Введение в тематику Умного Города

Презентацию к данному разделу лекции Вы можете скачать здесь.

"Интеллектуальная сеть" – основанная на "умных технологиях", автоматически балансирующая, самоконтролирующаяся энергетическая сеть, способная принимать энергию из любого источника (уголь, солнце, ветер) и преобразовывать ее в конечный продукт для потребителей (тепло, свет, теплую воду) при минимальном участии людей. "Умные технологии" включают передовые сенсорные, коммуникационные и управляющие техники для повышения эффективности распределения и измерения газа и электричества.

Долгосрочные цели Евросоюза предусматривают:

Электрические сети должны отвечать следующим требованиям:

Гибкость в управлении

Доступность для клиентов

Надежность

Экономическая эффективность

Основными составляющими в достижении этих требований являются:

Умный учет

Интеллектуальная Сеть

Спрос и предложение / Энергоэффективность

Возможность присоединения распределенной генерации

Построение "Интеллектуальных Сетей" можно разбить на 3 этапа, осуществить которые предполагается в 2009-2020 годах.

1 этап предусматривает повышение значимости учета

2 этап является подготовкой к внедрению и использованию интеллектуальных технологий

3 этап – Интеллектуальные сети

Ключевые термины:

"Интеллектуальная сеть" – основанная на "умных технологиях", автоматически балансирующая, самоконтролирующаяся энергетическая сеть, способная принимать энергию из любого источника (уголь, солнце, ветер) и преобразовывать ее в конечный продукт для потребителей (тепло, свет, теплую воду) при минимальном участии людей. "Умные технологии" включают передовые сенсорные, коммуникационные и управляющие техники для повышения эффективности распределения и измерения газа и электричества.

Краткие итоги: рассмотрены основные положения теоретической базы.

Набор для практики

Вопросы:

Упражнения

Является ли реформа ЖКХ неотъемлемой частью преобразования ? Объясните почему.

Существующие проекты Умных городов. Часть 1

Презентацию к данному разделу лекции Вы можете скачать здесь.

Пилотные проекты по использованию "интеллектуальных сетей" появились в США, Китае, Европе. Консорциум "умных городов" Accenture стал глобальной площадкой для кооперации и продвижения "интеллектуальных технологий" путем обмена знаниями, опытом и идеями, основываясь на принципах активного действия, синергии и использования преимуществ.

К примеру, проект "Умный город – Амстердам" включает установку в домах индикаторов, отображающих исторические и фактические данные по энергопотреблению и советы по способам экономии, использование термостатов и автоматических выключателей питания вместо режимов ожидания, энергоаудит, позволяющий анализировать данные по энергопотреблению для выявления новых способов экономии энергии. "Умные" счетчики измеряют объем энергопотребления, предоставляют контроль электроэнергетическим компаниям и передают информацию конечным пользователям. Установка солнечных панелей на крышах и стенах офисных зданий снижает потребность во внешних источниках питания. Структура энергоснабжения, адаптированная под пользователя, дает возможность пользователям выбирать методы генерации энергии из ветра/воды, включая реальную поставку. Для управления городским освещением используются датчики, производится замена обычных ламп накаливания на светодиодные. В "умных" зданиях энергопотребление сокращается путем использования сенсорного включения-выключения света, климатических установок и т.д.

К умным городам так же относится и город Масдар. Новое имя в экологической тематике. Это город. Это инициатива. Это компания. И это попытка построить в пустыне мечту, эталонную среду обитания, в которой самая современная техника органично вписывается в природу. Котлованы уже видны, сваи забиты, грузовики и бульдозеры пыхтят вовсю.Город Масдар (Masdar City), чьё название по-арабски означает "источник, ключ", уже обретает свои очертания, хотя пока на месте строительства можно увидеть лишь непонятные бетонные конструкции, торчащие из песка. Инициаторы грандиозного проекта (а первую скрипку тут играет энергетическая корпорация Masdar) обещают сделать этот населённый пункт первым на планете городом с нулевым выбросом углерода и нулевыми отходами. Оригинальная архитектура, любопытные энергетические системы, футуристический транспорт (город вообще без автомобилей) — в Масдаре будет на что взглянуть.

Губернатор Белгородской области Евгений Савченко 25 марта 2009 года встретился с представителями Консорциума "умных городов" Accenture. В рамках этой встречи состоялась презентация решений "Умных городов" и обсуждение предложения о построении первого в России "Умного города" в Белгороде. Участие в проекте вместе с областной администрацией принимает филиал ОАО "МРСК Центра" - "Белгородэнерго".

В тройку городов мира, где реализуется проект "умный город", попал и российский Белгород – среднестатистический город центра России с населением около 350 тыс. человек, динамично развивающейся экономикой и постоянно растущим уровнем энергопотребления. Инициатором внедрения проекта стали администрация Белгородской области, ОАО "Холдинг МРСК" и ОАО "МРСК центра". В качестве пилотной площадки выбран филиал "МРСК центра" – "Белгородэнерго". Инициативы энергетиков нашли понимание и поддержку у губернатора Белгородской области Евгения Савченко.

