Почему Россия рискует не построить Smart Grid?

Энерго Рынок: Александр Юрьевич, участники отрасли сейчас много говорят о концепции Smart Grid, но, к сожалению, мало кто может четко сформулировать, что мы должны получить в итоге. Что же может быть результатом внедрения интеллектуальных технологий?

Александр Буйдов: Результатом является то, что практически ощущает конечный потребитель, т.е. все те, кто подключен к электрическим сетям — население, промышленные предприятия, общественные учреждения. Понятные и знакомые каждому из нас параметры электроснабжения — это предельная мощность, выделенная, например, на квартиру, и бесперебойность снабжения электроэнергией. Как правило, в наших городах на квартиру положено 5 кВт, на загородный дом — 15 кВт. Сегодня, когда количество бытовых электроприборов, техники, систем кондиционирования, вентиляции растет, этих объемов становится недостаточно. Да и само наличие данных лимитов является архаикой, какой в советское время были карточки на масло и колбасу. Электроэнергия — такой же товар, и чем больше человек потребляет, тем он больше за нее платит. Увеличение же лимита — дорогое удовольствие: например, за каждый дополнительный киловатт для дома в Московской области могут попросить до 3000 долл. Одним из результатов внедрения технологий Smart Grid может быть отмена подобных лимитов за счет повышения пропускной способности электросетей.

ЭР: В чем заключается суть концепции Smart Grid?

А. Б.: Если отбросить маркетинговую мишуру, которой изрядно оброс в последнее время термин «Smart Grid.», то мы увидим всего две первичные задачи, для решения которых разработаны данные технологии. Первая — это преодоление пиковых нагрузок в сетях, вторая — включение в сеть нерегулируемой системным оператором генерации от возобновляемых источников — энергии ветра, солнца, волн и т.д.

Решение первой задачи — это отказ от примитивного административного лимитирования мощности для потребителей, что, в свою очередь, позволяет передать (и соответственно продать) через ту же сеть больше электроэнергии. Наличие в сети возобновляемых источников энергии снижает вред окружающей среде, который наносит традиционная тепловая генерация, и экономит невозобновляемые газ и уголь.

Чтобы решить эти задачи, концепция Smart Grid параллельно с потоком передаваемой электроэнергии формирует информационный поток между потребителем, сетями и генерацией — это данные о текущей загрузке сети, прогнозе потребления, резервах генерации и масса других сведений, на базе которых и осуществляется управление сетью. Интеллектуальные счетчики, цифровые подстанции, «умные» бытовые приборы, потребляющие электроэнергию, — все это источники информации о том, что происходит сейчас и будет происходить в ближайшее время в электрической сети. Ключевым же компонентом Smart Grid является сервер динамической балансировки нагрузки сети — именно он находится в центре информационных потоков и на основе полученных данных управляет собственно электрической сетью.

Для преодоления пиковых нагрузок концепция Smart Grid предлагает как минимум два способа — технический и экономический. Технический предполагает одностороннее отключение мощности со стороны сетевой компании в моменты пикового потребления электроэнергии. Выглядит это просто: у вас есть 15 кВт гарантированной мощности для загородного дома, но вам ее мало — если включить все кондиционеры, чайник, электроплиту, освещение и сауну, то 15 кВт точно не хватит. Тогда дополнительно сеть может предоставить еще, например, 50 кВт, но с правом одностороннего отключения, и эти 50 кВт поступают в дом через второй ввод и через интеллектуальный автомат, который удаленно управляется сервером динамической балансировки сети. На этот второй ввод вы «возлагаете» нагрузку не первой необходимости, например кондиционеры, вентиляцию, сауну. Гарантированная мощность может быть использована для жизненно необходимых вещей, таких как холодильники, освещение, электроплита. В утренние и вечерние часы, когда сеть перегружена, сервер динамической балансировки «решает», какой объем мощности ему нужно отключить, подает соответствующую команду, и кондиционер на некоторое время перестает работать. Вместо интеллектуального вводного автомата, когда нет возможности сделать в дом второй ввод, могут использоваться «умные» переходники для розеток, через которые «питается» техника, не требующая непрерывного функционирования. В момент пикового потребления такой переходник отключает подсоединенную к нему нагрузку.

