Главная Коллекция "Revolution" Экономика и экономическая теория Приоритетные направления цифровых технологий, которые применяются в электроэнергетической отрасли

Приоритетные направления цифровых технологий, которые применяются в электроэнергетической отрасли

Обзор состояния развития электроэнергетической отрасли и анализ проблемной ситуации. Обоснование инновационных преобразований для разрешения проблемной ситуации. Анализ уровня зрелости рассматриваемых инновационных подходов. Затраты на их реализацию.

Рубрика Экономика и экономическая теория
Вид отчет по практике
Язык русский
Дата добавления 28.05.2021
Размер файла 302,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ «ИНЖЕНЕРНЫЙ БИЗНЕС И МЕНЕДЖМЕНТ»

КАФЕДРА «ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВО И ВНЕШНЕЭКОНОМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ»

ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ

Студента группы

ИБМ6-21М

Е. Тихомирова

Руководитель практики

В.А. Шиболденков

2020 г.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор проблем развития электроэнергетической отрасли (Introduction)

1.1 Обзор состояния развития электроэнергетической отрасли и анализ проблемной ситуации

1.2 Обоснование сферы инновационных изменений в энергетической отрасли

1.3 Выводы

2. Обоснование инновационных преобразований для разрешения проблемной ситуации (Methods)

2.1 Обзор инновационных подходов к решению типовых проблемных ситуаций

2.2 Анализ и обоснование применимости инновационных подходов к разрешению проблемной ситуации в электроэнергетической отрасли

2.3 Выводы

3. Анализ практической применимости выделенных инновационных подходов для разрешения проблемной ситуации в электроэнергетической отрасли (Results)

3.1 Анализ уровня зрелости рассматриваемых инновационных подходов

3.2 Анализ уровня зрелости организации, проблем и рисков внедрения инновационных изменений

3.3 Выводы

4. Анализ стоимости инновационного подхода и характеристика структуры затрат на реализацию инновационных изменений (Discussions)

4.1 Анализ стоимости инновационного подхода

4.2 Характеристика структуры затрат на реализацию инновационных изменений

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • электроэнергетический инновационный затраты реализация
  • Целью практики является закрепление и углубление знаний, полученных при изучении комплекса общепрофессиональных дисциплин. Практика направлена на получение, расширение и систематизацию практических знаний в области информационных технологий в соответствии с требованиями потребителя, подготовку к осознанному и углубленному изучению инженерно-технологических дисциплин.
  • Для достижения поставленной цели в ходе прохождения практики решаются следующие основные задачи:
  • - дать характеристику научно-исследовательской, опытно-конструкторской и инновационной деятельности наукоемкой организации;
  • - дать характеристику организационно-управленческой деятельности наукоемкой организации;
  • - дать характеристику организационно-экономической деятельности наукоемкой организации.
  • Решение поставленных задач осуществляется с использованием следующих методов и подходов: описание, характеристика, проведение оценок, сбор нормативной и технической документации.
  • При составлении отчета использованы следующие исходные данные:
  • - концепция «Цифровая трансформация 2030»;
  • - программа «Стратегия развития информационного общества в РФ на 2017-2030 годы»;
  • - внутренняя документация предприятия;
  • - рабочая программа учебной практики.

1 Обзор проблем развития электроэнергетической отрасли (Introduction)

1.1 Обзор состояния развития электроэнергетической отрасли и анализ проблемной ситуации

Электроэнергетика во многом является уникальной отраслью, внедрение рыночных отношений в крупном масштабе началось в ней сравнительно недавно, этому предшествовал период, в большинстве стран характеризовавшийся преобладанием государственной формы собственности во всех секторах и созданием естественных монополий.

Выработка электроэнергии в мире, которая в 2000-2018 гг. увеличивалась почти на 3 %/год, в 2019 г. серьезно замедлила рост (+1 %) в связи со уменьшением спроса из-за относительно мягких погодных условий и снижения темпов экономического роста.

Выработка электроэнергии на угольных электростанциях (36 % от общемирового производства по всем источникам энергии в 2019 г.) сократилась на 3,5 % на фоне роста выработки электроэнергии из газа (+3,2 %), ядерного топлива (+3,6 %), ветра (+12 %) и солнечного излучения (+24 %).

Китай внес самый большой вклад в рост мировой выработки электроэнергии, увеличив производство электроэнергии из тепловых и возобновляемых источников. Производство электроэнергии в 2019 г. увеличилось на 4,7 % -- это меньше половины среднего роста в 2000-2018 гг. (+10 %/год).

Снижение спроса на электроэнергию привело к сокращению ее выработки на 1,2 % в США, где из-за роста выработки электроэнергии из газа и возобновляемых источников серьезно сократилось производство электроэнергии из угля. В Европе замедление темпов экономического роста вылилось в спад на 1,8 %, особенно в Германии (сокращение выработки электроэнергии из угля) и Франции (снижение доступности электроэнергии с АЭС и ГЭС), несмотря на резкий рост на 25 % в Бельгии (увеличение доступности электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, и увеличение производства электроэнергии из ветра).

На фоне снижения потребления электроэнергии продолжилось падение выработки электроэнергии в Японии (-3,4 %) и Южной Корее (после десятилетия роста). Остановился рост и в Индии, где производство электроэнергии из угля сократилось впервые с 1973 г.

В 2019 г. потребление электроэнергии в мире росло гораздо медленнее, чем в предыдущие годы (+0,7 % по сравнению со средним показателем 3 %/год в 2000-2018 гг.) из-за замедления темпов экономического роста и более умеренных температур в ряде крупных стран.

В 2019 г. спрос на электроэнергию в Китае, на который приходится 28 % от общемирового потребления электроэнергии, вырос на 4,5 % (10 %/год в 2000-2018 гг.), а падение спроса со стороны промышленности (замедление экономического роста в 2019 г.) частично компенсировалось высоким спросом в коммунальном и обслуживающем секторах. Спрос практически не изменился в Индии (снижение промышленного потребления) и России (более умеренные температуры).

