1 место know how mdea

CUP TECHNICAL 2016

«УМНАЯ ЭНЕРГИЯ» МОСКОВСКОГО РЕГИОНАКейс инженерной секции

KnowHowБирюкова Мария Пилотный проект

Волков ДмитрийРасчеты/аналитика

Михина ЕлизаветаЗадачи/риски

Самойлов АлександрАрхитектура

28.03.2016 21 Источник: Годовой отчёт ОАО «Мосэнергосбыт» за 2014 год2 Источник: И.О. Волкова, Б.Б.Кобец Инновационное развитие электроэнергетики на базе концепции Smart Grid. М.:ИАЦ Энергия, 2010. – 208 с.

37,9 млрд.руб.





ОАО "ОЭК"

Оставшиеся работы

ОАО "МОЭСК"

ОАО "ФСК ЕЭС"

ПАО "МГТС"

Итого: 233,8 млрд. рублей

- Рост дефицита генерации в Московской ЭС:

+6,96%

60

80

100

120

2014 2016 2018 2020

млрд. кВтч

Генерация

Потребление

Переход от экстенсивного к интенсивному развитию

электроэнергетики города Москвы с концепцией Smart

Grid, как решение существующих проблем

Инвестиции в модернизацию 2015 – 2020 годы:

Executive Summary: Внедрение концепции Smart Grid является оптимальным

вариантом решения проблем Московской энергетической системы

Эффект в перспективе составит:

- 8% электропотребления

- 30% потерь электроэнергии

- 10% максимума нагрузки

+ 18% к годовой выручке блоков ПГУ

+ 14% к валовой прибыли сетевыми компаниями

+ 4,8 млрд. рублей годовой выручки

генерирующих компаний

Smart Grid

МПЗ

СЭУ Накопители

Генераторы Бытовые потребители

Промышленные

потребители

- Невозможность ввода новых крупных мощностей

2


Agenda

• Постановка целей и задач

• Обзор существующих и перспективных технических решений

• Разработка пилотного проекта в районе Строгино города Москвы

• Построение общей архитектуры системы

• Дорожная карта проекта

• Инвестиции и эффекты

• Оценка рисков

3


Основные цели реорганизации энергосистемы:

Основные цели и задачи реорганизации системы электроснабжения

формулируются с учетом текущих проблем в отрасли и создают основу для

внедрения концепции Smart Grid в Москве

дефицит генерации в Московской энергосистеме

Источники: Федеральная служба государственной статистики (gks.ru)

максимумы нагрузки

42%38%

35%38%

45%

50% 50% 51%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

млрд. кВтчПотребление

Генерация

Дефицит = Потребление - Генерация

95

97

99

101

103

105

107

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Март 2014 Сентябрь 2014 Март 2015 Сентябрь 2015

% к пред. году

долл. США / т

нефть Urals

рост ВВП

экономическая ситуация в Российской Федерации

электропотребление

потери электроэнергии

издержки производства электроэнергии

модернизация оборудования

энергосистемы

внедрение интеллектуального

управления

стимулирование потребителя к развитию

собственной генерации, в том числе:

Задачи реорганизации энергосистемы:

использование нетрадиционных и

возобновляемых источников энергии

использование районных ГТЭС

Существующие проблемы:

4


Agenda








5


Оснащение энергетической системы Москвы современными компонентами и

техническими решениями в рамках концепции Smart Grid позволит достичь

поставленных целей

Обозначения на диаграмме: - выполняется в рамках действующей инвестиционной программы одним из участников отрасли

- выполняется в рамках спланированной командой инвестиционной программы

Релейная защита

Противоаварийная

автоматика

Система мониторинга

переходных режимов

Трансформаторы

Выключатели

Кабели

АСУ ТП

АИИСКУЭ

Линии связи

Создание ЕЦОД

Модернизация, техническое переоснащение и новое строительство

Внедрение в систему ЕЦОД «Smart Grid – Москва»

Зоны

ответственности

компаний отрасли

Эп

∆Э

Pmax

И∆Э

И

Эп

∆Э

Pmax

Эффект

(см. цели)

