Пощупать результат

К вопросу повышения энергоэффективности электросетевого комплекса


В конце прошлого года Роман Беляевский, заместитель директора по научной работе института энергетики КузГТУ, был награжден медалью «За служение Кузбассу». Награда однозначно подразумевает прикладную работу ученого на благо региона. И действительно, тема, которой Роман Владимирович занимается сегодня, весьма актуальна — разработка «цифрового двойника» электрической сети.

— Но кандидатскую диссертацию вы, Роман Владимирович, защитили в 2015 году, в то время о «цифре» в нашей стране только начинали говорить… Получается, 6 лет назад вы уже предвидели трендовое направление развития?

— Моя кандидатская работа была посвящена теме энергосбережения и повышения энергоэффективности электросетевого комплекса. Этим направлением я стал интересоваться еще в 2008 году, когда учился на 4-м курсе. Занимался проблемами снижения потерь электроэнергии на основе оптимизации потоков реактивной мощности. Еще не думая о цифровизации, я предполагал (писал об этом), что следующим этапом развития моей научной работы станет создание алгоритмов активно-адаптивного управления электрическими сетями. Управление сетью в режиме реального времени.

Таким образом, в рамках диссертационных исследований был сделан задел на цифровизацию.

Сегодня, когда принята Национальная программа «Цифровая экономика Российской Федерации», Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации на период до 2030 года и ряд программных документов на заданную тему, исследование, которое начиналось как оптимизация потерь электроэнергии, плавно переросло в тему цифровизации.

— Во время встреч с учеными я постоянно ищу симбиоз науки и практики, ситуацию, когда исследование приносит результат, чтобы его можно было «пощупать». Поможете?

— Модель цифрового двойника сети, над которой я сейчас работаю, создавалась для одной из сетевых организаций Кузбасса. Не буду ее называть, но сразу скажу, что расположена она компактно, руководится из Кузбасса, имеет финансовую независимость, что позволяет в перспективе действительно активно работать над модернизацией электросетевого хозяйства. Более того, прогрессивный главный энергетик этой организации заинтересован в усовершенствованиях, именно он убедил руководителя заняться делом на практике.

— Убедили. Что именно было сделано?

— В ходе разработки цифровой модели мы рассматривали программу модернизации. Эта тема откровенно назрела потому, что, к примеру, оборудование компании включало трансформаторы 1956 года выпуска. Они работают! Но всем понятно, что большие потери происходят в том числе и по причине их немалого возраста.

Оценив ситуацию на 22 трансформаторных подстанциях компании, мы рекомендовали проведение частичной замены оборудования на современные энергосберегающие модели, а часть трансформаторов перераспределили между подстанциями. В результате средний коэффициент загрузки трансформаторов вместо бывших 15% достиг 65-70%. С точки зрения эффективности работы оборудования этот диапазон считается оптимальным.

После того как мы оптимизировали работу трансформаторов, предложили установку в сети компенсирующих устройств — они помогают вырабатывать реактивную мощность непосредственно в месте ее потребления. (В отличие от активной мощности, реактивную лучше генерировать там, где она потребляется.) Была смоделирована сеть, построен цифровой двойник сети, который мы сегодня уже совершенствуем. После этого, спрогнозировав параметры нагрузки, узлов и прочего, мы с помощью программного комплекса смогли рассчитать оптимальные мощности и места установки компенсирующих устройств.

Не могу сказать, что модернизация была проведена в полной мере, финансы, понятно, всегда сдерживают идеальные тенденции. Но — с трансформаторами как минимум они «победили», и результат того, что мы сделали, впечатляет. Мы уменьшили потери электроэнергии в сетях компании на 40%.

— Окупаемость инвестиций была просчитана?

— Конечно. Компания вышла на безубыточность быстрее, чем планировалось. Чтобы убедить руководителя, мы просчитывали все вместе. По нашим планам, окупаемость лежала в пределах двух лет. В принципе, очень хороший показатель, потому что сегодня любой инвестпроект с окупаемостью свыше 3-5 лет почти не рассматривается. Что касается нашей ситуации — в два года не только уложились, но сократили их до полутора.