В США пониженный спрос со стороны коммунального сектора и промышленности наряду с другими факторами привел к сокращению потребления электроэнергии на 2,2 %. Потребление электроэнергии также уменьшилось в ЕС (-1,4 %, в соответствии с замедлением темпов экономического роста), в Японии, Южной Корее и ЮАР.

Развитие электрических сетей является одним из важнейших показателей уровня электроэнергетики страны. Основным показателем технического состояния электрических сетей может служить их возрастная структура (рис. 1) [4].

Более 20% (по протяженности) воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 220-500 кВ эксплуатируется свыше 40 лет, 67% - старше 25 лет. Около 50% подстанционного оборудования эксплуатируется сверх норматива (более 25 лет), из них 17% достигли аварийного срока эксплуатации (более 35 лет).

Рисунок 1.1 - Возрастная структура воздушных линий

Старение основных фондов представляет одну из серьезнейших проблем для энергетической системы России. Ухудшение технического состояния электрических сетей - один из основных факторов нарастания числа случаев нарушения их работы (количество отказов с 1996 по 2003 год увеличилось в 2 раза). Наиболее сложной в этом отношении является ситуация в ОЭС Северо-Запада, Центра, Северного Кавказа и Урала.

Доля отказов ВЛ в процентах от всех отказов [5], вызванных износом и старением элементов, приведена в табл. 1.

Таблица 1 - Доля отказов ВЛ, вызванных износом и старением элементов

Напряжение ВЛ, кВ

Доля отказов ВЛ, % на опорах

металлических

железобетонных

деревянных

35-100

55

40

30

220-500

70

52

-

750

75

-

-

Реконструкция и техническое перевооружение физически изношенного и морально устаревшего оборудования рассматриваются как приоритетные направления инвестиционной политики в электросетевом строительстве. Предусматривается полное восстановление воздушных линий электропередачи на металлических и железобетонных опорах при сроках службы 50-60 лет и более, а при менее длительных сроках работы - частичная реконструкция активной части ВЛ. Исходя из возрастной структуры сетей, до 2020 г. подлежат реконструкции примерно 20 тыс. км воздушных линий электропередачи напряжением 330 кВ и выше, а до 2015 г. - порядка 7,6 тыс. км ВЛ 220 кВ.

С начала 1990 года происходило резкое снижение объемов строительства электрических сетей как для присоединения новых потребителей, так и взамен пришедших в негодность. Общий ввод электрических сетей напряжением 110 кВ и выше в последние годы находился на уровне 1-2 тысяч км в год. Концепцией развития электрических сетей в ближайшие 10 лет предусматривается строительство около 50 тыс. км воздушных линий электропередачи напряжением 220кВ и выше. В таблице 2 представлены данные по вводам электросетевых объектов 220 кВ и выше по России на период 2010-2020 гг. [4].

Таблица 2 - Строительство ВЛ в России за период 2010-2020 гг.

Напряжение

220 кВ

330 кВ

500 кВ

750 кВ

Всего

Ввод ВЛ, тыс. км

22,77

3,89

20,84

1,01

50,23

Технические требования к сетям нового поколения, разработанные ФСК ЕЭС, предусматривают увеличение сроков службы до 50 лет и надежности электроснабжения, сокращение сроков строительства и снижение затрат на эксплуатацию. При реконструкции, модернизации и строительстве линий в стесненных условиях важными факторами становятся снижение транспортного веса опор, простота монтажа, высокая удельная прочность опор, долговечность, вандалоустойчивость, стойкость к воздействию климатических нагрузок, экологичность. Поэтому активно ведется работа по реализации новых форм опор и модификации существующих конструкций опор и их элементов с применением новых материалов и технологий.

Традиционно при изготовлении опор воздушных линий электропередачи используются дерево, железобетон и металл.

Раньше всех появились деревянные опоры. Их достоинства: простота изготовления, невысокая стоимость, устойчивость к ветровым и гололедным нагрузкам. Недостатки: недолговечность, возгораемость, гниение. С внедрением в 1999 году в Карелии технологии пропитки водорастворимым антисептиком Celcure CCA деревянных опор (Сеесъярвский мачтопропиточный завод) стало возможным их массовое применение в нише 35-110 кВ. Срок их службы увеличился до 50 лет.

Федеральная сетевая компания в России с 2005 года начала активно внедрять многогранные металлические опоры (ММО). Конструкция ММО создана в США и представляет собой полый стальной цилиндр переменного по высоте сечения, аналог ствола дерева. В России основной производитель многогранных стальных опор - ОАО «Опытный завод Гидромонтаж». Постепенно выпуск данной продукции освоили и другие предприятия: ОАО «Энергостальконструкция», ЗАО «МуромЭнергоМаш». Основное преимущество ММО - узкая база, это облегчает решение вопросов землеотводов. Скорость монтажа выше, чем у металлических решетчатых, но возникают сложности с доставкой. Долговечность ММО - 50 лет, но может быть повышена до 75 лет за счёт нанесения полимерных покрытий в заводских условиях.

