Розбудова Smart Grid - шлях до підвищення стійкості енергосистеми України

Шлях завдовжки тисячу лі починається з першого кроку, - Сунь-цзи

Нова реальність вимагає зміни моделі як генерації, так і її розподілу. І простих рішень тут нема – слід децентралізувати виробництво електроенергії та впровадити «розумні» мережі, що потребує колосальних коштів. Але іншого шляху забезпечити надійне і стабільне живлення споживачів немає.

ЦЕНТРАЛІЗОВАНА МОДЕЛЬ ЕНЕРГОСИСТЕМИ СЕБЕ ВИЧЕРПАЛА?

Українська енергосистема напередодні широкомасштабного вторгнення Росії мала значний запас міцності завдяки централізованій системі управління, яка закладалась ще в радянські часи. На початку 1990-х в Україні було зосереджено 55 тис. МВт установлених генерувальних потужностей. Побудовано найпотужніші ЛЕП на 750 кВ та централізоване диспетчерське управління. Україна стала найбільш електрифікованою країною за щільністю розвитку розподільчої мережі, яка доставляє електроенергію кінцевому споживачу. Масштаби створеної енергосистеми давали змогу згладжувати піки споживання і падіння навантаження, вечірній і ранковий максимуми, і нічні провали. Чим більша енергосистема, тим плавніший графік споживання.

За два роки повномасштабної війни енергосистема України пережила виклики такої складності, яких не бачила раніше жодна енергосистема світу. Так, колапсу в енергетиці не сталось, навіть після блекауту 23 листопада та наймасштабніших обстрілів електростанцій: ТЕС, ГАЕС, ГЕС та трансформаторних підстанцій весною цього року. Однак стабільність роботи енергосистеми порушена, тому утримувати її цілісною щодня стає все складніше.

Як наслідок, щоразу гучніше лунають заяви посадовців щодо зміни ідеології централізованого управління в енергетиці та переорієнтації на будівництво розподіленої генерації, розосередженій по всій країні, яку значно важче буде обстрілювати ворогу. У квітні міністр енергетики України Герман Галущенко назвав децентралізацію генерації одним з основних завдань для українських енергетиків. «До наступної зими Україні потрібно збільшити локальну генерацію, наблизивши її до споживачів. Це частина енергетичної стратегії України», – наголосив він.

Майже всі експерти погоджуються з цим. Проте система розподіленої генерації не можлива без перебудови системи постачання та розподілу електроенергії, які сьогодні управляються в ручному режимі та мають низький рівень автоматизації. Комплексним вирішенням цього питання є впровадження нової технічної політики, основою якої стануть «розумні мережі» – Smart Grid.

SMART GRID ЯК ЦИФРОВИЙ ДВІЙНИК ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ КРАЇНИ

«Smart Grid» – це система, яка за допомогою сучасного обладнання та програмного забезпечення дає змогу мінімізувати ручне управління постачанням та розподілом електроенергії. На відміну від централізованої системи управління, Smart Grid здатна більш ефективно балансувати попит і пропозицію на електрику, зменшити втрати під час передавання і розподілу, об’єднувати та ефективно керувати децентралізованою генерацією і навіть задіяти у процесі управління споживачів – від великих промислових підприємств аж до домогосподарств.

Що ж містить впровадження Smart Grid? По-перше, це реконструкція мереж, збільшення пропускної здатності ліній електропередач у результаті заміни січення на певних ділянках мереж та переведення ЛЕП 6-20 кВ на напругу 20 кВ, вивчення можливих режимів роботи мереж та аварійних режимів. Паралельно проведення автоматизації всіх компонентів енергосистеми: трансформаторних підстанцій, розподільчих пунктів 6-20 кВ та ліній 10 кВ з встановленням спеціальних пристроїв (реклоузерів), що дають можливість переключати лінії дистанційно, без виїзду оперативно-ремонтних бригад, а не вручну.