Экономически бороться с пиками потребления можно за счет удорожания электроэнергии в часы максимальной нагрузки сети. Для этого необходим тариф, который меняется не раз в год, а ежечасно, в зависимости от степени загрузки сети. Уже несколько лет в США можно купить прибор (например, компании Honeywell), который включается в разрыв цепи питания нагрузки — того же кондиционера, например. На приборе вы просто выставляете предельную стоимость электроэнергии, которую готовы оплачивать, чтобы кондиционер работал. Данные о текущей стоимости электроэнергии распространяются непосредственно по электрической сети, и как только цена превысит значение, зафиксированное на приборе, кондиционер будет отключен. Когда пик пройдет, стоимость электроэнергии вернется к нормальным значениям, и кондиционер будет автоматически запущен. Определенные бытовые приборы, такие как стиральные машины, можно запрограммировать, чтобы они работали только при минимальном тарифе, например в ночное время.

ЭР: На каком этапе в России находится разработка Smart Grid?

А. Б.: У нас, как обычно, много слов, но мало дела. Безусловно, промежуточные результаты есть, но на фоне того глобального, что нужно сделать, они незначительны. Сейчас завершился пилотный проект в Перми по созданию комплексной системы учета электроэнергии на основе технологии Smart Metering. Появились первые центры диспетчерского управления сетями, подготовлен проект строительства интеллектуальной сети на о. Русский. Но и Smart Metering, и диспетчерские центры — это инфраструктурные предпосылки для последующего внедрения Smart Grid, но ни в кой мере не собственно Smart Grid. В Перми установлено около 50 тыс. «умных» приборов учета, а всего в стране у нас примерно 45—50 млн счетчиков электроэнергии. И даже не созданные еще у нас цифровые подстанции — это тоже не Smart Grid, а необходимая предпосылка для этих технологий.

Но основная проблема даже не в том, что мы медленно движемся, а в том, что идем не туда.

ЭР: Но на многих профильных мероприятиях говорят, что первые результаты инвестиций в технологии Smart Grid проявятся совсем скоро?

А. Б.: К сожалению, есть серьезный риск того, что тот самый конечный результат, о котором мы говорили в начале, так и не будет достигнут. Если же лет через пять мы скажем потребителю, что Smart Grid уже создана, но лимиты на предельную мощность как были, так и останутся, аварии в энергоснабжении как случались, так и будут происходить, то закономерно поставить вопрос: а зачем нам такая интеллектуальная сеть?

Вот смотрите. Сама задача планировать внедрение технологий Smart Grid была поставлена Федеральной сетевой компании ЕЭС несколько лет назад. Первая ошибка, т.к. ФСК управляет магистральными сетями, где основными критериями были и будут надежность энергоснабжения и безопасность самой сети. Особо интеллектуально в магистральных сетях не поуправляешь, все мы знаем, что чем проще — тем надежнее. Кроме того, технологические потери в магистральных сетях минимальны. Технологии Smart Grid необходимы в распределительных сетях — именно там они дадут максимальный эффект. Будем надеяться, что после недавнего объединения магистральных и распределительных сетей в ОАО «Российские сети» проблема устранится сама собой.

Технологии Smart Grid — это, безусловно, инновации, которые еще предстоит адаптировать к специфике нашей электроэнергетики. Поручить это госкомпании — вторая ошибка. Мировой опыт уже доказал, что наиболее вероятное место появления передовых технологий — компании-стартапы (start up). Крупные частные компании, такие как Siemens, ABB, Areva, потом просто покупают успешные стартапы и за счет этого получают новые решения. Госкомпании — худшее место для разработки и адаптации инноваций.

Есть идеи, что новые распределительные сети в новых городах, например, таких инновационных, как Сколково и Иннополис, надо изначально делать по концепции Smart Grid. Опять ошибка. Дело в том, что новые сети сразу проектируются с большим запасом надежности, и их перегрузка по пропускной способности в первые годы эксплуатации просто исключена.

Само внедрение и адаптация технологий Smart Grid планируются через НИОКР, что является далеко не самым эффективным способом, даже если контракт на выполнение НИКОР заключается через конкурентный отбор на тендерах. Результатом НИОКР, как правило, является бумага. А при внедрении новой технологии в реальной жизни крайне редко все выходит так, как задумал проектировщик. Конкурс надо проводить не на НИОКР, а на конечный результат — работающую Smart Grid, причем выбирать не одного победителя, а двух, трех, четырех, каждый из которых должен представить свой проект реализации действующих компонентов Smart Grid, а затем уже определять лучших и тиражировать их вариант. Такой соревновательный подход наиболее характерен для рыночной экономики, и именно так делают все европейские инфраструктурные компании в электросетевой отрасти, например итальянская TERNA — аналог нашей ФСК ЕЭС. Даже в советское время была хорошая практика, когда разным НИИ поручалось выполнение одной и той же, но сложной инженерной задачи. Причем в качестве окончательного выбирался какой-то один подход, но наработки, полученные в других институтах, не отметались, а рассматривались как дополнения к этому решению.