В ближайшей перспективе на линиях напряжением 110-500 кВ широкое применение получат модульные композитные опоры. При их использовании эксплуатационные расходы практически отсутствуют, а срок службы может достигать от 65 лет для районов с интенсивным ультрафиолетовым излучением до 120 лет. Они имеют превосходные механические характеристики, малый вес, высокие диэлектрические свойства. Применение композитных материалов в несущих конструкциях опор позволит заменить изоляторы изолирующими траверсами из композитного материала. Рядом стран накоплен опыт применения модульных композитных опор в различных климатических зонах. Сегодня для ВЛ России напряжением 110 кВ и выше композитные материалы целесообразно применять для быстромонтируемых ремонтных опор аварийного резерва и в труднодоступной местности. Это позволит выявить особенности проектирования и эксплуатации композитных опор и определить перспективы их применения для строительства новых линий. Композитные модули также можно комбинировать с многогранными металлическими модулями, устанавливаемыми в основание опоры, что повысит несущую способность конструкции, улучшит ее антивандальные свойства и огнестойкость [3]. В России с 2011 года разработкой, проектированием и освоением опор из композитных материалов для сетей 110-220 кВ занимается ЗАО «ФЕНИКС-88» [1].

Продлить срок службы железобетонных опор стало возможным при использовании полимерных композиций «Силор», «Спрут». Суть технологии по восстановлению железобетонной конструкции заключается в обеспечении адгезии старого и нового наформировываемого бетона, его упрочнения, гидроизоляции и химзащите. Активно используются для ремонта и восстановления эксплуатационных свойств железобетонных и металлических решетчатых опор [2].

Сетевые компании уделяют большое внимание повышению энергетической эффективности и энергосбережению. Уровень потерь электроэнергии является важным показателем, характеризующим эффективность сетей. В последние годы в России в среднем технические потери составляют около 10,8%. Для их снижения необходимо вводить в работу энергосберегающее оборудование, отключать трансформаторы с сезонной нагрузкой, увеличивать пропускную способность линий, оптимизировать режимы работы сети, компенсировать реактивную мощность. Кроме снижения потерь электроэнергии, повышение энергоэффективности предполагает повышение надежности энергоснабжения, обеспечение качества электроэнергии, развитие системы учета на основе интеллектуальных технологий.

С целью повышения экономичности и эксплуатационной надежности при сооружении и реконструкции воздушных линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения необходимо совершенствование нормативно-правовой базы, организация систем мониторинга баланса и потерь; совершенствование проектных решений путем использования прогрессивных технических решений и современных технологий и материалов, повышающих безотказность, долговечность и ремонтопригодность линий электропередачи; экономическое обоснование надежности воздушной линии электропередачи с учетом ее назначения; использование конструктивных решений на основе арматуры с улучшенными электромеханическими характеристиками и повышенной надежностью; проведение инструментального исследования элементов ВЛЭП, эксплуатируемых более 30 лет, с целью определения объемов реконструкции или модернизации.

1.2 Обоснование сферы инновационных изменений в энергетической отрасли

Появление новых машин и механизмов, средств коммуникации, бытовых приборов повышенной мощности, использующих электрическую энергию, приводит к нарастающим перегрузкам электрической сети, которая уже не справляется с нагрузкой. Примеры тому - аварийные отключения электроэнергии в Санкт-Петербурге и Казани. Электросети, введённые в эксплуатацию в 70 х - 80 х годах прошлого столетия, не отвечают требованиям Правил эксплуатации электроустановок (ПУЭ). По данным Холдинга МРСК в таком состоянии находится 54% линий электропередач. Это - 700000 километров воздушных ЛЭП. Инновации, применяемые в электрических сетях, должны решить существующую проблему.

Для эффективной работы электрических сетей необходимо, чтобы они были саморегулирующимися и самовосстанавливающимися.

При возникновении аварийных ситуаций и перегрузок автоматика сама осуществляет коммутацию электрических сетей таким образом, чтобы не нарушалось снабжение объектов электроэнергией и не возникало перегрузок. Такие инновации внедряются в Канаде, Китае, Японии, США, Индии. В России также ведутся работы по разработке подобных проектов. Подобные инновации требуют больших финансовых затрат.

Энергетические компании не очень охотно инвестируют средства в проекты, которые начнут окупаться лишь через длительный срок. Для решения данной проблемы необходимо издать законы, поощряющие инвестиции в перспективные проекты модернизации электроэнергетики. Нужна чёткая и слаженная работа всех компаний, ранее входивших в РАО ЕЭС.

Одним из направлений инноваций в электросетях является защита от перенапряжения. В электросетях жилых домов часто наблюдаются отклонения напряжения от нормального (220 В ± 10 %). Сетевой вольтметр может показать его изменения в пределах от 170 до 380 В. Такие перепады могут вывести из строя бытовую технику и представляют опасность для жизни людей.

Для предотвращения аварийных ситуаций применяются стабилизаторы напряжения, которые компенсируют его изменения и приводят к норме. Для защиты бытовых электроприборов используют реле напряжения. При выходе напряжения за предельные значения реле отключает электроприборы и подключает, когда оно приходит к норме. Управление сетями предприятий, городов, областей и их защита представляет собой более сложную задачу, требующей внедрения инновационных решений с применением современных автоматизированных систем, вычислительной техники, сложного оборудования. Поэтому важным этапом является разработка методических указаний по эксплуатации инновационных энергосистем. Одним из приоритетных направлений отрасли является снижение потерь в электросетях. Это позволит сократить число трансформаторных подстанций, сократить стоимость электрического оборудования и получить ощутимый экономический эффект.

При заимствовании информации в списке литературы указывается источник заимствования, а непосредственно в тексте, или в подрисуночной надписи (если заимствовано изображение) указывается в квадратных скобках ссылка на номер данного источника в списке. Как показано в работе [1], показатель рыночной стоимости отражает эффективность деятельности предприятия. В данном шаблоне используются автонумеруемые ссылки на источники.

Согласно концепции ПАО «Россети» - «Цифровая трансформация 2030», данная отрасль нуждается в глобальных изменениях, в том числе необходимо внедрять инновации, а также применять цифровые технологии и инструменты [5].