По-друге, це створення автоматизованих систем моніторингу й управління електромережами, таких як програмне забезпечення та технічні засоби (Advanced Distribution Management System, SCADA). Ці системи дають змогу в режимі реального часу здійснювати моніторинг та керування електричними мережами:

► ефективно керувати відключеннями та поставарійним відновленням;

► підтримувати в режимі реального часу баланс обсягу виробництва та споживання енергії;

► знижувати пікове навантаження мережі та запобігати втратам потужності;

► прогнозувати та визначати розташування аварійних ділянок, які відключилися або пошкоджені.

По-третє, створення сучасних диспетчерських центрів з їх укрупненням. «Ручне управління» за радянською моделлю вимагало великої кількості диспетчерських, вони є у кожному районі електричних мереж. Автоматизація ж електромереж дасть можливість створювати об'єднані диспетчерські.

По-четверте, побудова безпечної технологічної мережі з використанням сучасних каналів зв’язку із застосуванням оптоволоконних ліній зв’язку, радіозв’язку та GSM-зв’язку.

По-п’яте, у абсолютно всіх споживачів мають бути встановлені системи інтелектуального обліку електроенергії, що дають змогу вести «розумний облік». Це – сучасні електронні дво- або тритарифні лічильники, показники з яких передаються дистанційно.

По-шосте, для балансування та управління попитом та пропозицією на ринку електроенергії енергосистема ще повинна бути обладнана «Storages» – накопичувачами електроенергії.

По-сьоме, потрібно паралельно передбачити можливість створення «енергоостровів» у межах міст, територіальних громад, створення на базі таких мереж «MikroGrid», що об’єднують мікрорайони чи райони приватної забудівлі, де встановлені потужності розподіленої генерації.

Тобто, у підсумку, замість звичного нам руху електроенергії від електростанцій до споживачів, має бути створена мережа, у якій є складний рух електроенергії від розподілених джерел і обмін великою кількістю даних на всіх рівнях електромережі. Результатом впровадження «розумних мереж» має стати поява «енергоінформаційної мережі».

СЬОГОДНІШНІ РЕАЛІЇ ВПРОВАДЖЕННЯ SMART GRID

Актуальність впровадження «розумних мереж» не виникла сьогодні. Можна лиш зауважити, що війна стала драйвером цієї трансформації, змусила активізувати пошук рішень для виживання. Водночас протягом останніх 5–7 років в Україні впроваджувалися певні елементи системи «Smart Grid». Наприклад, ОСР ще в нульових почали встановлювати «розумні» смартлічильники. Проте темпи їх заміни по Україні все ще низькі.

Питання впровадження Smart Grid актуалізувалось з ухваленням у 2017 році нового Закону «Про ринок електричної енергії». Невідворотність змін в мережевому господарстві була також продиктована появою багатьох приватних сонячних, вітрових, біогазових електростанцій, які приєднуються до електромережі у тих точках, де раніше ніхто не міг і уявити цього. На законодавчому рівні старт розвитку «розумних мереж» дало розпорядження Кабінету Міністрів України N908-р від 14 жовтня 2022 року, яким було схвалено «Концепцію впровадження «розумних мереж» в Україні до 2035 року».

Як вважає голова Держенергонагляду Руслан Слободян, що очолює робочу групу з виконання розпорядження КМУ, на сьогодні учасники ринку перебувають в різних стартових позиціях із впровадження елементів системи «Smart Grid». Основна робота з впровадження відбуватиметься в найближчі 10 років, а центром впровадження стануть Оператори системи розподілу (ОСР). Нині компанії мають створювати майстер-плани, які будуть зіставлені зі стратегіями розвитку компаній на найближчі роки.