∆Э – потери электроэнергии

Эп – потребление электроэнергии

Pmax – максимум нагрузки

И – издержки производства электроэнергии

6


Анализ потенциала использования в Москве возобновляемых источников энергии

показывает, что актуальными решениями в перспективе окажутся установка

солнечных батарей и постройка мусороперерабатывающих заводов

1. Ветроэнергетические установки 2. Мусороперерабатывающие заводы

3. Солнечные электроустановки 4. Микро-ГЭС

Вывод: установка нецелесообразна Вывод: установка целесообразна

Вывод: установка нецелесообразнаВывод: установка целесообразна

• Необходимая скорость течения для

выработки ЭЭ:

v = 1 м/с

• Средняя скорость течения рек

Москвы

v = 0,2 м/с

0

200

400

600

0 10 20

Мо

щн

ость

, кВ

т

Скорость ветра, м/с

• Энергетическая характеристика ВЭУ 500 кВт:

• Скорость ветра на метеостанции Остафьево за

расчетный период (2013 год): vср = 3,51 м/с

• Электрическая мощность одного завода:P = 65 МВт

• Производительность: 585 тыс. тонн в год

• При количестве заводов n = 9 шт., выработка в суткисоставит 12636 МВт*ч

• Ежегодное количество ТБО в московском регионепригодных для переработки - 5304 тыс. тонн в год

• Доля выработки СЭУ в общем суточном потреблении системы в годовом разрезе:

200 000

250 000

300 000

350 000

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

МВтч/день

СЭУ

Источники: Анализ команды, см. Приложение №87


Районный ЦОД

ПГУ

ГПУРа

спр

ед

ел

енн

ая

гене

ра

ция

Точка соединения microgrid с

энергетической системой

microgrid

ГТУ – газотурбинная установка

ПГУ – парогазовая установка

ГПУ – газо-поршневая установка

- поток данных

- управление

Microgrid – качественное решение по управлению распределенной генерацией.

Способствует повышению гибкости энергосистемы, обладает высокой степенью

интеллектуализации, решает проблему невозможности ввода крупных мощностей.

ГТУ

НВИЭ Накопители

8


Agenda








9


Источники: NSKA investment management «Рейтинг привлекательности районов Москвы»

Оптимальным местом для внедрения и тестирования пилотного проекта Smart

Grid может стать район Строгино

Перспективные

районы

Критерии отбора

Инвест.

привлека-

тельность

Количество

бытовых

потребителей

Наличие

собственной

генерации

Соответствие

срокам

реализации

Возможность

размещения

ВИЭ

Москва-Сити

ВТБ Арена Парк

Строгино

Ходынское поле

10


СЭУ – солнечные электроустановки

Границы района Строгино

Разработана архитектура сети применительно к району Строгино, включающая

все главные элементы концепции Smart Grid

• Место установки СЭУ –

крыши зданий

суммарной площадью -

1,2 км2

• Максимальное

количество СЭУ -

0,6 км2

• Средняя выработка

СЭУ – 0,34 кВтч/м2/сут

ПГУ – ТЭС

«Лыково»

260 МВт

16 км2

6 км2

План по установке

приборов учета

Бытовой потребитель

Коммерческий потребитель

43938 шт. 500 шт.

Источники: flat-info.ru; mosopen.ru 11


Критерии

успешности

проекта

Smart Network Management Smart Consumer

Интеграция ВИЭ Общие аспекты

% электропотребления

% активных потребителей

% потерь в сети

% оптимизации графиков нагрузки

% покрытия графика нагрузки

% нагрузки на окружающую среду

% экономии для потребителей при

дифференцированных тарифах

% отказов оборудования в системе % экономии денежных средств

заинтересованности отраслевых

компаний

эффективности рыночных механизмов

надежности работы систем сбора

и обработки данных

Пилотный проект Smart grid в Строгино будет считаться успешным в случае

положительных эффектов от введения в эксплуатацию трех базовых

компонентов системы: Smart Network Management, Smart Consumer и ВИЭ

12


Определены стадии реализации пилотного проекта Smart Grid в Строгино и

затраты на его исполнение

Проектные работы / написание

алгоритмов управления Smart Grid

Разъяснительная работа с

населением и местными органами

власти

Установка и наладка оборудования

Эксплуатация системы

Анализ показателей работы

Принятие решения о дальнейшем

развитии Smart Grid

2016 2017 2018 2019

50,0 млн.руб.