Концепция определяет основные направления технологических и организационных изменении? работы в компании для изыскания новых механизмов, способов, алгоритмов корпоративного и технологического управления процессами компании и их последующеи? трансформации для повышения эффективности и качества оказываемых услуг, их доступности. Совокупность указанных эффектов позволит обеспечить одновременныи? рост капитализации и качественное выполнение социальнои? функции компании в существующих экономических условиях и модели рынка. Цифровая трансформация позволит повысить надежность, качество, доступность оказания услуг по передаче электроэнергии и технологическому присоединению потребителеи?, сформировать новую инфраструктуру для максимально эффективного процесса передачи электроэнергии между субъектами электроэнергетики, а также развивать конкурентные рынки сопутствующих услуг. В основе цифровои? трансформации лежит совершенствование единои? техническои? политики компании с учетом необходимых изменении? технологических и корпоративных процессов, разработки новых СТО. Указанные изменения должны базироваться на онтологическои? модели деятельности, формирование которои? позволит создать и реализовать указанные задачи с учетом требовании? сетецентрического подхода [6].

Цифровая трансформация должна обеспечить россии?скии? рынок современными технологическими решениями, применяя которые компания обеспечит преимущество в темпах снижения удельных операционных и инвестиционных затрат, оптимизирует развитие, содержание инфраструктуры и структуру управления технологическими процессами. Активныи? переход к внедрению цифровых технологии? позволит значительно сократить время ответа на актуальные вызовы экономики и потребителеи?.

Целевая модель «Цифровая трансформация 2030» представляет собои? изменение логики технологических и корпоративных процессов управления компаниеи? на основе проведения бизнес-аналитики с использованием больших данных. Реализация целевои? модели предусматривает изменение организационнои? структуры в соответствии с задачами цифровои? трансформации, включая выделение новых подразделении? и/или пересмотр выполняемых функции?.

Единая цифровая среда технологических данных позволит проводить аналитические исследования в целях принятия оптимальных управленческих решении?, а также анализировать информацию о состоянии оборудования, прогнозировать вероятность и последствия отказов для снижения рисков выхода оборудования из строя путем своевременного адресного ремонта или замены. Автоматизированные системы технологического управления, функционирующие в режиме реального времени, должны быть обеспечены выделеннои? информационно-технологическои? инфраструктурои? в рамках технологическои? сети передачи данных. Кроме того, автоматизированные системы технологического управления должны реализовываться на базе отечественного программного обеспечения [7].

Единая цифровая среда управления компаниеи? позволит проводить аналитические исследования в целях принятия оптимальных решении?. системами на основе стандартизованных форматов и механизмов взаимодеи?ствия позволит объединить набор корпоративных информационных систем и, как следствие, обеспечить прозрачныи?, достоверныи?, автоматизированныи? обмен данными, исключив дублирование информации и ручнои? ввод данных. Необходимым условием обеспечения достоверности оперативнои? управленческои? информации является применение единои? модели данных реализуемых технологических и бизнес-процессов, однозначно определяющеи? сущность этих процессов и взаимосвязь между ними для всех ДЗО [8].

1.3 Выводы

По данным отчета компании Accenture , в качестве наиболее вероятных системных эффектов от внедрения цифровых технологии? ожидаются: повышение надежности электроснабжения и сокращение длительности перерывов в электроснабжении, возможность оптимизации энергопотребления на уровне конечных потребителеи?, повышение эффективности использования активов, сокращение потерь электроэнергии, доступность для возобновляемои? распределеннои? энергетики [9].

Таблица 3 - Основные эффекты от реализации концепции

Субъект

Эффекты

Государство

- Обеспечение энергонезависимости и инфраструктурнои? обеспеченности развития экономики.

- Опережающая модернизация базовои? инфраструктурнои? компании.

- Радикальное повышение качества и доступности услуг по передаче и технологическому присоединению, развитие конкурентных рынков сопутствующих услуг (личныи? кабинет, управление нагрузкои? и т.д.).

- Cдерживание роста тарифов.

Компания

- Получение экономии в реализации инвестиционных программ, а, соответственно, возможность опережающего развития сетевои? инфраструктуры при увеличении доходности бизнеса компании.

Кроме того, обеспечение готовности инфраструктуры к развитию новых вызовов, повышение параметров качества и надежности энергоснабжения потребителеи?, а также:

- увеличение скорости и качества принятия решении? на всех уровнях управления компании;

- снижение потерь за счет своевременного выявления бездоговорного и неучтенного потребления электроэнергии;

- cокращение издержек на текущую эксплуатацию оборудования (OPEX) - переход от планового ремонта к ремонту по состоянию;

- оптимизация логистики поставки оборудования;

- повышение уровня компетенции персонала.

Потребители

- Повышение качества и доступности услуг по передаче электроэнергии и технологическому присоединению.

- Возможность участия в регулировании собственного потребления.

- Дополнительные сервисы (личныи? кабинет, управление нагрузкои? и т.д.).

- Сдерживание темпов роста тарифов.

2 Обоснование инновационных преобразований для разрешения проблемной ситуации (Methods)

2.1 Обзор инновационных подходов к решению типовых проблемных ситуаций

Умеренныи? рост спроса на электрическую энергию (до 2 процентов в год) является однои? из основных тенденции? развития энергетическои? отрасли, определяющих ход развития электросетевого комплекса. Такие темпы обусловлены постепенным повышением энергоэффективности. В течение ближаи?ших 10 - 15 лет России предстоит внедрять технологии, которые уже используются в сетевых комплексах развитых стран. В частности, предстоит внедрять технологии "умных" электрических сетеи?, позволяющих повысить пропускную способность и стабильность энергоснабжения, сократить потери и издержки на техническии? и коммерческии? учет у потребителя [10].

