На пороге трансформации

Внедряя информационно-коммуникационные технологии (ИКТ), энергетические компании собираются создавать умные энергосети - а они, в свою очередь, должны кардинально повысить эффективность процессов производства и потребления электроэнергии.

Первый ключевой шаг к превращению традиционных энергосетей в умные - это их оснащение умными приборами учёта и современной учётной инфраструктурой (УИ). Умные счётчики позволяют энергокомпаниям «прийти» в дома и квартиры потребителей, как это уже сделали телекоммуникационные и охранные компании.

Хотим знать всё!

Учётная инфраструктура обеспечивает двусторонний обмен информацией между умным счётчиком и энергокомпанией, используя счётчики, связанную с ними коммуникационную инфраструктуру и систему обработки данных. Большинство энергокомпаний пока эксплуатируют традиционные энергосети, в которых трудно или невозможно применить такие современные ИКТ, как широкополосная передача по силовым проводам (broadband over power line, BPL) и беспроводная передача данных. Тем самым возможности энергокомпаний по повышению надёжности и безопасности сетей, оптимизации загрузки оборудования, снижению затрат на производство энергии оказываются ограничены. Преодолеть эти ограничения призвана именно учётная инфраструктура. Конечно, УИ - лишь одно из направлений развития «интеллекта» сетей, и оно непосредственно касается потребителей.

Данные от счётчиков

Умный счётчик, передающий показания каждые 15 минут, генерирует около 400 Мбайт данных в год. Если мы возьмём энергокомпанию, имеющую УИ для миллиона потребителей, получим 400 Тбайт в год. Количество умных счётчиков в мире в 2017 г. оценивалось в 790 млн, что даёт более 300 Пбайт данных в год. И это далеко не все данные, с которыми приходится иметь дело энергокомпаниям.

И здесь вступает в дело инновационный ИТ-компонент - система обработки данных счётчиков (СОДС). СОДС накапливает и обрабатывает информацию, полученную от счётчиков. В результате её работы появляется возможность расчёта обоснованных тарифов, предсказания нагрузки и отключений. Эту же платформу используют сервисные компании для получения данных о состоянии приборов учёта. СОДС предоставляет все необходимые данные для биллинга и аналитики. Она - ключевой компонент УИ, интегрирующий новые технологии хранения и обработки данных и внедрения новых данных в существующие системы.

Поставщики СОДС обычно предлагают энергокомпаниям также аналитические системы, повышающие ценность СОДС. Используя аналитические данные, энергокомпании получают возможность предсказывать нагрузку, помогать своим клиентам, в том числе крупным предприятиям, находить наиболее экономически выгодные схемы потребления, оптимизировать эксплуатацию сетей.

Передача информации

Информация с умных счётчиков автоматически передаётся по безопасной беспроводной сети в энергокомпанию. Сначала данные посылаются в концентратор по местной или региональной сети одним из стандартных методов (см. таблицу), а затем пересылаются в информационный центр энергокомпании.

В Европе для обмена данными между умными счётчиками и концентраторами данных широко используется передача по силовым проводам (PLC). Второй по распространённости метод - связь по радио (RF). PLC доминирует и в целом по миру с рыночной долей 50%. RF занимает первое место в Северной Америке. Другие перспективные технологии - GPRS, Zigbee, WiMAX, DSL и ВОЛС. Домашние сети (HAN) позволяют счётчику собирать данные со множества различных устройств, объединённых в домашнюю сеть.

Анализируя плюсы и минусы внедрения УИ (см. ниже), энергокомпании должны при планировании и выборе коммуникационных и СОДС-технологий принимать взвешенные решения. Что же касается поставщиков технологий, им, чтобы повысить свои доходы, стоит задуматься о поставках не только «железа», но и программных и сетевых средств.

УИ и умные счётчики предоставляют потребителям платформу, которая позволит им оптимизировать схемы потребления, получив доступ к данным собственных приборов учёта в реальном времени. Оперативные данные необходимы для организации программ адаптивного потребления. Со временем, чтобы улучшить эти программы, данные будут сниматься через меньшие интервалы.

Последний рубеж

Умный счётчик - это шлюз, связывающий энергокомпанию с умным домом. Множество датчиков, встроенных в бытовую технику, нагревательные и другие приборы, могут собирать информацию в реальном времени, предоставляя клиенту возможность реагировать на ценовые сигналы энергокомпании, повышая энергоэффективность своих систем.

Анализируя данные с умных счётчиков, энергетики получают возможность лучше понимать запросы своих клиентов, обнаруживать отключения, повышать эффективность эксплуатации сети (например, обнаруживать ситуации, когда в нескольких соседних домах электромобили одновременно поставлены на зарядку).

Многие крупнейшие ИТ-компании, такие как Apple и Google, уже внедряются на рынок умного дома, бросая вызов бизнес-модели энергокомпаний, которая существует более ста лет. Сбыт электроэнергии - ещё одна услуга из обширного набора, который ИТ-гиганты способны предложить потребителям. Чтобы предотвратить хаос, который принесут «киты» ИКТ на рынок умного дома, энергокомпании должны их опередить.

+ Преимущества УИ

* снижение операционных расходов, в частности, на оплату работников, снимающих показания счётчиков, повышение надёжности, возможность подключения клиентов к онлайн-системам;
* повышение эффективности: минимизация пиковой генерации, оптимизация управления пиковыми нагрузками. Всё это позволяет снизить эксплуатационные затраты и повысить доходы благодаря более полному использованию оборудования. Там, где производителей электроэнергии наказывают за большие выбросы углекислого газа, современная УИ поможет снизить эти выбросы;
* возможность разработки систем адаптивного потребления, позволяющих снижать его в пиковые периоды и тем самым избегать отключений;
* оптимизация генерации с помощью ВИЭ и аккумуляторов электромобилей, снижение потерь в электросетях;
* сокращение потерь от хищений энергии;
* повышение точности биллинга.

- Проблемы УИ

* взрывной рост объёмов информации требует немалых ресурсов для её хранения и обработки. Кроме того, компьютерные системы могут плохо справляться с данными большого объёма, затрудняя их анализ и последующее принятие решений;
* отсутствие стандартов на взаимодействие различных подсистем УИ. Имеющиеся технологии пока плохо совмещаются между собой. Только разработка открытых стандартов позволит энергетикам избежать «привязки» к одному поставщику ИКТ;
* актуальность решения вопросов информационной безопасности. Стандарты безопасности должны развиваться, успевая отслеживать новые угрозы. Изготовители счётчиков и коммуникационные компании могут противодействовать кибератакам, внедряя новые технологии защиты данных и протоколы безопасности. Энергокомпании должны завоевать доверие клиентов, всеми силами борясь с угрозами любого рода;
* риски применения новых технологий: ИКТ быстро меняются, и многие энергокомпании опасаются, что сегодняшние технологии скоро устареют. Например, микропроцессорный умный счётчик вряд ли прослужит 20-25 лет, как электромеханический прибор. Применяемые сегодня системы должны быть легко модернизируемыми и интегрируемыми с будущими технологиями.