Роль вимірювальних даних і цифровізації в управлінні промисловою мікромережею
Мікромережа – це інструмент, який покликаний оптимізувати витрати на енергозабезпечення підприємства. Це відбувається, з одного боку, через ефективніше використання ресурсів власної електроенергетичної системи, включно з локальними джерелами енергії, а з іншого – через посилення результатів завдяки вмілому використанню можливостей, які створює зовнішнє середовище – у широкому розумінні енергетичний ринок. Це діяльність, реалізація якої неможлива без доступу до даних та цифровізації.
Доступ до вимірювальних даних є ключовим елементом практично на кожному етапі інвестицій у мікромережу. В інтересах інвесторів й користувачів – щоб створена інфраструктура забезпечувала прозорий і корисний доступ до даних. Тому важливо уникати помилок і прогалин у цій сфері. А можливостей для їх допущення – починаючи від планування інвестиції, її реалізації й закінчуючи багаторічною експлуатацією – може бути чимало.
Де і які дані ми використовуємо? Спробуємо навести два приклади. Вони не вичерпують теми.
Дані на етапі планування інвестиції
Першим прикладом може бути етап планування підготовки інвестиції, наприклад будівництва власного джерела відновлюваної енергії та попередньої оцінки рентабельності такого проєкту. Зазвичай відправною точкою є історичні дані про споживання енергії – скільки енергії ми споживаємо за рік, як виглядають наші добові, тижневі, місячні чи річні профілі споживання. Це дані, пов’язані з точкою приєднання нашого об’єкта до мережі, і дістати їх відносно легко. Але коли ми намагаємося з’ясувати, що саме формує ці профілі навантаження, відповідь вже не така проста. Щоб її отримати, потрібно глибше заглянути в інсталяцію – мати вимірювальну інфраструктуру хоча б на рівні головних кіл та можливість збору, запису й аналізу вимірювальних даних щодо споживання енергії.
Побудована на основі вимірювань карта розподілу потужності та споживання енергії дає нам достовірне уявлення про те, як підприємство використовує енергію. У результаті, спираючись на знання, а не припущення, можна ідентифікувати ділянки для вдосконалення та подальшої оптимізації, наприклад перенесення часу вмикання обладнання, щоб уникнути перевищення замовленої потужності.
“Побудована на основі вимірювань карта розподілу потужності та споживання енергії дає нам достовірне уявлення про те, як ми використовуємо енергію на підприємстві. Завдяки цьому — на основі знань, а не припущень — можна визначити області для вдосконалення та подальшої оптимізації, наприклад, таке переміщення моментів вмикання споживачів, щоб уникати перевищення замовленої потужності.”
Mariusz Pacan | Менеджер з розвитку промислової автоматики
Дані з фотоелектричної електростанції великої потужності
Другий хороший приклад – фотоелектрична електростанція більших масштабів, спроєктована й збудована відповідно до умов приєднання оператора системи розподілу (ОСР) та інтегрована із системою SCADA ОСР.
У такій електростанції елементи – як-от аналізатор мережі в точці приєднання, регулятор згідно з вимогами NC RfG, концентратор/телемеханіка, електрозахист, логери, інвертори та метеостанція – генерують і обробляють цифрові дані. Саме ці дані забезпечують правильну роботу електростанції. Ефективна інтеграція пристроїв ґрунтується на обміні даними. Якщо вони не будуть поєднані спільною комунікаційною мережею і не зможуть взаємодіяти, увесь процес просто провалиться.
Від такої ситуації частково захищає стандартизація протоколів обміну даними. Визначення стандартів обміну даними, застосовуваних у конкретній інсталяції, таких як, наприклад, Modbus TCP/IP, DNP3, IEC 61850, OPC UA… це лише частина завдання. Інвестори, проєктанти, виконавці та постачальники не звільняються від обов’язку виконати наступний крок – чітко визначити взаємні очікування щодо списків сигналів для окремих пристроїв, а також для цілих функціональних блоків, що формують мікромережу, таких як згадана фотоелектрична електростанція чи накопичувач енергії, який дедалі частіше її доповнює.
Свідоме управління роботою накопичувача енергії неможливе без базових балансувальних даних: інформації про виробництво енергії з ВДЕ, потреби підприємства в потужності та даних про споживання енергії з живильної мережі. І це лише частина даних, необхідних для ефективної роботи EMS системи накопичувача.
Будівництво мікромережі пов’язане з багаторівневою інтеграцією та безперервним потоком даних. Їх передача й ефективне використання є ключовими, щоб на найнижчому рівні забезпечити автономну та стабільну роботу окремих компонентів, а на вищому – уможливити їх інтеграцію та відображення у системі верхнього рівня, такій як SCADA/EMS. Така система з одного місця забезпечує огляд усієї інсталяції, полегшує поточну експлуатацію та технічне обслуговування, а доступ до поточних і архівних даних дозволяє краще координувати локальні енергетичні потоки – роботу джерел, ліній та накопичувачів – максимізуючи їхній експлуатаційний та інвестиційний потенціал.
Результатом зазвичай є збільшення автоспоживання енергії з власних відновлюваних джерел, зниження договірної потужності, усунення штрафів за перевищення потужності та покращення умов закупівлі енергії.
Залежно від системи верхнього рівня та масштабу локальної інсталяції, наступні етапи розвитку мікромережі включають подальшу інтеграцію пристроїв і мережевих сервісів, розширення алгоритмів керування та регулювання предиктивними функціями, а також інтеграцію інсталяції з енергетичним ринком – шляхом використання цінового арбітражу або участі в послугах гнучкості, що може стати додатковим джерелом доходу.
Підсумок
Вимірювальні дані та цифровізація є фундаментом сучасної електроенергетичної системи підприємств – мікромереж. Під час планування, проєктування та модернізацій у цій сфері зусилля, вкладені у забезпечення доступу до даних, пов’язаних з елементами мікромережі, завжди є вдалою інвестицією в майбутнє. Такий підхід дозволяє уникнути багатьох труднощів і забезпечує простішу, а отже дешевшу інтеграцію компонентів мікромережі – як для потреб локального управління системою, так і для її взаємодії з ширшим енергетичним ринком.
На що ще варто звернути увагу? Це питання найкраще розглядати на основі аналізу додаткових упроваджень і обміну досвідом з іншими учасниками ринку.