Как повысить IQ мировых энергетических распределительных систем

 


Стратегия Cisco Smart Grid предусматривает создание двусторонней комплексной коммуникационной инфраструктуры для электрических распределительных сетей. Эта инфраструктура, основанная на протоколе IP, будет работать на всем протяжении энергетических систем от электростанции до оптового продавца, жилого дома или коммерческого потребителя. Сегодня все коммуникации в энергетических сетях носят, как правило, односторонний характер и дают весьма ограниченное представление о потреблении энергии.
К примеру, проверка счетчиков в жилых домах проводится в лучшем случае раз в месяц, а то и раз в год, т.е. эта система не работает в реальном времени. Коммуникация в ней не является двусторонней, ограничиваясь односторонней передачей исторических данных без обратной связи, анализа ошибок и непрерывного повышения эффективности. Новая же коммуникационная инфраструктура позволит установить надежную двустороннюю связь с интеллектуальными функциями и организовать комплексное управление спросом и предложением энергии. В результате коммунальные службы смогут лучше планировать свою работу, повышать надежность энергоснабжения и сокращать эксплуатационные расходы.
Воскресни Томас Эдисон из мертвых, он не обнаружил бы в энергетической системе почти никаких изменений. За последние десятилетия мало кто вкладывал деньги в ее модернизацию, и поэтому наша энергетическая система устарела и неэффективна. Более того, она нацелена на удовлетворение пикового спроса. В результате огромные генерирующие и распределительные мощности большую часть времени простаивают, еще больше снижая общую эффективность системы.
Между тем спрос на электроэнергию растет быстрее предложения, энергетики платят высокие налоги, а энергетические системы периодически выходят из строя, что приносит Соединенным Штатам ежегодные убытки в размере 50 млрд долларов. При этом ситуация становится все хуже и хуже, так как потребители используют все более энергоемкие бытовые устройства. Только представьте себе, что произойдет, когда мы начнем пользоваться электромобилями и каждый вечер примерно в одно и то же время подключать их к сети для подзарядки!..
Другая проблема состоит в том, что хранить большие объемы сгенерированной энергии негде, а если электричество не используется, то оно просто теряется. При этом в процессе производства электроэнергии загрязняется окружающая среда, в атмосферу выбрасываются углеводороды. Именно поэтому нас так интересуют электромобили: их аккумуляторы можно использовать для временного хранения энергии и передачи этой энергии в распределительные сети в часы пиковой нагрузки. Кроме того, аккумуляторы электромобилей можно приспособить для хранения электричества, поступающего из возобновляемых источников (ветряных генераторов, солнечных батарей и т.д.). В этом случае накопленную энергию можно потреблять, когда ветра нет, солнце закрыто тучами, а спрос на электричество остается высоким. Иными словами, электромобиль может стать первым в истории устройством для промышленного хранения энергии, которое позволит сократить выбросы углеводородов в атмосферу. Эти функции также должны регулироваться с помощью коммуникационного механизма и комплексной системы управления интеллектуальной инфраструктурой Smart Grid. Интеллектуальные функции Smart Grid дадут нашей энергосистеме "второе дыхание". Они помогут коммунальным службам оптимизировать использование существующих ресурсов, не вкладывая лишних средств в строительство дополнительных генерирующих и распределительных мощностей. Весь прирост будет получен за счет более грамотного управления и оптимального распределения энергии.
Еще одна проблема существующих энергосистем - неспособность интегрировать большие объемы энергии из возобновляемых источников (ветер, солнце и т.п.). Эти источники дают энергию, когда светит солнце и дует ветер, что отнюдь не всегда совпадает с моментами пиковой нагрузки. Чтобы увеличить роль возобновляемых источников, нужно организовать двусторонний поток электричества, для чего необходимы коммуникационные технологии и связь между трансформаторами, а также интеллектуальные функции. Все это может обеспечить Smart Grid.
Smart Grid включает в себя домашние системы управления энергоснабжением, "умные" счетчики и датчики, установленные в жилых домах. Как известно, знание - сила. Точная информация о домашнем энергопотреблении помогает людям без какого-либо ущерба для своего удобства сократить энергетические расходы на 15 процентов. Домашние системы управления энергией будут автоматически в фоновом режиме управлять энергопотреблением основных бытовых устройств в соответствии с правилами, установленными их владельцем. Таким образом, вы сможете автоматически включать стиральную машину, посудомоечную машину или насос в те часы, когда стоимость энергии минимальна. При этом вы сможете сами выбирать источник энергии (обычная электростанция, солнечная батарея, ветровой генератор и т.д.).
Что же касается коммунальных служб, то Smart Grid поможет им сократить количество отказов и сбоев и уменьшить пиковый спрос на электроэнергию за счет более качественного управления. Коммунальные службы смогут лучше следить за ремонтом и обслуживанием своего оборудования и заранее определять возможные "узкие места" в своих системах. Это позволит проводить профилактические работы и тем самым предотвращать аварии, а если авария все-таки произойдет, немедленно определять ее источник и "лечить" энергосистему в удаленном режиме. В результате резко повысится эффективность передачи энергии и сократятся ее потери. Кроме того, коммунальные службы повысят надежность энергоснабжения. Если в каком-то сегменте энергосистемы возникнет сбой, они смогут с помощью нового коммуникационного механизма быстро задействовать другие источники энергии и каналы передачи. В настоящее время стабильность энергосистемы достигается с помощью гибких, но дорогих избыточных электростанций. Технология же Smart Grid регулирует спрос таким образом, чтобы снять необходимость в избыточных станциях, что резко сокращает расходы и инвестиции, необходимые для создания резервных мощностей.
