Разработка интеллектуальной (smart) системы управления спросом потребителей мощности и электроэнергии

Содержание

Название проекта

РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ (SMART) СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СПРОСОМ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Компания

ОАО «Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы» (ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»)

Магистерские программы (МИФИ)

Магистерские программы (МИСИС)

Магистерские программы (МФТИ)

Краткое описание компании

  • (ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС») – российская научно-исследовательская, конструкторско-технологическая и проектно-изыскательская компания, выполняющая работы и оказывающая услуги для электроэнергетического комплекса России и ближнего зарубежья.
  • ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» является 100% дочерней компанией монопольного оператора по управлению Единой национальной (общероссийской) электрической сетью – ОАО «Федеральная сетевая компания» (ОАО «ФСК ЕЭС»).
  • ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» образовано на базе Всесоюзного научно-исследовательского института электроэнергетики (ВНИИЭ) и уже более 60 лет успешно выполняет научно-технические проекты по обеспечению надежности работы энергосистем и энергообъединений.

Центр системных исследований и разработок (ЦСИР) интеллектуальных энергосистем является структурным подразделением ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», обеспечивающее разработку архитектур интеллектуального управления энергосистемами, внедрение элементов интеллектуальных энергосистем (SMART GRID) в энергосистемах Российской Федерации, а также испытание элементов SMART GRID на Полигоне ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС».

Описание проекта

Одной из ключевых тенденций развития российской и мировой энергетики является инновационное преобразование электроэнергетической отрасли на основе применения новой концепции, получившей название интеллектуальные энергосистемы с активно-адаптивными электрическими сетями (SMARTGRID). Под интеллектуальной энергосистемой понимается электроэнергетическая система нового поколения, основанная на мультиагентном принципе организации и управления ее функционированием с целью обеспечения эффективного использования всех ресурсов (природных, социально-производственных и человеческих). Применение концепции интеллектуальных энергосистем подразумевает обеспечение надежного, качественного и эффективного энергоснабжения потребителей за счет гибкого взаимодействия всех ее субъектов (всех видов генерации, электрических сетей и потребителей). Применение указанной Концепции подразумевает также активное участие потребителей в управлении электроэнергетической системой на базе применения систем управления спросом потребителей.

Идея управления спросом возникла в США и первоначально базировалась на принципах энергосбережения и регулирования нагрузки. В настоящее время управление спросом рассматривается в более широком смысле и охватывает дополнительные направления, такие как различные стратегии сбыта и использования электроэнергии, широкое использование источников распределенной генерации (ветровых установок и солнечных панелей), накопителей энергии и других элементов SMARTGRID. Широкий интерес в России к тематике управления спросом потребителей обусловлен рядом факторов, в том числе либерализацией российского электроэнергетического сектора, созданием и развитием рынка электроэнергии и мощности, а также значительным развитием коммуникационно-информационных систем.

Наиболее простым механизмом построения систем управления спросом является предоставление потребителям изменяющихся во времени тарифов (цен), отражающих ценность и стоимость электроэнергии в различные временные периоды. В этом случае, потребитель, изменяя уровень электропотребления (автоматически или в «ручном» режиме), получает возможность оптимизации расходов на электроэнергию в зависимости от текущего тарифа (стоимости электроэнергии).

Более сложным механизмом построения систем управления спросом является организация рынка услуг, предлагаемых потребителями заинтересованным субъектам энергетики (в частности, сетевым и генерирующим компаниям). Примером такой услуги является услуга по снижению потребителями уровня потребления электрической энергии в часы пиковых нагрузок энергосистемы.

