Читать книгу Люди цифры. Шесть взглядов на новую энергетику - Дмитрий Владимирович Холкин - Страница 14

А какие технологические задачи ты считаешь фронтиром современной энергетики?

Есть задачи построения микроэнергосистем, где в принципе вся генерация интегрирована через устройства силовой электроники. Тут много вопросов подключения и функционирования в существующей системе огромного количества солнечной генерации и накопителей. Исследования и разработки в сфере управления устройствами силовой электроники для электросетей – серьезный тренд сейчас в мире.

Семинар Петра Воробьева в IC EnergyNet: проблематика создания микрогридов

Дальше есть круг задач, которые связаны так или иначе с информационными технологиями и математическими методами. Я решаю, например, довольно приличное количество задач, связанных с методами идентификации (System Identification). Классическая постановка задачи – это по данным измерения определить режимы работы оборудования. При этом речь идет не просто об обработке данных, а о формировании на основе этого хороших моделей.

Это получается идентификация каких-то состояний, не объектов?

И объектов тоже. Я простой пример приведу. Есть такие ситуации, устанавливаю я солнечные панели и получаю под это субсидии за ту мощность, что передал в сеть, и субсидии эти могут быть довольно приличные. Ну и начинаю я хитрить, ставлю рядышком дизель, и с дизеля начинаю закачивать в сеть. Вот простой пример. На самом деле, отличить дизель от панели очень легко по флуктуациям напряжения.

Смежная задача – это идентификация характера нагрузки. На самом деле, довольно важно, какая нагрузка подключена, ведь это влияет на границу устойчивости сети и понимание, где эти границы в данный момент находятся, что позволяет гораздо в более экономичном режиме работать сети. Есть задача определить, сколько за подстанцией сидит распределенной солнечной генерации, она ненаблюдаемая, она просто понижает общую нагрузку. Но принципиально важно различать нагрузку и солнечную генерацию. Это нужно для планирования резерва в системе.

Второе направление понятно. Ещё что?

Третье направление – я довольно много занимаюсь новыми методами режимного регулирования в энергетических системах. Одна из идей, которая сейчас много обсуждается, это применение накопителей для регулирования частоты. Оказывается, довольно интересно, что если будем сейчас считать применение накопителей по экономике, то получится, что накопители пока не выгодно применять. Но плохая экономика происходит от того, что мы считаем примитивно. Как обычно думают про использование накопителя? Когда дешево – запасать, когда дорого – продавать. Но это не единственное применение. Как раз более важное применение нишевое. Вот регулирование частоты, фактически балансировка мощности, это хорошее нишевое применение, где накопители все свои преимущества могут продемонстрировать. Оказалось, что это экономически уже сейчас выгодно. Такое применение развито на рынках США (PJM) и в Великобритании. Накопители участвуют в этом рынке так же, как генераторы, только их скорость отклика быстрее, и сам отклик резче. Эта возможность определяется специфической природой накопителей. И требования регулятора по более резкому отклику не приводит к неустойчивостям. Это простая иллюстрация, но даже это еще сильно далеко от того, что реально можно сделать с помощью накопителей.

Какие еще темы у тебя остались?

Большая область задач – как сигналы с векторных измерителей (PMU) правильно использовать. До сегодняшнего дня все это использовалось только для большой энергетики, там характерные времена, на которых что-то меняется, были секундные. А в случае небольших сетей, особенно с использованием силовой электроники, возникают сложности, так как там время измерения близко к динамике процессов. Там решать даже простые задачи уже нетривиально. Это более фундаментальная тема, но заниматься ею перспективно.

Пятая, последняя.