— Приятно, что организация оптимизировала собственную деятельность, но от ее улучшенной работы станет ли лучше потребителю?

— Компания работает на промышленность, и самое главное, чего мы добиваемся, — надежность электроснабжения. Если мы говорим про промышленный объект, это является одним из главных требований к системам электроснабжения. Кстати, фактор необходимый, имея в виду предприятия угольной промышленности, которые относятся к ОПО.

Второй момент, про него никогда не стоит забывать, это диагностика сети. За счет обвязки оборудования мониторами, датчиками, мониторинговыми и цифровыми системами, мы можем отслеживать их техническое состояние. Делать это в режиме реального времени, говоря языком современной терминологии, «мониторить онлайн». Он-лайн в нашем случае значит «под нагрузкой». Мы не выводим оборудование из работы, совершенствуя стратегию управления состоянием оборудования и постепенно уходя от системы ППР — планово-предупредительных ремонтов.

— Сразу вспоминаю про ежегодное летнее отключение воды для проверки и сетевого ремонта. В случае онлайн-мониторинга ремонт можно было бы проводить точечно и быстро?

— Вы быстро оценили преимущества мониторинга в реальном времени. В нашем случае за счет онлайн-мониторинга не пришлось нагружать трансформаторы повышенным напряжением, импульсными токами, что подразумевает стандартная программа испытаний, а это приводит к износу остаточного ресурса механизмов (особенно 58 года). Один из положительных эффектов. Их немало.

— Имеется ли подобное оборудование в Кузбассе?

— Да, компания Россети Сибирь в прошлом году на некоторых подстанциях его внедрила. И это очень хорошо, поскольку направление «цифровизация» реализуется на практике, что мы и хотели доказать.

— Скажите, а получит ли прогрессивная компания, про которую мы говорили, какое-то поощрение со стороны управляющих энергетикой кузбасских ведомств? Российских? Кто-то «похвалит» ее за стремление к модернизации?

— Рынок электроэнергии РФ, коротко и элементарно говоря, регулируется при помощи ценообразования. Его формированием занимается государство. Министерство энергетики РФ, в Кузбассе — Министерство ЖК и ДК, а также РЭК (Региональная энергетическая комиссия). Во всех федеральных и региональных программах снижения потерь, в программах модернизации отражаются полезные действия компаний и организаций, к которым я причисляю нашу работу. Как результат — изменение тарифов в пользу компании.

— Оценивая цифровизацию российской энергетики, можно ли предаться оптимизму?

— Не могу не отметить для сравнения: все-таки Китай на первом месте в мире по инвестициям в умные технологии. Что касается России, одной из самых прогрессивных у нас является компания ПАО «Россети». В своей структуре она имеет АО «НТЦ ФСК ЕЭС», который занимается научно-инновационной деятельностью. ФСК ЕЭС еще лет 10 назад стала инициатором создания концепции активно-адаптивной сети. Разумеется, сделано немало. Пять лет назад была запущена программа развития пилотных проектов цифровых подстанций. Первая из них появилась в Калининграде, далее — в Подмосковье, в Красноярске, в Новосибирске.

— А у нас?

— Это цифровая подстанция 110/10 кВ имени Владимира Ивановича Лапина филиала Россети Сибирь в Кузбассе. А 23 декабря прошлого года, насколько мне известно, была торжественно открыта ПС 110/10 «Ресурсная имени Куцупатрия Геннадия Ивановича» ООО «Кузбасская энергосетевая компания» в городе Юрге. При ее строительстве применены цифровые технологии.

К слову говоря, наш регион на энергетическом рынке РФ представлен очень даже достойно. Если посмотреть региональную статистику по субъектам РФ, по уровню энергоэффективности, например, ООО «Кузбасская энергосетевая компания» вошла в топ-3 по России — это серьезный показатель!

— Вопрос не в тему, но необходимый для нашего издания. Есть ли будущее у угольной генерации?

— Абсолютно точно — есть. Но мы должны меняться.

Лариса Филиппова
Продолжение темы на стр. 40


Вердер Сайнтифик 2021