ЭР: Известно, что Европа и США существенно опережают нас в области Smart Grid. Каким образом им удается справляться с этой задачей?

А. Б.: Действительно, в ряде европейских стран и США уже есть действующие Smart Grid. Помимо финансирования новые технологии курируются на уровне профильных министерств, а также национальных и международных институтов. В целом надо сказать, что технологии Smart Grid имеют высокую степень готовности и могут быть применены в том виде, в котором уже существуют. Основное преимущество США и стран Европы — развитие инфраструктуры для возникновения и функционирования компаний-стартапов, которые, в свою очередь, и предоставляют основную массу разработок для новых технологий.

Параллельно развитию инноваций идет довольно мощная пропаганда идеологии энергосбережения. Причем одними из ее основных участников являются сами сетевые компании. Они понимают, что часть нагрузки, сниженной потребителем в пиковые часы, они просто передвинули на то время, когда электроэнергия будет дешевле, но совокупный объем переданной и соответственно проданной электроэнергии от этого только возрастет. Вкладываются серьезные средства в проектирование систем для конечного потребителя, позволяющие ему следить за своим потреблением и прогнозировать его.

ЭР: Какие возможные подходы и варианты развития Smart Grid в России Вы видите?

А. Б.: Важно отметить, что Smart Grid — это не просто технология, а совокупность ряда технологий и методологии, что делает Smart Grid во многом уникальным явлением технического прогресса. Лучше всего это осознали в США. Именно США, чтобы получить от Smart Grid наибольшую отдачу, пошли на беспрецедентный для российских чиновников шаг — стали адаптировать под Smart Grid нормативное регулирование отрасли и ее организационную структуру. В России организационная структура отрасли всегда важнее любой технологии, и в итоге концепция Smart Grid так просто не внедряется.

Необходимо понять, при каких условиях Smart Grid будет давать максимальный желаемый результат, и только потом выстраивать нормативное регулирование и организационное взаимодействие. Нужно, чтобы организационно отрасль была построена с целью максимизации эффекта от внедрения Smart Grid.

ЭР: Как Вы считаете, на чем нужно акцентрировать внимание? Какие действия могут изменить ситуацию в энергетике к тому, чтобы «умные сети» появились и в России?

А.Б.: Необходимо доработать организационную структуру отрасли. Например, у нас законодательно запрещено совмещать сбыт и сети. Так говорит экономическая теория, поскольку это разные виды деятельности. Но когда писалась экономическая теория, технологий Smart Grid еще не было и в помине. Сбыт не знает, насколько в данный момент загружена сеть, достигнут ли пик потребления и соответственно не имеет возможности изменять тариф в зависимости от загрузки сети. Smart Grid может работать эффективно, только когда потребитель, сети и генерация находятся в непрерывном информационном обмене.

Необходимо произвести замену существующих приборов учета на интеллектуальные устройства, предполагающие удаленный сбор данных и их последующую консолидацию. Полученная информация позволит прогнозировать изменение нагрузки и видеть статистику расхода электроэнергии.

ЭР: То есть если наладить взаимодействие между ними, ситуация изменится?

А. Б.: Ну, во-первых, это не так просто сделать, а во-вторых — потребуется доработка нормативной базы и модели диспетчерского регулирования. И именно эти проблемы на пути внедрения Smart Grid в настоящее время не решаются ни внутри Минэнерго, ни внутри компаний электроэнергетической отрасли.

ЭР: Можете ли Вы предложить какие-то конкретные решения в данной ситуации?

А. Б.: Считаю, что более оптимальным вариантом, чем тендеры на НИОКР, является выделение двух, трех, четырех пилотных районов с загруженной распределительной сетью. Тендер надо проводить с целью создания в каждом таком районе работающей Smart Grid с заранее определенными параметрами. Из полученных двух, трех, четырех проектов выбрать лучший и подготовить его к тиражированию. У потребителей в экспериментальных районах должны быть установлены соответствующие интеллектуальные приборы — стиральные машины, зарядные станции для электромобилей и даже собственная генерация в виде, например, солнечных панелей.

Также задачей данных пилотных проектов должна быть выработка стандартов информационного взаимодействия, чтобы при последующем тиражировании сохранялась конкурентная ситуация для компаний — производителей технологий Smart Grid.