Industry 4.0 или 6-й технологический уклад и их влияние на силовые потребительские сети.

Анонс: Концепция Industry 4.0 или 6-го технологического уклада и «цифровая» экономика нового технологического поколения в России. Что такое de facto «цифровизация силовой сети» и что придется менять в нагрузке.

Еще в 1993 году доктор, профессор и академик РАН Глазьев С.Ю., в то время министр внешнеэкономических связей РФ, а сегодня Советник Президента России и член коллегии по основным направлениям интеграции и макроэкономике Евразийской экономической комиссии в своей работе «Теория долгосрочного технико-экономического развития» обосновал и спрогнозировал переход экономики (глобальной и развитых стран мира) к шестому технологическому укладу через технико-технологическую эволюцию.

Прогноз Глазьева начал подтверждаться стартом:

• четвертой промышленной революции («Industry 4.0» в концепции Клауса Мартина Шваба (Klaus Martin Schwab), президента Всемирного экономического форума в Давосе) в 2011, инициированной Германией в рамках ЕС;
• трансформации в «цифровую» экономику нового технологического поколения, объявленным Президентом РФ в его Послании Федеральному Собранию 1 декабря 2016, подтвержденным (формально) президентскими Указами № 203 (от 09.05.2017) и № 204 (от 07.05.2018), государственной Программой «Цифровая экономика Российской Федерации»;
• реализации принятой 09.06.2020 распоряжением Правительства РФ № 1523-р Энергетической стратегией Российской Федерации на период до 2035 года», в которой определена «национальная цель номер пять - цифровая трансформация отраслей ТЭК», в том числе электроэнергетики с выходом на контроль и управление электрическими сетями с помощью интеллектуальных систем типа СУУ ТП (система усовершенствованного управления технологическим процессом), АИИС (автоматизированные информационно-измерительные системы – в концепции ПАО «Россети») и др.

Традиционно для нашей страны руководящие правовые акты и декларируемые ими изменения вызвали бурное обсуждение в СМИ и Рунете, а с учетом планируемой интеграции IT отрасли с промышленным сектором и электроэнергетикой информационное пространство буквально «завалили» маркетинговыми и субъективными названиями и прогнозами. Среди типичных неформализованных и часто безграмотных (с научной точки зрения) технологий - квантовые, облачные, когнитивные, аддитивные, открытого производства, больших данных, цифровых двойников, блокчейна, искусственного интеллекта, цифрового моделирования, туманных вычислений, в числе наиболее популярных и абсолютно необоснованных «страшилок» - безлюдное роботизированное производство, глобальная безработица с ее последствиями, «цифровое рабство», IT ловушки и т.п.

Как итог – менеджменты объектов разного назначения и отделы главных энергетиков, отвечающие за состояние и работоспособность силовых сетей в целом, оказались полностью «деморализованными», в то время, как:

• в энергетической стратегии ясно прописано, что в процессе цифровой трансформации силовых сетей будут внедряться «информационно-технологические платформы планирования (прогнозирования) и управления энергетической инфраструктурой и энергоприемниками на стороне потребителей электрической энергии», т.е. реформа пойдет «снизу-вверх» и ответственными за нее будут Абоненты распределительных сетей;
• первый этап в виде «модернизационного рывка» запланирован на 2020-2024 годы и к его концу силовые сети в 70 регионах страны должны стать «цифровыми», а это буквально не оставляет времени на «раскачку».

Что такое de facto «цифровизация силовой сети» и что придется менять в нагрузке.

Упрощенно цифровизация сети подразумевает автоматическое управление силовой нагрузкой с целью обеспечения оптимальных режимов работы оборудования, производственно-технологических процессов, снижения энергопотребления, повышения качества продукта/услуг.

В цифровой сети контроль и управление осуществляется программно-аппаратными комплексом АСУ - данные регистрируются, передаются системой датчиков (и технических средств контроллеров) на SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) АСУ ТП (или ее аналога) по информационным каналам связи (протоколы Profibus, Modbus, Industrial Ethernet), накапливаются, обрабатываются программным обеспечением по определенному алгоритму, по результатам обработки формируются (селективно) управляющие сигналы, которые направляются на интеллектуальные контроллеры оборудования. Поэтому ключевыми требованиями к:

• силовой сети являются стабильность параметров качества, отсутствие искажений, как на фундаментальной, так и частотах гармоник, интергармоник, что в совокупности создаст оптимальные условия для обмена данными и управляющими сигналами между программно-аппаратным комплексом, датчиками и контроллерами силовой нагрузки;
• силовому оборудованию будут наличие интеллектуального контроллера, совместимого с используемыми протоколами коммуникации с АСУ, а также быстрая реакция на управляющие сигналы цепочки SCADA-контроллер, что в целом объясняет требования новой энергетической стратегии к интеграции в силовые сети электротехнического оборудования на основе полупроводниковых компонентов.

Если условно исключить питающую сеть SCADA, то собственно программно-аппаратный комплекс и (отчасти) информационные каналы коммуникаций находятся «за границей балансовой принадлежности» силовиков-энергетиков, а с учетом текущего состояния превалирующего большинства силовых потребительских сетей главными задачами отделов (подразделений) энергетика во время «модернизационного рывка» будут:

• вывод и замена морально и технически устаревшего оборудования, как не совместимого с управлением интеллектуальным контроллером, так и очень инертного по отклику на управляющие сигналы;
• обеспечение мониторинга, контроля и управления емким пакетом параметров качества электроэнергии в силовой сети и не только на основной (фундаментальной) частоте 50 Гц, но и по всему спектру частот гармоник и интергармоник вплоть до 50-го порядка.

В этой связи становится критически необходимым использование в цифровых сетях управлячемых контроллерами статических компенсаторов, активных фильтров гармоник (АФГ) и вне зависимости от наличия или отсутствия финансовой выгоды для менеджмента объекта. В то же время традиционные релейные установки компенсации реактивной мощности должны выводиться из силовой сети с заменой на быстродействующие УКРМТ с тиристорными ключами, а лучше комплекты УКРМТ + АФГ, который на фундаментальной частоте будет «убирать» излишки индуктивных или емкостных токов при недо- или перекомпенсации из-за дискретности подключаемых ступеней-конденсаторных батарей УКРМТ.