потребление этого ресурса всем домом на 40 %.

«Умный» город должен забыть едкий запах выхлопных газов и темную зыбь нависшего смога. Не случайно в рамках проекта на экспериментальных площадках предлагается повсеместное использование для перевозки людей и грузов электромобилей. Основным условием широкого использования нового вида транспорта станет наличие компактных и мощных аккумуляторных батарей, а также широкой сети электрозарядных станций. Также возможно внедрение smart-контроля дорожного трафика, включающего программу системных консультаций в непростых дорожных ситуациях горной местности и разработку более сложных систем навигации.

Пилотный проект «Умный город» планируется реализовать на трех площадках: в столице Ингушетии Магасе, Каспийске в Республике Дагестан и Гудермесе в Чеченской республике. Почему именно здесь решено опробовать сложную инновационную концепцию? Как считают эксперты, одно из основных условий для успешного воплощения в жизнь таких проектов – высокий потенциал строящихся городов. Наложить прорывные ноу-хау на старую и изношенную инфраструктуру, как правило, довольно трудно, нужным параметрам отвечают молодые и перспективные города. Таковые нашлись и на Северном Кавказе.

Сегодня высокие темпы развития демонстрирует столица Ингушетии – Магас, осваивая новые производственные площадки и жилые микрорайоны, обещая уже в скором будущем почти семикратное увеличение числа своих жителей. В Каспийске находится одна из самых крупных энергетических систем Республики Дагестан – 55 тыс. 300 кВт.ч годового потребления электроэнергии, 15 трансформаторных подстанций, 1 ТЭЦ, малые блочные ГЭС. Современное строительство ведется сразу в четырех микрорайонах. Здесь сосредоточен большой научный потенциал, много наработок инновационного характера, которые не первый год реализует ОАО «Россети». В Чеченской республике все настойчивее заявляет о своих проблемах Гудермес, ориентированный на увеличение объемов потребляемой электроэнергии.

– При реализации инновационного проекта в каждом случае необходимо исходить из конкретных задач, актуальных для того или иного города. И в то же время должна быть создана стартовая модель развития, которую в дальнейшем можно брать за основу, распространяя прогрессивный опыт на весь регион, – отмечает заместитель Генерального директора МРСК Северного Кавказа Владимир Ходневич.

Этап третий: «умные» сети не будут ждать диспетчера

Организация высокоэффективной региональной инфраструктуры подразумевает активное внедрение инновационных технологий, в том числе на распределительных сетях. В рамках проекта планируется создание локальной сети гарантированного электроснабжения социально значимых и особо важных объектов, внедрение альтернативных источников электроэнергии для сглаживания пиковых нагрузок в распределительных сетях, системы постоянного тока для увеличения пропускной способности существующих распределительных сетей, а также системы управления нагрузкой, напряжением и реактивной мощностью в сети. По словам Генерального директора МРСК Северного Кавказа Петра Сельцовского, «умная» сеть будет оптимально интегрировать действия всех пользователей, выявлять и решать проблемы, возникающие с излишком мощности, искать решения для снижения пиковой нагрузки, управлять напряжением.

Эффективное управление кольцевыми магистральными системами включает применение фазоповоротных трансформаторов, осуществляющих контроль за перегрузкой линии. Увеличить пропускную способность сети позволит применение он-лайн системы контроля динамической устойчивости, а также многоцепные ЛЭП и КРУЭ на большие токи. В числе инноваций – взрывобезопасные технологии применительно к масляному реактору, токоограничивающее оборудование, оптические трансформаторы и многое другое.

«Умная» сеть, оснащенная по последнему слову техники, не будет дожидаться диспетчера, без которого сегодня в нештатных ситуациях просто не обойтись. Она сама будет принимать решение, как локализовать аварийный участок с минимальным ущербом для потребителей. Для этого предлагается оборудовать линии электропередачи встраиваемыми трансформаторными аккумуляторами, что позволит снять до 60 % неустойчивых повреждений. Причем чем больше таких аппаратов будет на всем протяжении сети, тем выше конечный результат. Оборудование, установленное через каждые 10 – 15 км, позволит разделить ЛЭП на участки, создав единый управляемый комплекс. При этом каждый отдельный аппарат, являясь интеллектуальным устройством, анализирует режимы работы электрической сети и автоматически производит ее реконфигурацию в аварийных режимах, то есть локализацию места повреждения и восстановление электроснабжения потребителей неповрежденных участков.

Следствием увеличения нагрузок и необходимостью мгновенного реагирования на различные изменения в единой сети, связанных как с нештатными ситуациями, так и с генерацией энергии альтернативными источниками, станет создание самодиагностируемой, самонастраиваемой и саморегулируемой «умной» сети, способной исключить вмешательство человеческого фактора.

Широкое внедрение инноваций позволит создать такую систему управления всеми объектами, будь то сети, подстанции, здания или транспорт, которая в конечном итоге заставит говорить о высокоинтеллектуальном энергокластере Северного Кавказа.  

Алексей Иванов

"Московский Комсомолец"

02.10.2013