25,0 млн.руб.50,0 млн.руб.

454,4 млн.руб.

51,4 млн.руб.

20,0 млн.руб.Проектирование

Доп. оборудование 0,4 ÷ 220кВ

Установка "умных" счетчиков

Пилотный проект СЭУ

Прочие

ЦОД Smart Grid

Общая стоимость пилотного

проекта составит:

625,7 млн. рублей

См. Приложение №11 13


Agenda








14


МПЗ – мусороперерабатывающие заводы; СЭУ – солнечные электроустановки

Поэтапное изменение архитектуры системы электроснабжения Москвы в рамках

проекта Smart Grid создаст прочный фундамент для дальнейшего

интеллектуального управления режимами работы энергосистемы

2016 - 2017 2018 - 2019 2020 - перспектива

ЕЦОД «Smart Grid - Москва»

Распределение

Г

е

н

е

р

а

ц

и

я

П

о

т

р

е

б

л

е

н

и

е

Пилотный проект Smart Grid Сколково

Пилотный проект Smart Grid Строгино

Загорская

ГАЭС

ТЭЦ, ГРЭС

- поток данных

- поток мощности

- управление

Загорская

ГАЭС-2

МПЗ

СЭУ

Аккумуляторы ЭЭ

15


Подстанции

Линии

электропередачи

SCADA

Управление

генерацией

Мониторинг

подстанций

Мониторинг

отказов

Прогнозирование

нагрузки

Контроль

микросетей

За

щищ

енна

я с

ер

висна

я ш

ина

(En

terp

rise

Se

rvic

e B

us)

Потребитель

Операторы

Технические

специалисты

Система

управления данными

Информационная

система для

потребителя

Географическая

информационная

система

Связь с рынком

электроэнергии и

мощности

Хранение данных

Генерирующее

оборудование

В Едином центре управления и обработки данных «Smart Grid - Москва» собирается

и анализируется информация о состоянии всех элементов энергосистемы,

осуществляется связь с потребителями и рынками электроэнергии и мощности

Режим

работы

сети

Состояние

оборудова

ния



16


Agenda








17


принятие решения о включении затрат по инвестиционной программе в тариф на оплату

электроэнергии для потребителей

20172016 2018 2019

достижение принципиального согласия с компаниями отрасли и государственными органами

по реализации проекта в Москве

принятие решений о дальнейшем развитии

Smart Grid в Москве, на основании анализа

предварительных результатов пилотного

проекта

Реализация программы по созданию Smart Grid ведется параллельно с

инвестиционными программами других компаний отрасли

Проектные работы / написание

алгоритмов управления Smart Grid

Корректировка законодательной

базы/ обсуждение с компаниями

отрасли

Реализация пилотного проекта

Smart Grid

Реализация проекта

Smart Grid - Москва

Инвестиционные программы по

техническому перевооружению и

модернизации






Финансирование проекта

Smart Grid - Москва

10%20%

30%40%

54%64%

Достижение поставленных целей

во временном разрезе

См. Приложение № 9, 10 18


Agenda








19


Создание Smart Grid с учетом инвестиционных программ других компаний отрасли

позволяет минимизировать затраты, давая при этом ощутимый экономический

эффект

Структура затрат: Экономический эффект:

+7,48%

+6,96% (рост тарифа в % к

предыдущему

периоду)

1На примере блоков ПГУ-420/ПГУ-220 ОАО «Мосэнерго» (см. Приложение №9); 2на основании отчетности ОАО «МОЭСК» (см. Приложение №10)






ОАО "ОЭК"

ОАО "МОЭСК"

ОАО "ФСК ЕЭС"

ПАО "МГТС"

Действующие инвестиционные

программы по модернизации

оборудования в Московском

регионе на период 2015 – 2020 гг:






Доп. оборудование 0,4 ÷220кВ

Установка "умных" счетчиков

ЦОД Smart Grid

Проектирование

Прочие

Оставшиеся работы:



5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0

+ 18% к годовой выручке блоков ПГУ после внедрения

Smart Grid1

12,3 млрд.руб. 14,1

млрд.руб.