Водночас, за словами директора АТ «Українські розподільні мережі» Артема Мартинюка, на сьогодні в 6 державних ОСР, що управляються компанією (АТ «Хмельницькобленерго», АТ «Миколаївобленерго», ПАТ «Запоріжжяобленерго», ВАТ «Тернопільобленерго», ПАТ «Черкасиобленерго», АТ «Харківобленерго»), загальний рівень телемеханізації підстанцій 35–110 кВ становить 65%. Наприклад, у Тернопільобленерго цей показник становить 100% – всі підстанції цих класів телемеханізовані. Лідером серед регіонів з цієї теми є Київ – тут системи телемеханізації вже працюють на 223 розподільчих пунктах напругою 10 кВ і на всіх 64 підстанціях. У багатьох ОСР точково ведеться робота з побудови оптоволоконних ліній зв’язку. За інформацією тих же «Українських розподільних мереж», серед державних обленерго лідером з-поміж ОСР зі створення автоматизованих систем моніторингу й управління електромережами (OMS – SCADA, ACKOE) є ПАТ «Черкасиобленерго». За інформацією АТ «УРМ», паралельно ведеться робота зі створення сучасних диспетчерских та їх укрупнення майже у всіх державних ОСР.

Окремо слід звернути увагу на «пілотний проєкт» створення Smart Grid в певних районах електричних мереж Миколаївської області, що зазнали значних ушкоджень. Проєкт, крім класичних елементів «розумних мереж», передбачає розбудову мереж напругою 20/0,4 кВ замість радянських стандартів 10/0,4 кВ. Проєкт стартував 4 жовтня 2022 року, після того як підписали Меморандум міністр енергетики України Герман Галущенко та Міжнародний енергетичний кластер. На виконання Меморандуму уряд Литви профінасував в обсязі 8,2 млн грн розроблення пілотного проєкту зі створення Smart Grid.

Зазначимо, що одним із важливих факторів впровадження змін є приведення індексу SAIDI (тривалість перерв в електропостачанні) до європейських показників. Наприклад, у сільській місцевості індекс SAIDI в Україні нерідко перевищує 1000 хвилин. Для порівняння, індекс SAIDI в країнах ЄС за 2019 рік становив 160 хвилин для планових відключень і 102 хвилини – для непланових.

У ПОШУКАХ ІНВЕСТОРА ТА ІНВЕСТИЦІЙ

Головною причиною повільного просування впровадження «розумних мереж» по Україні учасниками ринку є недостатнє фінансування робіт, адже обсяг коштів, якими оперують, наприклад, регіональні ОСР через інвестпрограми, становить в середньому 300 млн грн. Сьогодні як на державному рівні, так і в експертному середовищі обговорюються різні варіанти залучення інвестицій: кошти міжнародних донорів у конкретні проєкти; залучення кредитів європейських та світових банків; стимулювальне тарифоутворення. Приміром, улітку 2023 року Група ДТЕК презентувала концепцію розвитку Smart Grid на прикладі Київської області. Десятирічний план «ДТЕК Мережі» передбачає повне оновлення електричної інфраструктури Київської області з інвестиціями в 2,4 млрд євро і трирічний пілотний проєкт в енерговузлі Ірпінь – Буча – Бородянка вартістю 145 млн євро.

Отже, компанії на цьому етапі трансформації енергетичної системи роблять ставку на залучення коштів приватних інвесторів та допомогу партнерів, які в змозі покрити такий великий обсяг інвестицій.

Проте головне, що перші кроки в розбудові «розумних мереж» уже зроблені, і цей процес не зворотний.

Олександр Голіздра

*   *   *

Матеріал розміщено згідно з пунктом 3 статті 9 Закону України №270/96-ВР від 03.07.1996 та Закону України №2849-IX від 31.03.2023 та на підставі Договору.

п.3 ст.9 Закону України №270/96-ВР від 03.07.1996: Інформаційний, авторський чи редакційний матеріал, в якому привертається увага до конкретної особи чи товару, який формує або підтримує обізнаність та інтерес глядачів (слухачів, читачів, користувачів) щодо цих особи чи товару та який розповсюджується за грошову чи іншу винагороду, повинен ідентифікуватися як реклама з дотриманням вимог цього Закону з використанням слова «реклама».