Отдельным направлением в развитии современнои? россии?скои? энергетики является строительство объектов распределеннои? генерации. Указанная тенденция окажет позитивныи? эффект для Единои? энергетическои? системы России в части интеграции и синхронизации таких объектов с единои? национальнои? (общероссии?скои?) электрическои? сетью, что позволит решить в том числе следующие проблемы:

- исключение необходимости строительства избыточных генерирующих мощностеи? (сопутствующеи? электросетевои? инфраструктуры), в том числе за счет бюджетных средств;

- обеспечение возможности более гибкого регулирования нагрузок в электрических сетях;

- компенсация части сетевых потерь;

- решение вопросов энергоснабжения в изолированных энергораи?онах [11].

При этом будут обеспечены нормативно-правовые и технические условия для эффективнои? и экономически обоснованнои? интеграции таких объектов в Единую энергетическую систему России.

Отсутствие необходимых инвестиции? в электросетевои? комплекс в последние 20 лет привело к значительному физическому и технологическому устареванию электрических сетеи?. Доля распределительных электрических сетеи?, выработавших свои? нормативныи? срок, составила 50 процентов; 7 процентов электрических сетеи? выработало 2 нормативных срока. Общии? износ распределительных электрических сетеи? достиг 70 процентов. Износ магистральных электрических сетеи?, которые эксплуатирует открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единои? энергетическои? системы", составляет около 50 процентов.

В настоящее время целевые значения показателеи? надежности и качества электроснабжения потребителеи? определяются регулирующими органами при установлении тарифов на передачу электрическои? энергии. Эти показатели учитывают среднее время прекращения подачи электрическои? энергии по всем точкам поставки в регионах.

Вместе с тем в соответствии с международными стандартами оценка надежности сетевых организации? осуществляется в зависимости от эффективности их деятельности для конечных потребителеи?.

Сектор электроэнергетики России является одним из самых проблемных [12]. В связи с этим для обеспечения развития экономики нашей страны одной из главных задач, стоящей перед Россией в ближайшие годы, является развитие электроэнергетической сферы и решение проблем, которые сейчас в ней присутствуют. Например, по данным на 2014 год Россия производила в 4 раза меньше электричества, чем США, и в 5 раз меньше, чем Китай, не дотягивая до доперестроечного уровня. Среди основных причин такого сильного отставания можно назвать большое количество непроизводственных расходов отрасли и ее низкую эффективность. Под непроизводственными расходами имеются ввиду различные организационные и административные расходы, а также доходы акционеров, выплаты топ-менеджерам и нецелевые расходы. Непосредственно на производство топлива, обеспечение работы промышленных предприятий отрасли и работу электростанций в 2014 году тратилось менее 17% общих средств, расходуемых отраслью. Тем не менее, с 2003 года сфера электроэнергетики России демонстрирует рост. В частности, с 2003 по 2007 год рост производства составлял в среднем 2,6% в год.

В электроэнергетической сфере экономики можно выделить подотрасли:

Лидирует по производству энергоресурсов сфера теплоэнергетики. Наибольшее количество электричества производится на тепловых электростанциях. Самой большой теплоэлектростанцией не только в России, но и в Евразии является Сургутская ГРЭС-2 - ее мощность составляет 5600 МВт. Также можно выделить такие крупные станции, как Рефтинская ГРЭС, Сургутская ГРЭС-1 и др [13].

Гидроэнергетика представлена системой гидроэлектростанций. При огромном потенциале (9% мирового объема гидроресурсов) Россия освоила и использует только пятую часть этого запаса. Главная причина этого - удаленность основной части гидроресурсов от основных потребителей энергии. Сегодня сектор представлен 102 гидроэлектростанциями, самые крупные из которых расположены на реках Енисей и Волга, Обь, на Дальнем Востоке, в Амурской области [14].

Атомная энергетика, хоть и не является лидирующим сектором, но может считаться гордостью отрасли. В России используются технологии атомной энергетики полного производственного цикла - от добычи сырья для топлива до выработки электричества и утилизации отходов. Сегодня потенциал сектора распределен между 10 АЭС, которые производят около 1/6 всего электричества в стране. Наиболее крупными АЭС являются Балаковская, Белоярская, Билибинская, Курская АЭС [15].

Ветроэнергетика представлена предприятиями, сосредоточенными в северной части страны, а также в горных районах Сибири, Урала и Кавказа. Крупные ветропарки действуют в прибрежных северных районах. Потенциал сектора довольно высок - он может производить почти треть электрической энергии в нашей стране [16].

Альтернативные виды энергетики - геотермальная, солнечная - представлены пока не очень широко. В этом направлении сейчас идет разведка и разработка. Пока сектор геотермальной энергетики определен как наиболее перспективный. Основные его ресурсы расположены в районах Камчатки, Ставрополья, в Карачаево-Черкессии, Дагестане и Краснодарском крае. Солнечная энергетика практически не освоена, поэтому говорить о ее промышленном значении на сегодняшний день рано [17].

Основными тенденциями электроэнергетики России можно назвать следующие:

- внедрение энергосберегающих технологий;

- сотрудничество с зарубежными партнерами;

- привлечение инвестиций;

- ставка на преодоление дефицита производственных мощностей;

- перспективная работа по направлению развития электросетей [18].

Среди основных проблем отрасли выделяется недостаток инвестиций, сокращение научно-технического потенциала отрасли и, как следствие, отставание от ведущих стран в сфере разработки и внедрения новых технологий.

2.2 Анализ и обоснование применимости инновационных подходов к разрешению проблемной ситуации в электроэнергетической отрасли

Павел Ливинский отметил, что цифровизация сети - это не дань моде, а требование сегодняшнего дня, обусловленное в том числе распространением в мире распределенной генерации, созданием микросетей, развитием накопителей электроэнергии и возобновляемых источников энергии, которые потребитель уже может устанавливать у себя и даже становиться производителем электроэнергии [19].