Энергетики и правительство региона поддерживают тесный контакт с участниками международного консорциума "умных городов". В конце октября прошлого года топ-менеджеры ОАО "Холдинг МРСК", ОАО "МРСК центра", филиала ОАО "МРСК центра" – "Белгородэнерго" и представители областной администрации побывали в Амстердаме, где приняли участие в конференции "Сеть "умных городов". В ходе встречи специалисты энергетических компаний Москвы, Белгорода, Амстердама, Кейптауна (ЮАР), Боулдера (штат Колорадо) обменялись идеями, познакомились с последними исследованиями, а также обсудили практические решения и шаги в области внедрения интеллектуальных сетей и других интеллектуальных технологий "умного города".

Белгородский проект на сегодняшний день находится в начальной стадии реализации. В его реализации участвует Институт высоких технологий, созданный при Белгородском государственном университете.

В регионе уже используются оборудование и программные комплексы, которые являются элементами интеллектуальных сетей "умного города". Это автоматизированная система управления уличным освещением "Гелиос", вольтодобавочные трансформаторы (бустеры), автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии с интеллектуальными счетчиками "Нейрон", телемеханизированные подстанции 35–110 кВ, управление которыми происходит дистанционно из Центра управления сетями филиала ОАО "МРСК центра" – "Белгородэнерго".

Первый шаг .

"Умное освещение" – первый компонент энергосберегающей концепции. Автоматизированная система управления уличным освещением "Гелиос" позволяет контролировать состояние сетей, вести учет энергопотребления, определять количество перегоревших ламп и, кроме того, дистанционно – без выезда на объект –управлять режимами освещения с районных диспетчерских пунктов. Причем не только режимами включения электроэнергии или освещения в тот или иной промежуток времени (это могут делать многие системы), но управлять именно "частичным" освещением, то есть пофазно. Например, когда на улице начинает смеркаться, может загораться один из трех фонарей, потом – два из трех. С наступлением ночи уже горит вся линия освещения и вся улица освещается полноценно. Такой режим может быть применен в тот момент, когда на улице много людей, когда они ведут активный образ жизни, а также если в том или ином участке сети потребуется полное освещение. В ночное время система работает в дежурном режиме. Задать график работы освещения можно прямо с диспетчерского пункта, это займет всего несколько минут. Далее система сама включает и отключает освещение.

Система "Гелиос" внедрена уже не только в Белгородской области, но и в других регионах России. Она быстро монтируется, используя для своих нужд каналы сотовых операторов связи, поэтому обеспечивает малый срок окупаемости. В зависимости от региона экономия электроэнергии от внедрения системы составляет от 5 до 25%. Органы местного самоуправления, ЖКХ получают возможность контролировать свое энергопотребление, участвовать в изменении графика освещения населенных пунктов. Система не требует особых навыков и доступна рядовым сотрудникам филиалов МРСК.

Ключевые термины:

Консорциум - организационная форма временного объединения независимых предприятий и организаций с целью координации их предпринимательской деятельности.

Краткие итоги: рассмотрены существующие концепции Умных городов.

Набор для практики

Вопросы:

Упражнения

Подумайте и объясните, почему именно Белгород был выбран для перепроектирования?

Существующие проекты Умных городов. Часть 2

Интеллектуальные счетчики

"Умный учет" на основе автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) с интеллектуальными счетчиками "Нейрон" – второй проект "умного города". Эта система обеспечивает точность расчетов энергетиков с потребителями, позволяет снизить величину коммерческих потерь, дистанционно снимать показания со счетчиков, контролировать качество электроэнергии.

Главная особенность новых интеллектуальных счетчиков "Нейрон" состоит в том, что они позволяют использовать многотарифное меню и имеют двунаправленный интерфейс, то есть обеспечивают двухстороннюю связь с потребителем. На прибор учета могут выводиться сообщения, информирующие потребителя о каких-либо предполагаемых отключениях в сети, пиковых нагрузках, о задолженности и т.д. Счетчик, имеющий высокий класс точности, позволяет владельцу с помощью нажатия специальной кнопки на дисплее сосчитать количество энергии, потребленной в течение дня или ночи, узнать, какое напряжение в сети в настоящий момент, какую мощность потребляют включенные электроприборы. Прибор может отображать данные за день, неделю, месяц и т.д. Срок службы – 40 лет, проверять его работоспособность необходимо только 1 раз в 10 лет. Кроме того, такой прибор учета может выдержать большую нагрузку (50 ампер) по сравнению со счетчиками старого образца, что тоже очень важно в наше время, когда количество электроприборов в доме значительно увеличилось.

На сегодняшний день "умные" приборы учета установлены в районах индивидуальной жилищной застройки и вводных распределительных устройствах, то есть на вводах в многоквартирные дома, где они учитывают объем потребленной электроэнергии в целом по дому и в местах общего пользования. На данный момент энергетиками филиала ОАО "МРСК центра" – "Белгородэнерго" на территории области установлено уже около 20 тыс. таких счетчиков. В целом проект АСКУЭ предусматривает установку в регионе 159 тыс. современных приборов учета электроэнергии. Массовая установка "умных" приборов учета обеспечит максимальную точность расчетов с потребителями, позволит снизить коммерческие потери электроэнергии, а также даст возможность проводить постоянный мониторинг качества электроснабжения жилого фонда и получать информацию, необходимую для планирования мероприятий по снижению потерь.

