И.о. генерального директора АО "Хмельницкоблэнерго" Олег Козачук и его технический директор Руслан Слободян в колонке для Энергореформы рассказали, почему Украине срочно необходимо внедрение Smart Grid и что для этого надо сделать (укр).

Сучасні тенденції диджіталізації та інтелектуалізації технологій торкнулися і технологій у електроенергетиці. Незважаючи на те що енергетика – це досить консервативна галузь, останнім часом вона почала активно адаптовувати для застосування сучасні технології. Хоча більш схоже на те, що енергетика не є лідером у застосуванні таких технологій, а ймовірніше – вимушено наздоганяє навколишній світ. А світ вже активно застосовує IoT (Internet of Things, тобто Інтернет Речей). У світі, де динамічно розвивається автоматизація та інтелектуалізація всіх сфер життя, звичному для енергетики минулого "ручному управлінню" вже не залишається місця.

Електричні мережі України у переважній більшості збудовані ще в період СРСР і є класичним прикладом застосування "ручного управління". Всі мережі керуються диспетчерами, майже всі перемикання здійснюються вручну оперативним персоналом. Все це негативно позначається на показнику SAIDI (тривалість перерв в електропостачанні), який в цілому по Україні склав за 2019 рік 478 хвилин для планових відключень, 683 хвилини – для непланових. У сільській місцевості індекс SAIDI нерідко перевищує 1000 хвилин. Для порівняння, індекс SAIDI в країнах ЄС за 2019 рік склав 160 хвилин для планових відключень і 102 хвилини – для непланових.

Серед кращих світових прикладів можна відмітити Південну Корею, де рівень SAIDI складає вже близько 9 хвилин.

Причини такого разючого контрасту українських реалій із кращими світовими орієнтирами – не тільки і навіть не стільки у зношеності електричних мереж.

Головна причина – надзвичайно низький рівень автоматизації і ручне управління мережами.

Особливо це дається взнаки у сільській місцевості. Наприклад, декілька сіл заживлені від лінії 10 кВ, яка відходить від підстанції 35/10 кВ без чергового персоналу, не телемеханізована, і довжина цієї лінії нерідко сягає 30-40 км. У випадку аварійного вимкнення цієї лінії, знеструмлені споживачі повідомляють по телефону оператору системи розподілу (ОСР), диспетчер ОСР направляє найближчу вільну бригаду електромонтерів виконати обхід пошкодженої лінії 10 кВ, здійснити необхідні перемикання для заживлення споживачів від інших ліній. Це все займає не одну годину, нерідко понад 10 годин. До того ж, майже всі зв'язки між лініями 10 кВ виконані лінійними роз'єднувачами, якими неможливо оперувати під напругою. Тобто, для того, щоб перезаживити споживачів від іншої лінії 10 кВ, необхідно її також знеструмити на час проведення перемикань, пртягом якого споживачі цієї лінії теж залишаються без напруги. Враховуючи жорсткі вимоги правил безпеки на такому морально застарілому обладнанні, процедура перемикань займає істотний час.

Десятиліттями проблеми споживачів у таких випадках мало кого хвилювали. Для переважної більшості споживачів електроенергії "вироком" дотепер слугує третя категорія надійності електропостачання, яка дозволяє перерви в електропостачанні тривалістю до однієї доби. Причому кількість таких перерв необмежена!

Незважаючи на всі потуги Міністерства енергетики, НКРЕКП, Держенергонагляду, а також енергетиків на місцях, істотно знизити індекс SAIDI досі не вдалося, оскільки проблема криється у самій конфігурації мереж і застарілих технологіях.

Потрібне комплексне вирішення проблеми, нова технічна політика, яка б докорінно змінила ситуацію. Сучасне життя надто сильно залежить від електроенергії, тому тривалі перерви в електропостачанні вже не можуть задовольняти споживачів.

На даний час рівень автоматизації електричних мереж вкрай низький. Частково автоматизовані лише частина підстанцій 35 кВ і вище, а рівень автоматизації розподільчих електромереж взагалі мінімальний. Диспетчерські електромереж організовані теж за радянськими зразками, типове "ручне управління" з мінімальними вкрапленнями автоматизації. Це та стартова позиція, у якій ми перебуваємо зараз.

Ще один потужний чинник, який штовхає електроенергетику до змін, є докорінна зміна характеру генерації та споживання електроенергії. Десятиліттями електроенергія вироблялася на великих електростанціях (АЕС, ТЕС, ГЕС тощо), передавалася лініями електропередач надвисокої напруги і розподілялася споживачам. Це був суто "односторонній рух" електроенергії.

За останнє десятиліття ситуація докорінно змінилася. Генерація електроенергії замість централізованої стала розподіленою. З’явилася велика кількість сонячних, вітрових, біогазових електростанцій, які приєднуються до електромережі у тих точках, де раніше ніхто не міг і уявити цього. Більше того, величезна кількість споживачів електроенергії тепер мають власні генеруючі установки, наприклад, приватні СЕС. Здійснювати надалі управління такою мережею в ручному режимі стає все важче, а далі стане взагалі неможливо.

На щастя, загальне бачення вирішення хронічних проблем енергетики у технічній площині вже є: застосування технологій Smart Grid, тобто "розумних мереж". Ці технології поєднують сучасне силове електрообладнання та інформаційні технології, таке поєднання дає можливість здійснювати управління електромережами в режимі "реального часу", динамічно реагуючи на швидкозмінні параметри роботи мережі.