В будущем большая сеть будет нужна только в мегаполисах и для крупного промышленного производства. Электросетевой комплекс должен быть к этому готов, необходимо повысить свою эффективность и отвечать всем будущим требованиям потребителя, - заявил топ-менеджер сетевой компании.

По словам Павла Ливинского, цифровизация сети дает возможность группе «Россети» значительно улучшить производственные и финансово-экономические показатели, а, следовательно, стать более привлекательной для инвесторов и повысить капитализацию.

Для достижения поставленных целей важно решить несколько задач:

- получить право на долгосрочные тарифные соглашения и установку «интеллектуальных» приборов учета на границе балансовой принадлежности;

- дать старт производству в России современного оборудования и программного обеспечения;

- начать подготовку новых кадров, готовых к работе в цифровом электросетевом комплексе [20].

В рамках реализации проекта в Калининградской области создан главный Центр управления сетями и малой генерацией, являющийся основным элементом цифровой сети с единой для всего анклава автмоматизированной информационной системой оперативно-технологического управления, позволяющей дистанционно управлять, наблюдать и автоматически анализировать текущее состояние всех обслуживаемых элементов энергосистемы [21].

Введен в промышленную эксплуатацию «Цифровой РЭС», деятельность которого базируется на лучших инновационных технологиях и элементах цифровой сети, включая технологию распределенной автоматизации, которая способна автоматически локализовать место повреждения и самостоятельно восстановить работу энергетической системы [22].

В регионе реализуется программа «умного учета», которая позволяет удаленно собирать показания с приборов учета, автоматически формировать балансы отпущенной электроэнергии, контролировать показатели качества электроэнергии, предупреждать о вмешательстве в приборы учета, а также дистанционно (без выезда на место) осуществлять включение/отключение потребителей электроэнергии. Процент оснащения всей Калининградской области умными приборами учета составляет 80% и к 2019 году будет доведен до 100%, что будет беспрецедентным событием для субъектов Российской Федерации [23].

Предпринятые шаги позволили рекордно повысить наблюдаемость, управляемость, а соответственно, и эффективность электросетевого комплекса и уже сейчас превосходят по основным показателям многие международные аналоги:

- показатели надежности (количество (SAIDI) и длительность (SAIFI) технологических нарушений) в «Цифровом РЭС» улучшены на 60%;

- объём потерь электроэнергии в среднем снижен почти на 10%;

- удельные операционные затраты снижены практически на 20%, а целевой показатель, установленный на 2018 год, составляет 25%.

К 2021 году компания «Россети» на территории Калининградской области создаст эталонную энергосистему, способную стать полигоном для внедрения самых современных технологий, опережающую лучшие мировые практики.

Тиражирование пилотного проекта цифровых электросетей в других субъектах федерации даст возможность полностью изменить архитектуру сетевого комплекса, на порядок повысить его наблюдаемость и управляемость и, как следствие, эффективность, что откроет дополнительные возможности для развития промышленного производства и значительно улучшит качество жизни населения.

Реализованные решения и созданная технологическая платформа на базе цифрового электросетевого комплекса послужит основой для формирования в 2018 году кластера дополнительных цифровых сервисов и услуг для населения и отраслей экономики региона, включая государственные услуги, показания счетчиков жилищно-коммунального сектора, информацию о погодных условиях и состоянии почвы с полей, позиционирование транспорта и контроль жизненного цикла скота, а также иные сервисы концепции «интернета вещей».

Согласно тексту концепции, цифровая трансформация должна обеспечить российский рынок современными технологическими решениями, применение которых обеспечит компании преимущество в темпах снижения удельных операционных и инвестиционных затрат, оптимизирует развитие, содержание инфраструктуры и структуру управления технологическими процессами. С этих позиций, основные практические задачи концепции «Цифровая трансформация 2030» включают:

- снижение операционных и инвестиционных расходов компании;

- сокращение потерь электроэнергии;

- повышение надежности, доступности электроснабжения;

- создание набора дополнительных услуг для клиентов.

Заданы конкретные значения целевых параметров:

- Повысить доступность технологического присоединения - в 1,5 раза.

- Снизить операционные затраты - на 30%.

- Снизить капитальные затраты - на 15%

- Увеличить сроки службы активов - на 10%.

- Снизить в среднем на 50% показатели SAIDI/SAIFI (ключевые показатели надежности электроснабжения) [24].

Сроки окупаемости различных цифровых технологий составляют от 5 до 10 лет. В целях оценки эффективности проектов по внедрению цифровых технологий срок окупаемости должен находиться в рамках базового периода тарифного регулирования и составлять не более 10 лет [25].

2.3 Выводы

Оптимальным подходом для решения ранее существующих проблем компании и отрасли в целом, служит выполнение всех задач в максимально короткие сроки согласно концепции «Цифровая трансформация 2030».

3 Анализ практической применимости выделенных инновационных подходов для разрешения проблемной ситуации в электроэнергетической отрасли (Results)

3.1 Анализ уровня зрелости рассматриваемых инновационных подходов

Рассмотрим технологии, которые уже существуют и которые будут развиваться в перспективе.

Информационные системы управления. ADMS-системы с поддержкои? функционала: SCADA, DMS, EMS, OMS, GIS, AMI, WFM, базирующиеся на модель сети с процессором топологии? [26].

Перспективные - сетецентрические двухконтурные онлаи?н и офлаи?н системы поддержки приятия решении? (включая цифровое проектирование) цифровои? сетевои? компании, основанные на онтологии бизнес-процессов деятельности и математическои? модели сети как единои? шины данных с элементами искусственного интеллекта (включая предиктивную риск-ориентированную аналитику).

Цифровые подстанции. Различные архитектуры построения вторичных цепеи? защит и автоматики (централизованнои?, распределеннои?, комбинированнои?) с применением протокола IEC 61850. Преимущественно c архитектурои? вторичных цепеи?. На существующих технических решениях в части коммутационного, измерительного и распределительного оборудования, терминалов защит и автоматики [27].