10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0

+ 14% к валовой прибыли от передачи электроэнергии

сетевыми компаниями после внедрения Smart Grid2

+ 4,8 млрд. рублей годовой выручки генерирующих

компаний от уменьшения нормативного резерва мощности

после внедрения Smart Grid3

20


Agenda








21


Произведена оценка рисков при внедрении проекта Smart Grid в Москве,

предложены шаги по их предотвращению

Рассмотрены риски: Матрица оценки рисков:

+7,48%

+6,96% (рост тарифа в % к

предыдущему

периоду)

технологические

экономические

нормативные

Последствия/вероятность

ничтожномалые

минимальные средней тяжести

серьезные катастрофические

Крайне маловероятное

маловероятное

возможное

вероятное

Крайне вероятное

политические

Принять к сведению, учитывать

Отслеживать, контролировать

Принимать шаги по предотвращению

Методы управления по

результатам оценки:

Код Наименование

С1 Отсутствие культуры энергосбережения и эффективного потребления

Н1 Отсутствие стимулирующего норматива электропотребления при

наличии приборов учета

Н2 Отсутствие стимулирующего норматива выработки электрической

энергии "активным потребителем"

Э1 Замораживание инвестиционных программ в связи с кризисной

экономической ситуацией

Э2 Изменения рынка энергетического оборудования, покупка которого

заложена в программе

Т4 Отсутствие шифрования данных при передаче в системе

социальные

П2 Т1

Т3 Т2

П1 Н1 Т4 С1

Н2Э2

Э1

См. Приложение №5

22

Бирюкова МариястуденткаМГТУ им. Н.Э. Баумана+7(968)[email protected]

Волков ДмитрийаспирантНИУ «МЭИ»+7(903)[email protected]

Самойлов АлександрвыпускникНИУ «МЭИ»+7(903)[email protected]

Михина ЕлизаветааспиранткаНИЯУ «МИФИ»+7(903)[email protected]

KnowHow

Приложение № 1. Ограничения внедрения концепции ИЭС ААС

в Московском регионе

Ограничения Возможные пути преодоления

Высокий уровень износа

энергетического оборудования

Замена существенной части

оборудования заложена в

существующих инвестиционных

программах

Нехватка инвестиций для

принципиального переоснащения

системы

Зависимость от импорта

энергетических технологий и

оборудования

Повышение заинтересованности

государства в проблеме

Поддержка исследований

технологий в ведущих ВУЗах

страны

Нехватка государственной

поддержки

Отсутствие централизованного

управления отраслью

Повышение заинтересованности

Правительства РФ и

Правительства г. Москвы в

проблеме, как держателей

контрольного пакета акций

ключевых игроков отрасли

Отсутствие стимулов для

развития ВИЭ

Создать возможность участия

потребителя в распределенной

генерации

Решение Преимущества

Подстанции

глубокого ввода

с элегазовым

оборудованием

Расположение в крупных узлах потребления

электроэнергии

Экономия капитальных затрат на схему

электроснабжения

Снижение потерь ЭЭ на 5-10%

Сверхпроводя-

щие кабельные

линии

Повышение мощности распределительных

сетей в 3-8 раз

Ограничение токов КЗ за счет утрачивания

сверхпроводящих свойств при превышении

температуры

Цифровые

подстанции

Повышенная надежность и доступность

Оптимизация работы

Сокращение расходов на обслуживание

Улучшенные коммуникационные возможности

Системы

FACTS

Способность увеличивать нагрузку линий

переменного тока на 20-40%.

Сокращение потерь и повышение

эффективности использования генерируемой

мощности

Накопители

электроэнергии

Возможность работы по двухставочному

тарифу: накопление энергии в период низкой

стоимости и ее выдача в период высокой

стоимости

Высвобождение мощности генерирующего

оборудования в регионах с дефицитом энергии

Возможность регулирования частоты и

повышение качества электроэнергии

Приложение №2. Перспективные технологии для

применения в структуре Smart Grid в Москве

• Источники: 1. Дорофеев В.В., Кузьмин В.В. Построение конкурентного электроэнергетического рынка на основе возможностей создаваемой ИЭС ААС России