Ручному управлінню в Smart Grid вже майже не залишиться місця. І тут виникає проблема: а як саме будувати "розумні мережі"? Єдиної відповіді на це питання в Україні поки що немає.

Міністерство енергетики України працює над створенням Концепції впровадження "розумних мереж" в Україні, а значну кількість чинних нормативних документів ще доведеться в подальшому змінювати для розблокування широкого впровадження таких технологій. Але вже зараз очевидно, що необхідно мати єдину технічну політику побудови "розумних мереж".

Які ж основні складові технологій "розумних мереж"? Слід зазначити, що ці технології мають пронизати енергетику від електростанцій до найвіддаленішої розетки і знайти своє продовження у "розумних електроприладах".

Тобто, замість звичного нам однонаправленого руху електроенергії від електростанцій до споживачів, має бути створена мережа, у якій є складний рух електроенергії від розподілених джерел і обмін великою кількістю даних на всіх рівнях електромережі. Результатом впровадження "розумних мереж" має стати поява "енергоінформаційної мережі".

Серед основних компонентів можна виявити такі:

Автоматизація підстанцій 35 кВ і вище, трансформаторних підстанцій і розподільчих пунктів 6-20 кВ, ліній 10 кВ і вище, насичення розподільчих електромереж реклоузерами.

Впровадження автоматизованих систем моніторингу і управління електромережами. Необхідно впровадити програмне забезпечення, яке максимально виключить "ручне управління" і "людський фактор" з управління електромережами. У поєднанні із впровадженням технічних засобів це дозволить кардинально покращити показники SAIDI.

Створення сучасних диспетчерських центрів, їх укрупнення. "Ручне управління" вимагало великої кількості диспетчерських, вони є у кожному РЕМ. Автоматизація електромереж дозволить створювати об'єднані диспетчерські, для ОСР достатньо буде однієї такої диспетчерської.

Геоінформаційні системи. Всі об’єкти електромереж повинні мати чіткі географічні координати. Це необхідно і як для автоматизації роботи електромереж, так і в цілому для забезпечення функціонування електронних сервісів "цифрової країни". Ця компонента є важливою і для державних органів управління, і для суміжних галузей. Частково ця робота в Україні вже здійснена.

Системи інтелектуального обліку електроенергії. Існуючий парк лічильників електроенергії значною мірою застарілий. У більшості встановлених лічильників відсутня можливість дистанційного знімання показників. І практично у всіх встановлених лічильників відсутня можливість дистанційної передачі параметрів онлайн, зокрема параметрів навантаження, показників якості електроенергії тощо. Широке впровадження "розумного обліку" дозволить не тільки покращити контроль параметрів якості електроенергії, а й суттєво зменшити втрати електроенергії за рахунок ускладнення можливостей для крадіжок електроенергії.

Інтеграція відновлюваних джерел електроенергії. Необхідне впровадження автоматизованих систем взаємодії з ВДЕ щодо забезпечення режимів, виконання команд операційної безпеки, забезпечення функціонування допоміжних послуг тощо.

Перспективним є напрямок застосування накопичувачів електроенергії. Вони дають можливість гнучко регулювати баланс генерації-споживання, у тому числі це може бути цікаво споживачам і ВДЕ.

Розвиток інфраструктури для електромобілів. На перший погляд, транспорт має досить далекі стосунки до енергетики. Але електромобілі це також накопичувачі електроенергії, і оскільки їх кількість зростає у геометричній прогресії, вони починають створювати суттєвий вплив на добові графіки навантажень.

Невід’ємною частиною розвитку "розумних мереж" є розвиток каналів зв’язку та ІТ-інфраструктури. "Силова" частина обладнання без інформаційної складової не може забезпечити гнучке і швидке керування мережами.

Оскільки "розумні мережі" повністю пронизані інформаційними потоками, надзвичайно важливим є питання кібербезпеки. Необхідно максимально захистити мережі від несанкціонованого впливу, як з боку звичайних одноосібних зловмисників, так і з боку організованих груп чи навіть держав. Якщо зловмисники зможуть отримати контроль над електромережами, наслідки можуть виявитися катастрофічними. Досить яскраво і в той же час надто реалістично такий сценарій описано у технотрилері Марка Ельсберга "Блекаут. Завтра буде запізно". На жаль, Україна вже отримала перший свій досвід протистояння кібератакам протягом 2015-2017рр. З часом ціна такого протистояння буде лише зростати.

Логічно виникає питання, де взяти кошти для впровадження "розумних мереж"?

Відповідь – впровадження стимулюючого тарифоутворення, RAB-тарифу.

Це питання зараз активно обговорюється, цілком імовірне його впровадження вже з початку 2021 року. Енергетика України потребує модернізації електричних мереж, які значною мірою відпрацювали свій ресурс, і саме це є головним фактором необхідності впровадження RAB-тарифу. Але тут необхідно виключити помилковий напрямок "осучаснення" мереж на застарілих концепціях і технологіях, які не сприятимуть покращенню надійності і енергоефективності мереж. Доцільно здійснювати оновлення електромереж, спираючись вже на новітні технології, і в першу чергу технології "розумних мереж".

У цілому, впровадження "розумних мереж" в Україні дозволить значно підвищити надійність електропостачання споживачів, перейти фактично до технології безперервного електропостачання. Також при цьому буде отримано суттєве покращення енергоефективності електромереж за рахунок постійного моніторингу режимів мереж і  швидкого реагування на відхилення від оптимальних режимів, а також мінімізації крадіжок електроенергії.