Перспективные - Компактные Plug-n-Play центры питания, работающие преимущественно с применением цифровых каналов связи. Вероятно, инои? архитектуры по первичным цепям, не требующие специальнои? длительнои? наладки при вводе в эксплуатацию, выполненные по цифровым проектам. Имеющие в своем составе интеллектуальное коммутационное оборудование, цифровые системы измерении? и контроллеры присоединении? (интегрированные функции защит и автоматики, учета и передачи данных), вероятно не требующие индивидуальнои? настрои?ки системы предиктивнои? диагностики.

Системы автоматизации процессов ликвидации аварии? воздушных (кабельных) сетеи?. Преимущественно распределенная автоматизация воздушных сетеи? с применением автоматических пунктов секционирования, управляемых разъединителеи? и индикаторов короткого замыкания. Централизованная (с применением индикаторов аварии?ных событии?) автоматизация кабельных сетей. С интеграциеи? в ADMS-системы [28].

Перспективные - Адаптивные автокластерные (состоящие из элементарных автоматизированных ячеек) сети оптимальнои? топологии, рассчитаннои? с применением цифровых моделеи? сети, с интеллектуальными автоматическими устрои?ствами (не требующими индивидуальных настроек), а также неавтоматическими, необслуживаемыми делителями сети, интегрируемые в онлаи?н и офлаи?н системы поддержки принятия решении?.

Интеллектуальные системы учета и энергомониторинга. Системы АИИС КУЭ и интеллектуальные приборы учета электроэнергии. Системы энергомониторинга узлов нагрузки на границах балансовои? принадлежности и узлах нагрузки сетеи?. С интеграциеи? в соответствующие задачи ADMS- систем [29].

Перспективные - Интеллектуальные системы энергомониторинга и управления энергопотреблением. Измерительные контроллеры на уровне конечных потребителеи?, поддерживающие технологии промышленного интернета вещеи? (в части передачи данных), с интеграциеи? в онлаи?н и офлаи?н системы поддержки принятия решении?, а также, вероятно, технологии распределенных реестров для реализации смарт контрактов. Измерительные контроллеры энергомониторинга.

Перспективные цифровые технологии Индустрии 4.0 представлены в таблице 4 [30].

Таблица 4 - Цифровые технологии Индустрии 4.0

Технологии

Возможное влияние

Эффекты

Цифровые двои?ники (Digital Shadows)

В рамках развития онлаи?н и офлаи?н систем поддержки принятия решении? создание математических моделеи? сети, объектов, процессов и т.д.

Снижение операционных затрат и развитие новых видов бизнеса для компании.

Промышленныи? интернет вещеи? (IoT)

Существенное снижение CAPEX и OPEX на сбор данных от удаленных объектов и устрои?ств в сети, в том числе качественное увеличение объема этих данных.

Снижение операционных затрат и развитие новых видов бизнеса для компании.

Большие данные (Big Data)

Существенное повышение прозрачности деятельности, качественное насыщение данными онлаи?н и офлаи?н систем поддержки принятия решении?.

Оптимальность принятия решении? по оперативнои? и перспективнои? обстановке.

Дополнительные эффекты за счет общеи? обработки технологических и корпоративных данных.

Машинное обучение (Machine Learning)

Автоматизированная обработка массивов данных в рамках задач онлаи?н и офлаи?н систем поддержки принятия решении? при наличии соответствующих математических алгоритмов.

Оптимальность принятия решении? по оперативнои? и перспективнои? деятельности.

Распределенные реестры (Blockchain)

Исключение посредников в цепочке реализации кВт.ч до конечного потребителя, переход на автоматизированные Smart-контракты, развитие сервиса для активных потребителеи? и распределеннои? энергетики.

Развитие новых видов сервисов (бизнеса) сетевых компании? для субъектов рынка.

В соответствии с Положением о Системе управления качеством ПАО «Россети», утвержденным решением Совета директоров ПАО «Россети» (протокол от 25.10.2018 No 327), и Системои? процессов ПАО «Россети» (протокол заседания Правления от 21.10.2016 No 532) в ПАО «Россети» существуют:

технологические процессы:

- оказание услуг по передаче электроэнергии;

- технологическое присоединение;

- оперативно-технологическое и ситуационное управление;

- техническое обслуживание и ремонты / технологическое перевооружение и реконструкция [31].

корпоративные процессы:

- инвестиционная деятельность;

- капитальное строительство;

- финансы, экономика и бухгалтерскии? учет;

- закупочная деятельность;

- управление рисками;

- управление знаниями и персоналом;

- правовое обеспечение;

- управление собственностью;

- система управления производственными активами;

- реализация услуг;

- логистика [32].

Внедрение цифровых технологии? окажет существенное влияние на процессы компании.

В рамках цифровои? трансформации электрических сетеи? потребуется организация каналов связи с объектами всех классов напряжения с использованием широкого спектра телекоммуникационных технологии?. Внедрение программно-аппаратных комплексов технологического управления и корпоративных информационных систем управления предприятием предполагает использование значительных вычислительных мощностеи?, требующих наличия специально подготовленных серверных помещении?. Учитывая развитость рынков услуг связи, хранения и обработки данных (облачные решения), в рамках цифровои? трансформации предполагается в первую очередь использовать существующие на рынке услуг операторов связи (компании), отвечающие критериям качества, предъявляемым к соответствующим системам. Решение по инвестированию в создание собственнои? информационнои? инфраструктуры будет приниматься исключительно с учетом всех совокупных затрат на создание и содержание собственнои? инфраструктуры (при наличии экономическои? целесообразности).