• 2. Волкова И.О., Шувалова Д.Г., Сальникова Е.А. Активный потребитель в интеллектуальной энергетической системе: возможности и перспективы

Для реализации концепции «активного» потребителя в московском регионе необходимо в перспективе

пересмотреть текущие принципы функционирования розничных рынков электроэнергии и мощности

Текущее состояние: Перспективное состояние:

Оптовый рынок

Гарантирующийпоставщик

(Мосэнергосбыт)

Энергосбытовыекомпании

Розничный рынок

ПокупателиПоставщики

Нерегулируемая

цена

Регулируемая

цена (тариф)

Нерегулируемая

цена

Регулируемая

цена (тариф)

Население

Небытовыепотребители

ОАО «Мосэнергосбыт» охватывает 90% рынка сбыта

электроэнергии в Москве

Основные минусы текущего положения:

Неоптимальные и непрозрачные для потребителей

правила тарифообразования

Отсутствие конкуренции на розничных рынках,

монополизм гарантирующих поставщиков

Правила розничного рынка делают экономически

бессмысленным участие распределенной генерации в

действующем рынке

Отсутствие инструментов для развития энергетики на

рыночных принципах

Отсутствие возможности заключения прямых договоров

между генерацией и потребителями

В рамках пилотного проекта в городе Москве

предлагается переход к новой модели рынка –

Конкурентный Электроэнергетический Рынок.

Активные потребители с

генерацией

Активные потребители без

генерации

Пассивные потребители

Энергосбытовыеорганизации

Генерирующие компании

Распределенные электростанции

Электросетевые организации-поставщики

услуг

Поставщики системных услуг

Поставщики Покупатели

Торговая площадка на базе московской


Операторы коммерческого учета и управления энергоданными

Организации, обеспечивающие финансовые расчеты

Преимущества нового подхода:

Вовлечение в активные конкурентные отношения на рынке

не только производителей, но и потребителей

Использование единого информационного пространства

для взаимодействия субъектов рынка с инфраструктурой

и между собой и доступа к математической модели


Создание систем управления спросом

Приложение №3. Необходимые изменения в структуре рынка электроэнергии и мощности

Положительный

показатель социальной

эффективности

Вес

показа-

теля

Масштаб

охвата

населения,

%

Значение

показателя

%

Повышение уровня

занятости

управленческого

персонала

0,1 0,05 0,005

Развитие научно-

исследовательских

центров по тематике

0,05 0,05 0,0025

Повышение доступности

и качества услуг0,35 100 35

Улучшение условий труда 0,15 4 0,6

Снижение уровня ущерба,

наносимого здоровью

работников

0,2 4 0,8

Экономия на

электроэнергии0,15 70 10,5

1 49,60%

Отрицательный

показатель социальной

эффективности

Сокращение рабочих

мест производственного

персонала

0,2 0,05 0,01

Возникновение

социальных конфликтов0,8 30 24

1 24,01%

Приложение №4. Социальный эффект от

реализации проекта

Приложение № 5. Меры противодействия рискам высокого уровня опасности

Риски Меры противодействия

С1. Отсутствие культуры

энергосбережения и эффективного

потребления

Формирование тарифных планов, стимулирующих активное участие в программе энергосбережения и эффективного потребления, демонстрация на пилотном проекте выгод активного участия в проекте

Н1. Отсутствие стимулирующего

норматива электропотребления при

наличии приборов учета

Н2. Отсутствие стимулирующего

норматива выработки электрической

энергии "активным потребителем"

Реализация данного проекта выгодна существующим крупным игрокам отрасли (системный оператор, ФСК ЕС и др.), контрольный пакет во многих из них принадлежит государству; необходимо наглядно продемонстрировать эту выгоду.

Э1. Замораживание инвестиционных

программ в связи с кризисной

экономической ситуацией

.

Э2. Изменения рынка энергетического

оборудования, покупка которого

заложена в программе

.

Осуществление рисков приведет к замораживанию проекта, в

соответствии с графиком реализации результаты, полученные

на момент замораживания проекта продолжают

использоваться.

Т4. Отсутствие шифрования данных

при передаче в системе

Проведение дополнительного исследования рынка кибер-

безопасности для получения данных о существующих

технологиях.

Career

1 место know how mdea