Качество снабжения

Важный элемент концепции "умного города" – "умные сети", способные повышать качество электроснабжения посредством применения реклоузеров, бустеров и других современных устройств.

В холдинге МРСК в ряде распределительных сетей 10 кВ для повышения надежности электроснабжения потребителей, снижения затрат и времени на отыскание мест повреждения установлены реклоузеры. Они позволяют с точностью до метра определить разрыв в линии электропередачи. Реклоузеры объединяют в себе вакуумный выключатель и микропроцессорную релейную защиту с противоаварийной автоматикой. Они обеспечивают высокую надежность электросетей, позволяют в случае появления на линии повреждения автоматически локализовать его на небольшом участке сети. Почти любая ЛЭП, питающая трансформаторные подстанции населенных пунктов, очень разветвлена и напоминает реку с множеством притоков. При повреждении на одном коротком участке происходит отключение значительного количества потребителей. Реклоузеры в комплексе со "стреляющими" предохранителями делят ЛЭП на части, отключая только небольшой участок, на котором произошло повреждение. Таким образом, сокращается количество отключенных потребителей, время поиска повреждения, а следовательно, и время отключения потребителей.

Весной этого года устройство спасло от обесточивания половину поселка Майского в Белгородском районе. Грузовик съехал с трассы и повредил сразу несколько опор. Благодаря реклоузеру 70% потребителей, запитанных от этой линии, даже не заметили повреждений.

Специальные вольтодобавочные трансформаторы – бустеры на сегодняшний день производятся в России и применяются в сетях ОАО "МРСК центра". Устройства служат для повышения, стабилизации напряжения и увеличения пропускной способности сети 0,4 кВ. В 2009 году на территории Белгородской области введено в эксплуатацию 12 бустеров. Всего в настоящее время в регионе функционирует 30 таких устройств.

Внедрение бустеров в филиале "Белгородэнерго" началось еще в 2007 году в связи с ростом нагрузок бытовых потребителей, множественным применением современных электроприборов и увеличением их единичной мощности. Вследствие чего могло ухудшаться качество электроэнергии. Следует отметить, что затраты на установку бустеров по сравнению со средствами на строительство новых трансформаторных подстанций и линий электропередачи значительно ниже. Применение вольтодобавочных трансформаторов позволяет в кратчайшие сроки обеспечить потребителей электроэнергией, которая соответствует по величине напряжения всем требованиям нормативных документов.

В соответствии с планами реализации концепции "умных сетей" холдинг МРСК в ближайшее время сосредоточит свои усилия по интеллектуализации электроснабжения в городах Тюмень, Калининград и Сочи. По информации генерального директора ОАО "Холдинг МРСК" Николая Швеца, имеющийся опыт построения сетей с интеллектуальным профилем будет востребован при реализации программы реновации оборудования МРСК. В холдинге возлагают надежды на создание мощного центра НИОКР и развертывание системы формирования инженерно-технических кадров – как для операционных компаний, так и для разработчиков и производителей оборудования, что положительно скажется на технической модернизации всего распределительного электросетевого комплекса России.

Слежение за многокилометровыми сетями водо- и теплоснабжения, линиями электропередач, многочисленными светоточками, тепло- и газораспределительными пунктами невозможно без применения современных электронных средств контроля, управления и связи. Достижения современной науки и производства сделали доступными для массового потребителя средства автоматизированных систем управления и диспетчерского контроля. АСУ "Интелекон", разрабатываемые и изготовляемые НПП "Горизонт", используются в различных технологических схемах освещения городов, газоснабжения, водоснабжения, водоотведения, распределенных систем отопления (котельных, теплопунктов) и могут быть представлены в виде единой концепции.

Ключевые термины:

Бустер - вспомогательное устройство для увеличения силы и скорости действия основного механизма (агрегата)

Реклоузер - коммутационный аппарат наружной установки с возможностью автоматического повторного включения.

Краткие итоги: рассмотрены существующие концепции Умных городов.

Набор для практики

Вопросы:

Упражнения

Какие устройства помогают повысит качество электроснабжение и почему?

Основные функции Умного города

Презентацию к данному разделу лекции Вы можете скачать здесь.

Основные функции АСУ "Умный город" реализованы в программе верхнего уровня. К ним относятся

АСУ "Интелекон" — АСУ "Умный город"

Концепция "Умный город" объединяет многоуровневую систему сбора информации, ее обработки, и распределения по потребителям, и Систему управления и диспетчерского контроля.

При построении подобной Системы должны соблюдаться следующие условия:

Ключевые термины:

АСУ – автоматизированная система управления

Краткие итоги: рассмотрены основные функции Умного дома и условия его построения.

Набор для практики

Вопросы:

Упражнения

Какие еще функции вы бы добавили к вышеперечисленным и почему?