Интеллектуальная система энергоснабжения локальных объектов – современные решения повышения эффективности функционирования систем энергообеспечения объектов ЕСГ

Автор статьи: заместитель генерального директора АО «НИПОМ», к.т.н., С.В. Голубев

В настоящее время внедрение цифровых технологий в различных отраслях и направлениях деятельности – одна из наиболее актуальных и обсуждаемых тем в России.

Энергетическая отрасль не исключение. Разработка и создание цифровых подстанций является одной из приоритетных задач сетевых компаний.

В газовой отрасли также обсуждается тема цифровизации энергетических объектов, создания цифровых энергокомплексов и применение цифровых технологий в системах энергообеспечения объектов Единой системы газоснабжения.

Специалисты АО «НИПОМ» в течение ряда лет планомерно занимаются внедрением цифровых решений в процессы энергообеспечения локальных технологических объектов. Цифровые технологии использовались при разработке и создании систем диспетчеризации, систем управления режимами энергопотребления (энергоменеджмент).

Накопленный опыт создал все необходимые предпосылки к переходу на новый уровень – созданию интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов.

Это интеллектуальная система энергообеспечения (цифровой энергокомплекс), которая реализуется на базе современных цифровых технологий. Технические решения системы легко адаптируются к условиям практически любого локального объекта.

Существующие принципы и технические решения по построению систем энергообеспечения локальных объектов имеют ряд существенных недостатков, в том числе:

• значительный объем резервных энерго-генерирующих мощностей требует соответствующей инфраструктуры для объединения энергоисточников в единую систему (больше единиц оборудования требуют большее количество фидеров для их подключения к системе);

• традиционный алгоритм работы основных энергоисточников в составе локальной энергосистемы предусматривает наличие «горячего» (вращающегося) резерва, что приводит к неэффективному использованию ресурса энергооборудования и нерациональному использованию топливно-энергетических ресурсов;

• низкий коэффициент использования аварийных источников энергии также приводит к неэффективному использованию основных фондов (например - ресурс АДЭС в течение срока службы используется в среднем не более 10%);

• отсутствие системы управления режимами энергопотребления приводит к нерациональному использованию энергоресурсов (это особенно актуально для объектов с односменной работой обслуживающего персонала);

• значительный объем капитальных затрат и эксплуатационных расходов, обусловленный вышеперечисленными недостатками.

Основные задачи интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов:

• эффективное управление системой энергообеспечения объекта;

• обеспечение стабильного функционирования энергетического оборудования;

• поддержание требуемого уровня надежности энергоснабжения потребителей;

• выявление нарушений и локализация нештатных (аварийных) ситуаций в системе энергообеспечения объекта;

• рациональное использование энергоресурсов.

Исходя из поставленных задач, основными функциями интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов являются:

• обеспечение стабильного функционирования системы энергообеспечения объекта в оптимальном режиме;

• обеспечение требуемого уровня надежности энергоснабжения потребителей за счет эффективного управления элементами локальной энергосистемы;

• обеспечение эффективного использования технических возможностей и ресурса энергетического оборудования;

• мониторинг технического состояния и выявление неисправностей энергетического оборудования;

• локализация нештатных и аварийных ситуаций;

• фиксация и архивирование событий, происходивших в локальной энергосистеме;

• эффективное управление режимами энергопотребления и обеспечение рационального использования топливно-энергетических ресурсов;

• учет топливных и энергоресурсов (технический);

• учет наработки элементов локальной энергосистемы для планирования технического обслуживания и ремонтов, контроля за исполнением регламентов ТОиР.

Структура интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов включает в себя следующие основные элементы:

• комплекс энергогенерирующего, преобразовательного и распределительного оборудования;

• система оперативного контроля и управления – состоит из трех подсистем (АСУ-ЭС, АСУ-ТС и АСУ-ВСВО);

• система контроля и управления режимами энергопотребления (включая учет ТЭР).

Комплекс энергогенерирующего, преобразовательного и распределительного оборудования обеспечивает выработку необходимых видов энергии и энергоресурсов (включая водоснабжение и водоотведение), распределение их по потребителям.

Система оперативного контроля и управления отвечает за функционирование объектов электроснабжения (ЭС), теплоснабжения (ТС), водоснабжения и водоотведения (ВСВО) и обеспечивает:

• оптимальный режим работы энергетического оборудования;

• эффективное использование технических возможностей и ресурса энергетического оборудования;

• мониторинг технического состояния и выявление неисправностей энергетического оборудования;

• локализацию нештатных и аварийных ситуаций;

• фиксацию и архивирование событий, происходивших в локальной энергосистеме.

Система контроля и управления режимами энергопотребления отвечает за оптимизацию режимов энергопотребления, учет регламентов ТОиР и обеспечивает:

• эффективное управление режимами энергопотребления и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов;

• учет топливных и энергоресурсов (технический);

• учет наработки элементов локальной энергосистемы для планирования ТОиР и контроля за исполнением регламентов технического обслуживания и ремонтов.

Пример схемы организации электроснабжения локального объекта (с распределенными накопителями) представлен на Рис.1.

Рис.1.

Пример схемы организации теплоснабжения локального объекта представлен на Рис.2.

Рис.2.

Пример схемы организации водоснабжения и водоотведения локального объекта представлен на Рис.3.

Рис.3.

Упрощенный вариант структурной схемы автоматизации интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов представлен на Рис.4.

Рис.4.

Экономические аспекты создания интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов:

• для организации подсистемы электроснабжения, кроме традиционных затрат на закупку и монтаж оборудования ЭСН, ЗРУ-10 кВ, КТП и АДЭС потребуется приобретение дополнительных комплектов выпрямительно-инверторных систем с накопителями (ВИСН). Но эти затраты компенсируются экономией за счет уменьшения количества агрегатов ЭСН.

• затраты на ЛВС и первичные датчики аналогичны затратам при создании АСУ Э и АСУ-энергоменеждмент.

• для организации подсистем теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения приобретение дополнительного оборудования не требуется, уровень затрат на приобретение и монтаж основного оборудования не увеличивается.

• затраты на ЛВС и первичные датчики аналогичны затратам при создании АСУ Э и АСУ-энергоменеждмент.

Сравнение затрат на создание традиционной системы энергообеспечения и интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов, по укрупненным показателям, показывает:

• объем капитальных вложений по вариантам в целом идентичен;

• уровень эксплуатационных затрат при варианте интеллектуальной системы энергоснабжения локальных объектов на 10-30% ниже (в зависимости от уровня энергопотребления конкретного объекта внедрения).