Выгоду технология Smart Grid сулит многим. К примеру, активное использование возобновляемых источников энергии значительно уменьшит зависимость от импортной нефти и газа и тем самым повысит экономическую безопасность стран, не имеющих достаточных первичных энергетических ресурсов. В любом случае, когда сокращаются потери энергии или уменьшается энергопотребление, в атмосферу попадает меньше углекислоты, а это хорошо и для бизнеса, и для всех жителей нашей планеты.
Cisco Smart Grid - это сочетание продуктов, технологий, услуг и партнеров по экосистеме. Наша цель - максимально широкое участие в строительстве этой инфраструктуры. Мы готовы поставлять для нее хорошо защищенные маршрутизаторы и коммутаторы, учитывающие особенности коммунальных служб, системы для центров обработки данных (ЦОД) и технологии, такие как Cisco EnergyWise, которые помогут компаниям управлять энергопотреблением своих сетевых устройств.
Наши продукты и услуги работают на критически важных участках энергетической инфраструктуры. Один из них - автоматизация передачи и распределения энергии, другой - связь с "умными счетчиками", третий - управление энергоснабжением жилых домов и коммерческих предприятий. Кроме того, мы готовы строить мощные центры обработки данных, где коммунальные службы будут обрабатывать информацию, поступающую от датчиков Smart Grid. Вот области, где мы намерены активно работать. За каждую из них отвечает тот или иной отдел или группа. Все вместе они будут строить единую коммуникационную инфраструктуру Smart Grid на всех уровнях – городском, национальном и региональном.
Cisco сотрудничает с правительствами ряда стран и ведущими мировыми энергетическими компаниями. Кроме того, мы рассматриваем возможность партнерства в энергетической области с системными интеграторами, поставщиками "умных счетчиков", интеграторами энергетических систем, поставщиками средств автоматизации и другими участниками рынка.
Мы участвовали в строительстве Интернета. Сегодня в энергетической области начинается новый этап строительства больших сетей. Эффект от развертывания инфраструктуры Smart Grid будет в 10 или даже в 100 раз больше, чем от Интернета: электричество есть в каждом доме и в каждой компании, поэтому в принципе любое домашнее или корпоративное устройство может подключиться к новой сети. В будущем и холодильник, и стиральная машина, и любое другое устройство могут стать "умными" элементами или узлами в инфраструктуре Smart Grid. Этот процесс можно считать принципиально новым этапом развития Интернета, на котором соединения будут устанавливаться не между людьми, а между машинами. При этом в сети будет работать множество интеллектуальных узлов и датчиков. Это потребует очень надежной коммуникационной инфраструктуры, основанной на стандартах, обеспечивающих совместимость и взаимодействие всех подключенных устройств. Мы в Cisco сделали очень много, чтобы превратить IP в общепринятый стандарт, причем такие усилия пришлось повторять снова и снова, и мы верим, что мы, как никто другой, справимся с аналогичной задачей в среде коммунальных служб.
За последние 20 лет на стандарт IP перешло множество важнейших инфраструктур в области финансов, связи, обороны и безопасности. Однако IP-сеть Smart Grid - это не просто открытие энергетических сетей для Интернета. Smart Grid - не открытая платформа, а коммуникационная ткань, которая, по нашему мнению, должна быть соткана по стандартам IP. При этом Smart Grid будет использовать передовой опыт в области защиты критически важных инфраструктур. Для этого все бизнес-функции будут сегментированы, и, в зависимости от сегмента, к ним будут применяться те или иные средства безопасности (аутентификации, авторизации, контроля целостности, конфиденциальности и предотвращения угроз).
Проекты такого масштаба неизбежно сталкиваются с проблемами. Так, например, в разных странах энергетические системы работают по-разному, поэтому продукты и услуги для энергосистем Северной Америки в Европе окажутся непригодными. Трудно договориться и об общих стандартах, т.к. датчики и счетчики производятся множеством различных компаний. Тем не менее, стандарты нужны - иначе эти устройства будет невозможно подключить к общей сети. Эта ситуация напоминает ранние этапы развития сотовой связи, когда на рынке существовало множество разных стандартов и устройств, которые нужно было приводить к общему знаменателю.
Администрация президента Обамы считает строительство энергетической инфраструктуры Smart Grid одной из приоритетных задач для Соединенных Штатов. Конгресс США выделил на эти цели и другие инициативы, направленные на модернизацию национальных энергосистем, 30 млрд долларов. Вместе с тем Cisco Smart Grid - глобальная инициатива. По нашим оценкам, к 2013 году в этой области будет создан рынок с ежегодным оборотом в 20 млрд долларов. Поэтому Cisco сделала программу Smart Grid одним из главных корпоративных приоритетов на 2009 год и более далекую перспективу.