Сейчас подумаю… Есть DC-сети. Они немного в стороне. Но это свой интересный мир, своя интересная физика. Да, чуть не забыл. Внедрение ВИЭ – пятое крупное направление – хорошее, масштабное внедрение ВИЭ. Опять же, все со всем связано. Вот в Ирландии много ветра. Но в сеть берут не более 50% мощности от ветрогенераторов. Это определяется требованиями устойчивости, сейчас это предельное проникновение ветровой энергетики в их энергосистему. Однако, если мы начнем по-умному все делать, те же накопители использовать, то ситуация изменяется. Если мы захотим довести долю ветра до 75%, сколько нужно для этого поставить накопителей, если их нормально при этом настроить? Оказывается, что не так-то много…

Давай остановимся. Ты назвал пять направлений. Чем они для тебя связаны?

Наверное, их можно все вместе объединить термином динамика устойчивости и регулирование в электрической сети. Эта тема мне интересна в силу моего бэкграунда, – поскольку я физик, то просто мне интересны такого рода задачи.

Но вопросы динамики и регулирования были известны и 20 лет назад, и 40. Почему сейчас они актуализировались, и ты даже считаешь их фронтирными?

Дело в том, что сейчас происходят две вещи одновременно. С одной стороны, растет нагрузка в энергосистеме, и меняется ее характер. Электронные приборы, зарядники, силовая электроника – эта нагрузка очень агрессивная по отношению к сети. Этот тренд выставляет более высокие требования к устойчивости сети. Классический пример – в 1996 году блэкаут в Америке произошел как раз из-за того, что в системе появилось много кондиционеров. Там сеть развалилась. Если бы это были лампочки, то ничего бы не произошло. А с другой стороны, есть тренд с ростом доли возобновляемой энергетики, она агрессивная с точки зрения динамики, переменчивая. В этой связи и становятся актуальными исследования в области устойчивости.

Лаборатория по интеллектуальным сетям (Сколтех)

Возникли вызовы…

Но при этом возникли и возможности. Используя расширительное толкование цифровизации, можно сказать, что появился пакет цифровых технологий.

Почему расширенное толкование? И вообще, интересно узнать, как ты определяешь понятие «цифровая энергетика»?

Я бы понятие «цифровая энергетика» не определял. Ведь термин «цифровой» имеет конкретное содержание. То, что сейчас имеют в виду, когда обычно говорят о цифровизации в энергетике, на самом деле подразумевают более широкий круг процессов. Я бы сказал, что то, что реально скрывается под словом «цифровизация», это скорее «информатизация».

Есть такой известный термин smart grid, который уже приобретает окраску не всегда положительную. Но у него есть довольно четкое определение, которое можно прочитать в Википедии. Это изменение работы электрической сети с использованием современных коммуникационных технологий и технологий обработки данных. Фактически я не обязан ничего цифрового даже иметь. Я могу существенно улучшить работу сети, не прибегая к цифровым технологиям как таковым, все у меня будет аналоговое, все сигналы и измерения.

Другое дело, когда говорят о цифровизации конкретно как о замене способа передачи данных, когда передается не аналоговый сигнал, а цифровой, что позволяет существенно сократить количество ошибок. Мы берем сигнал, разбиваем его на дискретные значения и далее храним и передаем эти значения в виде битов.

Это и есть процесс цифровизации, который последние лет 70 длится в мире!

Я озадачен твоим ответом. Я думаю, что принципиальным в цифровизации является все же не технический метод представления и передачи данных, а нечто другое, что-то, что определяет качественный переход настоящего времени. А качественные изменения происходят в организации экономических процессов, во взаимодействии между экономическими акторами. Отсюда, кстати, и термин «цифровая экономика».

Понимаю. Мне кажется, что термин «цифровой» во всех этих контекстах приобретает несколько другое значение, не такое, какое он имеет в научной части. Слово «цифровой» происходит из того, что компьютеры используются. Но здесь не имеет никакого значения цифровая обработка сигнала или аналоговая. То есть «цифровая экономика» – это экономика с максимально автоматизированной обработкой информации. А компьютеры работают по цифровому принципу, поэтому этот термин сюда перешел.