Что необходимо для создания перспективной системы распределения электроэнергии

Данная рекламная статья подготовлена при поддержке компании Black & Veatch.

Самая большая проблема, с которой сегодня сталкиваются коммунальные предприятия, не та, что кажется на первый взгляд. Дело не в спросе, даже несмотря на ускорение роста нагрузки. Дело не в экстремальных погодных условиях, даже несмотря на то, что «крупные события» становятся обычным явлением. Дело не в кибербезопасности, даже несмотря на расширение подключений по всей сети.

Настоящая проблема заключается в следующем: распределительные системы были спроектированы для совершенно иных условий.

Давно прошли времена предсказуемого спроса, одностороннего потока электроэнергии и локальных сбоев. В Black & Veatch мы видим, что ведущие энергетические компании больше не спорят о необходимости модернизации. Они решают, как быстро это можно сделать и как это осуществить в больших масштабах.

В рамках глобальных программ модернизации энергосетей неизменно выявляются три истины. Они определяют, что необходимо для подготовки распределительной системы к будущим вызовам:

1. Реагирование на отключения электроэнергии не является стратегией повышения устойчивости.

Понятие устойчивости переосмысливается в режиме реального времени. Стратегия, основанная на мобилизации бригад и максимально быстром восстановлении работы, носит реактивный характер и становится все менее эффективной.

Необходимо перенести повышение устойчивости на более ранние этапы проектирования интегрированной системы. Это начинается с укрепления. Более прочные опоры, прокладка кабелей под землей и модернизация конструкций играют важную роль, особенно в зонах повышенного риска. Мы также видим значительные улучшения в конфигурации сети и в скорости ее реагирования без необходимости ручного вмешательства.

Именно здесь программы автоматизации распределительных сетей могут изменить ситуацию. Стратегически расположенные автоматические выключатели, автоматические переключатели и индикаторы неисправностей помогают локализовать сбои до того, как они распространятся. В сочетании с переконфигурацией фидеров и обновленными стратегиями защиты инвестиции в автоматизацию распределительных сетей позволяют коммунальным предприятиям устанавливать более амбициозные цели по восстановлению и добиваться измеримого сокращения продолжительности отключений и влияния на потребителей.

2. Готовность к будущему зависит от масштабного внедрения распределенных источников энергии.

Надежность прогнозирования снижается. Согласно отчету Black & Veatch 2025 Electric Report, лишь 19 процентов энергетических компаний заявляют о высокой уверенности в своей способности прогнозировать будущий рост нагрузки. Распределенные источники энергии (РИЭ), такие как солнечная энергия, системы хранения энергии, электромобили и генерация электроэнергии за счетчиком, представляют собой перспективные решения; однако они коренным образом меняют принцип работы системы. Энергия больше не просто подается. Она поступает, хранится и перенаправляется способами, для которых система изначально не была предназначена.

В больших масштабах эти проблемы проявляются быстро — особенно на фидерах, где распределенная генерация приближается к предельной мощности или превышает ее. Координация защиты становится сложнее, когда ток короткого замыкания поступает с нескольких направлений. Напряжение становится менее предсказуемым, поскольку генерация колеблется в течение дня. А модели планирования теперь должны учитывать крайне изменчивое поведение, зависящее от местоположения.

Модернизация распределительной сети коренным образом меняет принципы проектирования и эксплуатации системы, позволяя ей поглощать сбои, управлять двусторонними потоками и реагировать в режиме реального времени.

Для адаптации к двунаправленному потоку энергии требуется нечто большее, чем просто поэтапные обновления. Ведущие энергетические компании реагируют на это, закладывая гибкость в систему, переходя от статических предположений к динамическим исследованиям пропускной способности и межсетевых соединений, планированию, учитывающему распределенные источники энергии, внедрение электромобилей и локальный рост нагрузки, а также инфраструктуре, соответствующей необходимым средствам связи и управления для ее функционирования.

3. Граница сети должна быть интеллектуальной, видимой и безопасной.

По мере роста нагрузки и сложности системы энергетическим компаниям требуется гораздо большая прозрачность и контроль над сетью. Исторически сложилось так, что энергетические компании полагались на звонки клиентов, системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) на уровне подстанций и полевые бригады для понимания того, что происходит в системе. Эта модель не выдерживает критики. Невозможно эффективно управлять системой, которую вы не видите. Кроме того, наиболее критические события все чаще происходят за пределами подстанции — на фидерах, ответвлениях и на периферии, где распределенные источники энергии и поведение потребителей взаимодействуют с сетью.

Технологии на периферии энергосистемы стали незаменимыми. Датчики, усовершенствованная инфраструктура учета (AMI) и автоматизированное переключение обеспечивают необходимые данные и управление для перехода от реактивного к проактивному режиму работы. В более совершенных системах коммунальные предприятия создают централизованные системы управления, позволяющие операторам отслеживать и управлять распределительной системой практически в режиме реального времени. Эта возможность обеспечивается следующими факторами:

• Передовые коммуникационные сети станут основой для мониторинга энергосистемы в режиме реального времени.
• Система управления распределением (DMS) и система управления отключениями (OMS) позволяют обеспечить более быстрое и скоординированное реагирование системы.
• Аналитика, искусственный интеллект и машинное обучение для повышения ситуационной осведомленности, прогнозирования состояния системы и поддержки принятия оперативных решений.

Та же самая взаимосвязь, обеспечивающая видимость и контроль в режиме реального времени, также создает новые уязвимости, размывая грань между физическими и киберрисками, однако многие коммунальные предприятия управляют ими раздельно. Согласно отчету Black & Veatch 2025 Electric Report, только 22 процента имеют объединенные команды, даже несмотря на то, что угрозы продолжают расти, включая 50-процентное увеличение числа атак на подстанции и растущую подверженность вредоносному ПО и программам-вымогателям. Кибербезопасность и отказоустойчивая архитектура сети должны быть заложены в архитектуру с самого начала, а не добавляться постфактум.

Посмотрите, как выглядит более смелое видение.

Модернизация распределительной сети коренным образом меняет принципы проектирования и эксплуатации системы, позволяя ей поглощать сбои, управлять двусторонними потоками и реагировать в режиме реального времени.

Чтобы узнать об успешной программе, ознакомьтесь с недавней программой модернизации энергосети компании Georgia Power. Компания Black & Veatch сотрудничала с этой энергетической компанией в рамках масштабной модернизации инфраструктуры. Результаты? Количество отключений электроэнергии сократилось на 76 процентов, время восстановления электроснабжения улучшилось более чем на 80 процентов, а населенные пункты по всей Джорджии получают электроэнергию из сети, построенной с учетом требований будущего.

Когда штат столкнулся с самым разрушительным штормом в истории компании, ураганом Хелен, Georgia Power развернула группу быстрого реагирования, которая, используя свою «умную сеть», восстановила электроснабжение более чем 1 миллиону потребителей в течение нескольких дней.

Энергетическая сеть, созданная для того, чтобы смело смотреть в будущее, — это результат более смелого видения.