На пути к блокчейну

Внедрение цифровых систем управления на электрических подстанциях, солнечных электростанциях и других объектах электроэнергетики, которое мы сегодня наблюдаем в России, лежит в русле общей тенденции цифровизации. Предприятия рассматривают цифровизацию как ресурс повышения эффективности. Среди многочисленных достоинств цифровых (читай: компьютерных) технологий выделяется возможность менять программные алгоритмы работы систем, не затрагивая при этом оборудование. Наиболее ярко такая возможность проявляется в системах релейной защиты и автоматики (РЗА). Другое достоинство цифровых технологий - многозадачность, то есть совмещение функций различных устройств и систем.

Способность микропроцессоров одновременно выполнять несколько программ удачно дополняется расширением полосы пропускания линий связи: по одним и тем же оптоволоконным каналам можно пересылать телеметрическую информацию, сигналы систем РЗА, видеопотоки, показания многочисленных приборов учёта электроэнергии.

Эволюция цифровых систем естественным образом ведёт нас к моменту, когда умные сети помимо электроэнергии и сигналов управления будут передавать информацию об энергопотреблении подключённых к ним абонентов. Для защиты от хакеров и прочих мошенников, желающих вмешаться в работу сетей, будет использоваться криптография. Ну а отсюда уже недалеко до блокчейна как структуры, гарантирующей целостность и сохранность данных.

На зелёной волне

Блокчейн уже пришёл в российскую электроэнергетику. В конце апреля 2021 года на блокчейновой платформе Сбера была совершена первая сделка по купле-продаже «зелёных» сертификатов, удостоверяющих происхождение электроэнергии из возобновляемых источников. Эмитент первых сертификатов - ПАО «ТГК-1», покупатель - золотодобывающая компания «Полюс». Вскоре последовали и другие сделки.

Продаваемые через Сбер «зелёные» сертификаты фактически представляют собой вариант энергетической криптовалюты, имеющей узкоспециальное назначение и, как следствие, ограниченное применение. Но она весьма востребована: как сообщил «Коммерсант», крупные промышленные потребители энергии хотят получить «зелёные» сертификаты в счёт повышенных платежей за электроэнергию по договорам поставки мощности ВИЭ.

Глядя на зарубежный опыт, можно спрогнозировать скорое появление энергетических криптовалют иного вида, оптимизированных для решения других задач. Например, блокчейн внедряется для взаиморасчётов в микросетях (microgrids), объединяющих множество локальных потребителей и производителей энергии. В нашей стране подобные структуры получили название активных энергетических комплексов (АЭК).

В микросети нужно отрегулировать алгоритмы взаимодействия разноплановых генерирующих и энергопотребляющих установок, которые должны с помощью систем искусственного интеллекта научиться балансировать нагрузки сети, одновременно реагируя на ценовые сигналы. Хороший пример в этой сфере даёт порт Роттердама, где в микросети развёрнута система торговли возобновляемой электроэнергией, опирающаяся на блокчейн и искусственный интеллект. Каждый потребитель использует программный агент энерготорговли, который по ходу обучения постигает энергетические потребности, приоритеты и характер потребления для того, чтобы помогать эффективнее закупать и потреблять энергию. Программа выставляет торговые заявки, имея доступ к информации о постоянно меняющихся ценах, которые точно отражают баланс предложения и спроса в портовой микросети.

Когда работа балансирующей и торговой систем была отлажена, затраты потребителей на покупку электроэнергии снизились на 11%, доходы производителей выросли на 14%, а мощности местной фотоэлектрической генерации оказались задействованы на 92%.

Умные контракты

Из-за большого количества транзакций, требуемых для эффективной торговли между просьюмерами, управление системой в ручном режиме невозможно. Проблема решается с помощью блокчейна и выполняемых в его сети умных контрактов.

Блокчейн надёжно сохраняет и предоставляет всем участникам информацию о транзакциях без привлечения лица, отвечающего за сохранность и целостность всех данных. Программные агенты энерготорговли, инициируя операции по купле-продаже электроэнергии между подключёнными к энергосети парами поставщик - потребитель, запускают на выполнение умные контракты. Это исполняемые программы, способные вносить записи в общий реестр транзакций, накапливаемый в блокчейне и доступный всем участникам через компьютерную сеть.

Когда условия поставщика и потребителя о цене и количестве поставляемой энергии согласуются, в блокчейне создаётся и исполняется умный контракт, который, отследив факт поставки электроэнергии по показаниям их счётчиков, делает соответствующую запись в распределённом реестре. Таким образом участники торговли сами приходят к консенсусу о записях в блокчейне, что позволяет обходиться без услуг единого клирингового центра - традиционного элемента торговых площадок.

Подобная система позволяет просьюмерам продавать излишки производимой энергии, а потребителям, у которых по каким-то причинам нет возможности установить собственные солнечные батареи, - приобретать энергию по минимально возможной цене. Система также позволяет минимизировать количество энергии, забираемое из внешней сети (читай: экономить на услугах по передаче), причём прибыль от торговли остаётся внутри сообщества.

Недостающие законы

Проблема микросетей - в регуляторике, точнее, в её отсутствии. Отраслевые нормы создавались из расчёта на централизованную генерацию и передачу электроэнергии по сетям. Энергокомпании были повязаны по рукам и ногам всевозможными нормативными актами в обмен на гарантированный доступ к большому количеству потребителей. И когда мы переходим от централизованной энергосистемы к распределённой, обнаруживается множество регуляторных белых пятен, включая вопросы собственности на элементы инфраструктуры, сервиса и разрешения споров, взаимодействия с внешней сетью, а также условия, на которых могут напрямую торговать между собой просьюмеры и потребители. Сюда же добавляется проблема защиты частных данных.

Число действующих во всём мире коммерческих микросетей пока невелико, так что и опыт управления ими весьма скромен. Частично это объясняется сложностью их структуры и проблемами роста. Так, при подключении большого количества источников ВИЭ-генерации микросеть может работать нестабильно и неэффективно, поэтому нужны накопители энергии.

В настоящее время российский Системный оператор проводит пилотный проект по созданию АЭК. В ходе его реализации на нескольких площадках будут отработаны правовая и экономическая системы взаимодействия участников АЭК, выявлены нормативные ограничения и административные барьеры. В результате должна быть разработана целевая модель, в соответствии с которой в ЕЭС России будут развиваться микросети. Как только результаты проекта станут известны, «Энерговектор» расскажет о них читателям.