Пропуск в Интернет энергии

Как может выглядеть энергосистема будущего
13.12.2020
Виктор Санников

Центральный банк России недавно представил инициативу по разработке цифрового рубля. В докладе регулятора говорится, что речь идёт о цифровой валюте, которая обладает всеми необходимыми свойствами для выполнения функций денег и будет обращаться наряду с наличными и безналичными средствами. Для операций с цифровым рублём предусмотрены специальные электронные кошельки.

Зачем это нужно? Сегодня уже понятно, что следующим этапом в цифровизации предприятий станет применение умных контрактов, которые свяжут платёжные, производственные, складские и другие системы. Например, работникам бухгалтерии не придётся проводить счета по оплате товара. Блокчейновая платформа, на которой будут исполняться умные контракты, сама перечислит средства, когда получит и проверит информацию о поступлении товара на склад, о его происхождении, о пути следования и так далее. То есть электронные валюты нужны для дальнейшего повышения производительности и сокращения объёмов рутинного труда, а блокчейн - для обеспечения надёжности, достоверности и прозрачности.

Всех записать в блокчейн

Энергетики с помощью блокчейна собираются решать множество разнообразных задач, перечень которых всё время растёт. Недавно консорциум Energy Web Foundation (EWF) запустил блокчейновую систему идентификации энергоустановок, подключённых к энергетическим сетям. В Германии федеральное энергетическое агентство DENA на основе этой системы намерено создать реестр распределённых энергетических ресурсов.

Владельцы солнечных фотоэлектрических установок, зарядных станций для электромобилей, электрохимических накопителей энергии, управляемых холодильных систем и т. д. пройдут регистрацию в распределённой компьютерной системе, что позволит им предоставлять системные услуги по регулированию частоты в энергосети и поддержанию мощности в виртуальных электростанциях.

«Для успешного применения децентрализованных и цифровых энергетических систем следует двигаться шаг за шагом, - говорит Филипп Ричард, руководитель направления энергетических систем и цифровизации в DENA. - Цифровые идентификаторы необходимы для того, чтобы организовать безопасный и надёжный автоматический обмен информацией между миллионами генерирующих установок, систем хранения и потребителей. Сейчас тестируется одно из многообещающих решений этой проблемы - реестр идентификаторов в блокчейне. Надеюсь, с его помощью мы поймём, как дальше строить цифровые рынки электроэнергии». В DENA работы ведёт лаборатория Future Energy. В проекте будут задействованы децентрализованная операционная система EWF, протокол идентификации KILT и система предоставления полномочий Parity substrate. В итоге должна получиться первая в электроэнергетике многоблокчейновая архитектура.

Аналогичные проекты в сотрудничестве с консорциумом Energy Web ведут компании Austrian Power Grid в Австрии, Elia в Бельгии и 50Hertz в Германии.

Придумано в «Энерджинете»

В нашей стране видение будущего Интернета энергии прорабатывается в рамках национальной технологической инициативы (НТИ) «Энерджинет». В Центре развития цифровой энергетики фонда «ЦСР Северо-Запад» довольно подробно прорисованы концепция и архитектура Интернета энергии. Он представляет собой комплекс систем, который составляют три части:

* система формирования, контроля исполнения и оплаты смарт-контрактов Transactive energy (TE);
* система межмашинного взаимодействия и обмена управляющими воздействиями между энергетическими ячейками и энергетическим оборудованием по принципу Интернета вещей (IoT);
* система режимного управления, поддержания баланса мощности и обеспечения статической и динамической устойчивости энергосистемы Neural Grid (NG).

Структура Интернета энергии в проекте НТИ «Энерджинет»

Как объяснил аналитик центра Игорь Чаусов, для решения накопившихся проблем и выхода на новый уровень эффективности необходимо, чтобы Единая энергосистема России стала менее централизованной, то есть в распределительных сетях должно появиться много небольших производителей электроэнергии. При этом потребуются двунаправленные потоки мощности и возможность динамически изменять роли пользователей в энергосистеме (превращать их из потребителей в производителей или в поставщиков системных услуг).

Между электроэнергетическим оборудованием следует наладить информационные связи в расчёте на реализацию полностью децентрализованного интеллектуального управления благодаря межмашинному взаимодействию. Параллельно организуется децентрализованный розничный рынок, на котором заключаются прямые контракты как на куплю-продажу электроэнергии, так и на оказание системных услуг. Все процессы реализуются путём прямых транзакций между пользователями энергосети. Как отмечают разработчики, благодаря этому пользователь даже сможет на лету менять требования к надёжности: покупать дополнительный резерв, когда надёжность критична, и продавать избыточный, когда в нём нет необходимости.

Авторы концепции вводят понятие энергетической ячейки как единицы Интернета энергии. Ячейки могут быть стохастическими генераторами (солнечные или ветровые станции, не управляющие выработкой), управляемыми генераторами (например, паровыми или дизельными), просьюмерами, активными и пассивными потребителями. Всё это дополняет централизованную энергетическую систему.

От теории - к делу

Проект по созданию Интернета энергии не ограничивается теоретическими изысканиями. В 2017 году при МФТИ был организован Институт арктических технологий, который ведёт разработки в поддержку Интернета энергии. Здесь создаются гибридные энергетические системы для энергоснабжения северных изолированных территорий. Один из наиболее интересных проектов - энергетический хаб, который позволяет объединять в рамках изолированной микросети разные источники энергии: ветровые, солнечные, накопители, дизельную генерацию. А заодно обеспечивает первичное регулирование параметров энергии в сети.

В МЭИ смонтирован модельный испытательный комплекс с целью разработки и тестирования архитектурно-технических решений для Интернета энергии. На базе технологии Power-Hardware-in-the-Loop в нём можно проводить цифровое и киберфизическое моделирование сложных электроэнергетических систем. Четырёхквадрантные усилители мощности производства фирмы Ponovo Power, применённые в комплексе, способны не только выдавать активную и реактивную мощность, но и потреблять её. Благодаря им комплекс позволяет объединять математические и физические модели энергосистем, включающих в контур моделирования реальные силовые устройства.

* * *

Чтобы Интернет энергии нормально заработал, нужно простое и лёгкое подключение пользователей к энергосети по принципу "plug-and-play". И многочисленные умные контракты, которые каждая ячейка будет заключать и исполнять каждый месяц, не должны требовать внимания человека. Напомним, что при создании компьютерного USB-интерфейса, в котором была полноценно реализована концепция "plug-and-play", на выявление и устранение ошибок ушло около двух лет, а системы Интернета энергии устроены на порядки сложнее. Так что скорого прогресса ожидать не приходится.

Вряд ли Интернет энергии станет реальностью до того момента, когда широко распространятся и войдут в привычку расчёты в цифровых валютах - неважно, криптографических или нет. К счастью, в этой сфере есть подвижки. Это уже упомянутое объявление Центрального банка России о цифровом рубле - своеобразном пропуске в российский Интернет энергии.

Источник: Энерговектор

Читайте другие наши материалы