В определенные часы в энергосистеме наблюдается рост («пики») нагрузок потребителей. Снижение нагрузок потребителей в эти часы обеспечивает возможность «сглаживания» пиков нагрузок потребителей энергосистемы, что позволяет снизить требования к необходимой величине «вращающегося» резерва мощности генерации в энергосистеме, и таким образом снизить расходы топлива на электростанциях и затраты генерирующих компаний (таких, как ОАО «РусГидро», ОАО «Интер РАО», ОАО «ТГК-1» и др.). Кроме того, реализация «сглаживания» пиков нагрузок энергосистемы обеспечит возможность снижения требований к уровню развития электросетевой инфраструктуры (необходимости сооружения новых линий электропередачи и подстанций), определяемому максимальными уровнями («пиками») нагрузок потребителей, и таким образом снизить затраты сетевых компаний (таких, как ОАО «Россети» и др.) на развитие этой инфраструктуры.

Степень влияния функционирования системы управления спросом потребителей на снижение уровня «пикового» потребления в региональных и объединенных энергосистемах зависит в первую очередь от величины суммарной мощности потребителей, подключенных к системе управления спросом. Для обеспечения эффективного функционирования системы управления спросом к этой системе могут быть подключены крупные промышленные потребители (суммарной мощностью, ориентировочно, 100 МВт и более). Однако технологический цикл работы таких потребителей может не обеспечить возможность отключения потребителей в требуемый период (часы «пиков»). Возможным мероприятием для обеспечения эффективного функционирования системы управления спросом может быть также включение в эту систему потребителей меньшей мощности (вплоть до бытовых потребителей), объединенных в группы и выступающих на рынке потребительских услуг как единый субъект. В этом случае количество потребителей, подключенных к системе управления спросом, значительно увеличивается, и постановка задачи усложняется.

Эффективным инструментом для решения поставленной задачи является применение методов теории мультиагентных систем (Multiagent Systems).

Таким образом, различные субъекты энергетики (энергетические компании) могут быть заинтересованы в предоставляемых потребителями услугах по регулированию своего электропотребления. Это создает предпосылки для внедрения в эксплуатацию и широкого применения систем управления спросом потребителей и формирование на основе применения таких систем электроэнергетического рынка потребительских услуг. Эффективность создания такого рынка услуг требует детальной проработки и выполнения соответствующего технико-экономического обоснования.

Цель проекта

Разработка и технико-экономическая оценка эффективности создания мультиагентной системы управления спросом потребителей мощности в энергосистемах Российской Федерации.

Содержание проекта

  1. Анализ мировых практик по созданию систем управлением спросом. Анализ характеристик систем управлением спросом, предлагаемых зарубежными компаниями (MITSUBISHI ELECTRIC и др.). Оценка возможности применения зарубежных систем управления спросом для организации рынка системных услуг в энергосистемах России.
  2. Исследование рыночных механизмов построения систем управления спросом, в том числе анализ требований российской нормативно-правовой базы, необходимых для организации рынка потребительских услуг.
  3. Оценка технической возможности участия различных типов потребителей в системах управлении спросом. Анализ существующих технических решений (автоматизированных систем и измерительной техники) для внедрения систем управления спросом.
  4. Разработка рыночных и технологических алгоритмов системы управления спросом с использованием концепции мультиагентного управления.
  5. Разработка математической модели системы управления спросом (на базе применения программно-вычислительного комплекса MATLAB).
  6. Разработка математической модели энергосистемы для тестирования системы управления спросом и тестирование модели на испытательном Полигоне ОАО«НТЦ ФСК ЕЭС».
  7. Исследование возможностей интеграции системы управления спросом в современные концепции построения электроэнергетических систем – в концепцию виртуальных электростанций (VPP – от англ. Virtualpowerplants) и концепцию микросетей (Microgrids).

Профиль студентов (требования к базовой подготовке/задачи в проекте)

Предполагается участие двух (трех) студентов в проекте при выполнении следующих работ: разработка моделей системы управления спросом и энергосистемы; определение функциональных и нефункциональных требований к системе; подготовка комплексной программы испытаний системы управления спросом; проведение тестирования и испытаний системы; оформление результатов тестирования; коммерциализация проекта (ввод разработанной системы в опытно-промышленную эксплуатацию).

Кроме того, предполагается подготовка и публикация одной (двух) статей по рассматриваемой тематике в ведущих российских и зарубежных научно-технических изданиях.