Перспективными являются технологии связи, которые позволяют осуществлять двунаправленную передачу информации с требуемои? надежностью и качеством, удовлетворяющим нормативным требованиям, с минимальными энергетическими затратами для обеспечения автономности конечных устрои?ств (датчики, измерительные приборы). В настоящее время в рамках пилотного тестирования изучаются технологии семеи?ства LPWAN (LoRaWAN, NB-IoT, федеральная сеть транспортнои? телематики и т.д.), применение которых позволит снизить расходы на организацию каналов связи [33].

3.2 Анализ уровня зрелости организации, проблем и рисков внедрения инновационных изменений

Основной задачей, стоящей перед техническими специалистами ПАО «Россети» в рамках «Цифровой трансформации 2030», является существенное повышение эффективности работы, как всей энергосистемы, так и производственного персонала, а также удешевление себестоимости услуг. С этой целью запланировано следующее [34]:

- Оперативно-технологическое управление энергообъектами из РЭС планируется перенести на уровень филиала.

- Данные датчиков телемеханики, телеуправления и учета для него будут собирать диспетчерские пункты ПО и РЭС.

- Исполнительный аппарат МРСК будет управлять хозяйственной деятельностью через информационные системы корпоративного уровня, а «Россети» - осуществлять аналитику и принимать стратегические решения.

- Глобальная замена оборудования остановит износ сетей.

- Телемеханизация оптимизирует планы развития и модернизации сетевой инфраструктуры.

- Центры питания будут доступны для техприсоединения, а сам процесс ускорится. Так потребителей до 150 кВ можно будет подключать к электросетям на 2,5 месяца быстрее.

- Для потребителей отключения электроснабжения станут почти не заметны благодаря работе реклоузеров (выключателей сети Smart Grid): они будут автоматически отключать напряжение на аварийном участке и запитывать их по резервной схеме.

- Индекс средней продолжительности перерывов электроснабжения (SAIDI) по группе компаний «Россети» понизится в два раза. Уйдут в прошлое обходы ЛЭП в поисках обрыва. Дистанционное управление сократит затраты и скорость реакции на восстановление нормального режима работы сети.

- Интеллектуальный учет электроэнергии значительно снизит уровень потерь. «Россети» планируют оснастить «умными» счетчиками все точки по контуру балансовой принадлежности. Приборы учета в реальном времени будут передавать информацию об электропотреблении сетевым и сбытовым компаниям, выявлять нарушителей, а также позволят точечно их отключать. Эти данные помогут МРСК регулировать пиковые нагрузки и максимально загружать действующие мощности.

- При проведении нового строительства, а также при модернизации энергообъектов (в среднем по группе компаний на сегодняшний день 70% оборудования выработало ресурс, установленный производителями) необходимо использовать только современные технологические решения, позволяющие включать подстанции и ЛЭП в единый цифровой электросетевой комплекс.

- Срок окупаемости инвестиционных проектов не должен выходить за рамки периода долгосрочного тарифного регулирования и превышать 10 лет.

В рамках цифровой трансформации электрических сетей потребуется организация каналов связи с объектами всех классов напряжения с использованием широкого спектра телекоммуникационных технологий. Внедрение программно-аппаратных комплексов технологического управления и корпоративных информационных систем управления предприятием предполагает использование значительных вычислительных мощностей, требующих наличия специально подготовленных серверных помещений.

Учитывая развитость рынков услуг связи, хранения и обработки данных (облачные решения), в рамках цифровой трансформации предполагается в первую очередь использовать существующие на рынке услуг операторов связи (компании), отвечающие критериям качества, предъявляемым к соответствующим системам. Решение по инвестированию в создание собственной информационной инфраструктуры будет приниматься исключительно с учетом всех совокупных затрат на создание и содержание собственной инфраструктуры (при наличии экономической целесообразности).

Кроме того, использование услуг связи, включая облачные сервисы от ведущих операторов связи, даст возможность доступа к создаваемой в рамках федеральной Программы «Цифровая экономика России» защищенной телекоммуникационной инфраструктуры, позволяющей оптимизировать затраты, как на создание каналов связи и систем обработки и хранения данных, так и на кибербезопасность [35].

С точки зрения модели преобразований, цифровая трансформация сети представляет собой оптимизацию и/или изменение логики технологического процесса в результате внедрения цифровых технологий на основании анализа больших данных. Указанные изменения, говорится в концепции, должны базироваться на онтологической модели деятельности, формирование которой позволит создать и реализовать указанные задачи с учетом требований сетецентрического подхода.

В центре нового подхода к управлению - изменение логики процессов и переход на риск-ориентированное управление на основе внедрения цифровых технологий и анализа больших данных. Это должно привести к снижению OPEX и CAPEX, что, в конечном итоге, позволит сдерживать рост сетевой составляющей в тарифах на электроэнергию для конечных потребителей.

В октябре 2019 года «Россети» представили планы компании по цифровизации и заявили, что готовы расширять международное сотрудничество, в том числе, с китайскими партнерами: в частности, с ГЭК Китая и China Energy Engineering Corporation по участию в проектах строительства и модернизации объектов электросетевого комплекса на территории России, КНР и третьих стран, с привлечением совместных международных фондов. «Россети» заключили соглашение с ГЭК Китая, которое подразумевает совместную работу по внедрению в электросетевом комплексе России технологий цифровых сетей, а также локализацию производства оборудования, необходимого для создания систем цифровых сетей на территории РФ. Одним из пилотных проектов может стать создание цифрового РЭС в «МРСК Урала».

3.3 Выводы

Выводы по научно-практической части отчета представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Анализ практической применимости инновационных подходов в электроэнергетической отрасли

Процессы

Технологии

Эффекты

Инвестиционная деятельность

Big Data

Сокращение CAPEX

Повышение прозрачности формирования инвестиционных программ

Создание системы контроля за реализацией инвестиционных программ в автоматизированном режиме

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены