EN
Основные компоненты систем цифровых подстанций
Системы SCADA для управления сетью в реальном времени
Системы SCADA, что означает Система диспетчерского управления и сбора данных, составляют основу для управления сетями в режиме реального времени на умных подстанциях по всей стране. Эти системы, по сути, следят за различными частями электрической сети, собирают всевозможные данные в режиме реального времени, а затем обрабатывают эту информацию, чтобы операторы могли принимать решения с одного центрального места. Преимущества достаточно очевидны, если посмотреть, как эти технологии повышают надежность и эффективность повседневных операций. Благодаря постоянному контролю за происходящим во всей сети, проблемы выявляются гораздо быстрее. Некоторые исследования показывают, что после установки систем SCADA у компаний продолжительность перебоев в подаче электроэнергии сокращается примерно на 30%, поскольку неисправности отображаются на экранах до того, как они вызовут серьезные нарушения, и специалисты могут оперативно устранить их.
SCADA играет действительно важную роль в современных умных подстанциях, поскольку является основой систем автоматизации, которые управляют задачами передачи и распределения электроэнергии. Взаимодействуя с другими компонентами оборудования умной подстанции, эти системы обеспечивают более эффективную работу и снижают необходимость постоянного ручного вмешательства. Ознакомьтесь с опытом некоторых энергетических компаний после внедрения систем SCADA — многие отмечают улучшение показателей в целом, что означает менее частые отключения электроэнергии и более высокий уровень удовлетворенности клиентов. В конечном итоге, без надежного внедрения SCADA эффективное и бесперебойное распределение электроэнергии из этих управляющих шкафов становится намного сложнее, чем это необходимо.
Интеллектуальные электронные устройства (IED) в распределении электроэнергии
На интеллектуальных подстанциях устройства интеллектуальной электроники (УИЭ) действительно повышают уровень автоматизации и обеспечивают защиту. Речь идет о реле и измерительных приборах, которые постоянно отслеживают состояние сети и могут автоматически вмешиваться при возникновении проблем, чтобы поддерживать стабильность и безопасность всей системы. Ценность УИЭ определяется их способностью взаимодействовать с системами диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) в центральном офисе. Через эти сети передается различная важная информация, что позволяет инженерам принимать решения быстрее и более обоснованно, чем раньше. Помимо этого, постоянный поток данных способствует более эффективному распределению электроэнергии по всей сетевой инфраструктуре.
IED зарекомендовали себя неоднократно, когда речь идет об обеспечении безопасности и надежности электрических сетей. Посмотрите, что происходит, когда компании устанавливают эти современные реле в шкафы управления среднего и низкого напряжения. Количество отказов сетей резко падает — по данным некоторых отчетов, иногда до 40%. А когда что-то всё-таки идет не так, бригады могут реагировать гораздо быстрее, чем раньше. Реальные выгоды очевидны. Энергетические компании по всей стране наблюдают, как эти устройства полностью меняют подход к управлению подстанциями. Неудивительно, что многие из них активно инвестируют в модернизацию своей инфраструктуры с использованием этой технологии. В конце концов, никто не хочет, чтобы свет выключился в часы пик или чтобы оборудование вышло из строя из-за неожиданных скачков напряжения.
Оптико-волоконные коммуникационные сети
Оптико-волоконные коммуникационные сети являются фундаментальным компонентом современных интеллектуальных подстанций, предлагая значительные преимущества по сравнению с традиционными технологиями на основе меди. Эти сети превосходны в увеличении скорости передачи данных и их надежности между различными устройствами подстанции. Они также обеспечивают более высокую целостность данных, что критично для поддержания бесперебойной работы внутри умных контрольных шкафов.
Преимущества волоконно-оптических технологий для улучшения связи хорошо задокументированы в различных отраслях. Возьмем, к примеру, коммунальные предприятия, перешедшие на волоконно-оптические сети: они отмечают гораздо более высокую скорость передачи данных и значительно меньшее количество задержек при передаче информации. Благодаря этим модернизированным системам умные подстанции становятся более надежными, так как устраняются надоедливые узкие места в передаче данных, которые могут серьезно снижать эффективность электросетей и вызывать ненужные перебои в подаче энергии. По мере того как энергетический сектор продолжает стремительно меняться, применение волоконно-оптических решений уже не просто выгодно — оно становится необходимым для того, чтобы компании оставались конкурентоспособными и создавали более интеллектуальную инфраструктуру, отвечающую требованиям завтрашнего дня.
Факторы роста рынка умной инфраструктуры
Инициативы по модернизации стареющих электросетей
Сети электроснабжения, которые устаревают, вызывают реальные проблемы с подачей электроэнергии во многих регионах. Со временем изношенные сетевые системы работают хуже и чаще выходят из строя. Это сказывается как на домашних потребителях, так и на бизнесе, когда внезапно гаснет свет. Правительства и частные компании уже начали разрабатывать способы модернизации этой устаревшей инфраструктуры. Например, в Северной Америке в последнее время наблюдается тенденция к установке современных умных шкафов управления и других инновационных технологических решений. Также сюда направляются довольно значительные средства, что сулит скорое улучшение результатов. Ожидается, что такие модернизации сделают всю систему гораздо более надежной и стабильной, значительно сократив количество отключений электроэнергии по сравнению с текущей ситуацией.
Проблемы интеграции возобновляемых источников энергии
Внедрение возобновляемых источников энергии в текущие электрические сети не является простым делом. Солнечные панели и ветряные турбины производят электричество только при благоприятных условиях, что создает проблемы для поддержания стабильного уровня выработки энергии. Управление таким непредсказуемым энергоснабжением требует более интеллектуальных подстанций, способных справляться с такими колебаниями. Эти модернизированные объекты оснащены современными системами управления, которые действительно эффективны для интеграции возобновляемых источников энергии в электросеть. Они помогают сглаживать перепады при неизбежных спадах и скачках производства энергии. Хотя многие компании серьезно инвестируют в такую инфраструктуру, результаты сильно различаются в разных регионах. Некоторые регионы сообщают о значительном улучшении стабильности сети после внедрения таких изменений, тогда как другие сталкиваются с трудностями интеграции, несмотря на миллионы, потраченные на модернизацию до «умных» технологий.
Программы государственных инвестиций в умные сети
Когда речь заходит о продвижении технологий «умных» сетей, государственное финансирование играет важную роль в продвижении дел вперед. Мы наблюдали появление различных программ в разных регионах, каждая из которых направлена на модернизацию устаревшей инфраструктуры с выделением специальных средств, предназначенных именно для такого рода обновлений. Взгляните, что произошло в таких местах, как Калифорния и Техас, где внедрение «умных» сетей фактически способствовало росту числа рабочих мест и привлечению новых предприятий в город. Эти практические примеры демонстрируют, насколько важна государственная поддержка при реализации крупномасштабных изменений инфраструктуры. Большинство экспертов считают, что эта тенденция сохранится, вероятно, с еще большим объемом финансирования, направляемым в проекты «умных» сетей в ближайшие годы. Помимо улучшения системы распределения электроэнергии, такие инвестиции стимулируют развитие местной экономики, что дает нам основания быть оптимистами в отношении будущего наших энергетических систем.
Инновации в технологиях контрольных шкафов
Решения низкого напряжения против решений среднего напряжения
Шкафы управления выпускаются в различных диапазонах напряжения для применения в умных подстанциях. Шкафы низкого напряжения работают с системами ниже 1000 вольт и обеспечивают точное управление промышленным оборудованием, а также небольшими системами распределения электроэнергии. Шкафы среднего напряжения рассчитаны на напряжение от 1 кВ до примерно 52 кВ, что делает их подходящими для удовлетворения повышенных потребностей в электроэнергии на заводах и в коммунальных предприятиях. Также важно место их установки. Большинство шкафов низкого напряжения остаются внутри зданий, но шкафы среднего напряжения могут устанавливаться как внутри помещений, так и на улице — в зависимости от требований объекта. Анализ современных рыночных тенденций показывает рост интереса к вариантам среднего напряжения, поскольку они охватывают более широкий круг задач. Это побудило производителей разрабатывать более совершенные технологии управления, отвечающие реальным потребностям промышленности сегодня.
Модульные проекты шкафов внутреннего управления
Благодаря модульным проектам внутренних управляющих шкафов, подстанции получают значительное обновление, обеспечивая реальную адаптируемость и эффективность. Что делает эти проекты особенными? Они позволяют операторам настраивать и расширять оборудование по мере необходимости, обеспечивая гораздо большую гибкость при работе с постоянно изменяющимися потребностями в энергии. При интеграции этих модульных шкафов подстанции могут быстрее реагировать на изменения в моделях потребления электроэнергии и масштабировать операции вверх или вниз, не разрушая всю инфраструктуру. Опыт показывает, что использование модульных решений улучшает совместимость этих систем с уже существующим оборудованием на большинстве объектов. В конечном итоге компании экономят деньги, так как отпадает необходимость в дорогостоящих модификациях на месте. Кроме того, обновление становится намного проще и дешевле, чем попытка модернизировать устаревшее оборудование. Промышленные предприятия особенно выигрывают от такой адаптивности, поскольку их потребности в электроэнергии часто меняются в течение рабочего процесса.
Кибербезопасность в умных системах управления
Современные подстанции и системы управления обязательно должны иметь надежную защиту кибербезопасности, чтобы обеспечить безопасность и надлежащее функционирование сетей распределения электроэнергии. Поскольку технологии «умных» электросетей соединяют множество различных компонентов, это создает множество потенциальных точек проникновения для злоумышленников. Речь идет о таких вещах, как несанкционированный доступ к системам, кража конфиденциальных данных и злонамеренные инфекции вредоносного ПО, которые могут вывести из строя целые участки электросети. Эксперты отрасли предлагают несколько способов усилить защиту в шкафах управления. Они говорят о внедрении надежных методов шифрования, настройке правильных ограничений доступа и проведении регулярных, хотя и надоедливых, проверок систем. Некоторые специалисты утверждают, что инструменты обнаружения аномалий и постоянный мониторинг являются ключевыми инновациями, позволяющими выявлять угрозы на ранних стадиях, до того, как они нанесут реальный ущерб. Главное в том, что защита этих элементов инфраструктуры обеспечивает сохранность дорогостоящего оборудования и бесперебойное снабжение электроэнергией населенных пунктов. Без соблюдения хороших практик кибербезопасности наши «умные» сети просто не смогут функционировать должным образом в долгосрочной перспективе.
Региональные точки роста для модернизации электросетей
Проекты по укреплению надежности сетей Северной Америки
По всей Северной Америке в настоящее время реализуется множество проектов повышения устойчивости, направленных на укрепление электрических сетей, сталкивающихся со всевозможными проблемами в наши дни. Эти проекты можно найти по всему региону, а финансирование для них чаще всего поступает из государственных грантов, направленных на обеспечение устойчивости наших энергетических систем даже в трудные времена. Взгляните на цифры: в прошлом году объем рынка распределительных подстанций Северной Америки составил около 9 миллиардов долларов, и ежегодно он устойчиво растет, в значительной степени благодаря инвестициям в модернизацию устаревшей инфраструктуры и внедрение более совершенных технологических решений. Почему это так важно? Дело в том, что после недавних ураганов и зимних штормов, а также постоянных опасений относительно кибератак на критическую инфраструктуру стало ясно, что обеспечение устойчивости электросетей стало приоритетом номер один. Возьмем в качестве примера Alabama Power, которая недавно объявила о планах строительства новой передающей подстанции, что показывает, как компании обращаются к передовым технологиям не только для повышения эффективности, но и для обеспечения бесперебойного энергоснабжения, когда стихия проявляет свою ярость.
Быстрая урбанизация в Азиатско-Тихоокеанском регионе требует
В настоящее время в Азиатско-Тихоокеанском регионе наблюдается очень быстрое урбанизационное развитие, что создает серьезное давление на электросети и системы распределения по всей области. Города продолжают расти стремительными темпами, что вынуждает правительства пересматривать подходы к обеспечению энергетических потребностей всех новых жителей, переселяющихся в городские центры. Большинство законодателей сейчас сосредоточены на двух основных направлениях — модернизации устаревшей инфраструктуры и внедрении «умных» панелей управления, которые, как предполагается, позволяют все функционировать лучше и равномернее распределять электроэнергию. Достаточно взглянуть на происходящее в таких местах, как Китай и Индия, где в последнее время было сделано значительных инвестиции в технологии «умных» подстанций в рамках более широких проектов модернизации сетей, специально направленных на преодоление этого всплеска городского роста. При этом происходящее — это не только решение сегодняшних проблем, но и подготовка к будущим вызовам, чтобы система не оказалась парализованной при следующем скачке спроса на электроэнергию.
Энергетический переход к возобновляемым источникам энергии в Европе
Способ получения энергии в Европе быстро меняется, поскольку страны отказываются от ископаемого топлива в пользу возобновляемых источников энергии. Сетевые системы требуют значительных обновлений, чтобы справиться с этими изменениями, что означает необходимость по-новому взглянуть на старые конфигурации и внедрить более интеллектуальные технологические решения. По всей Европе различные программы работают над тем, чтобы должным образом подключить ветряные фермы и солнечные панели к основным линиям электропередачи, а также разрабатывают так называемые умные сети, которые обеспечивают более эффективное управление электроэнергией. Государственная поддержка через финансирование и регуляторные изменения способствовала созданию реального импульса для этих новых технологий. Этот процесс соответствует климатическим целям ЕС, установленным несколько лет назад, и способствует улучшению не только транспортировки энергии, но и увеличению доли чистой энергии в нашей повседневной жизни, превращая устойчивое развитие из отдаленной мечты в текущую реальность.
Прогнозы на будущее и вызовы отрасли
6.2% CAGR прогнозируется до 2032 года
Оборудование для умных подстанций, по прогнозам, должно расти примерно на 6,2% в год до 2032 года. Несколько факторов способствуют этому росту. Увеличение численности населения означает возрастающую потребность в мощностях для производства электроэнергии. В то же время, в целом наблюдается устойчивый прогресс в технологиях, таких как автоматизированные системы и цифровое управление. Производители и инвесторы уже наращивают усилия, чтобы получить свою долю этого растущего рынка. Компании, которые сосредоточены на улучшении распределительных шкафов и систем умного управления, имеют хорошие шансы выйти вперед в становящемся все более конкурентным секторе. Каждый, кто серьезно настроен сохранять актуальность, должен обратить внимание на то, как все эти элементы взаимосвязаны, если он хочет, чтобы его бизнес продолжал устойчиво расти в долгосрочной перспективе.
Анализ затрат и效益 ретрофит-проектов
Модернизация старых подстанций с применением современных интеллектуальных технологий неизбежно связана с определенными затратами, однако со временем она приносит реальную пользу. Первоначальные вложения идут на приобретение нового оборудования и установку сложных программных систем, которые обеспечивают более эффективную работу, увеличивают срок службы и повышают надежность. Мы наблюдали множество реальных примеров, когда компании осуществляли такие инвестиции и впоследствии экономили средства, при этом значительно сокращая количество поломок оборудования. Например, недавние проекты по модернизации низковольтных и средневольтных систем управления на нескольких промышленных объектах. Для тех, кто рассматривает возможность аналогичных модернизаций, стоит тщательно проанализировать все цифры. Сравните размер первоначальных выплат с суммой предполагаемой экономии в будущем. Грамотный анализ покажет, оправданы ли инвестиции в каждом конкретном случае, и поможет избежать напрасной траты ресурсов на решения, которые не обеспечивают заявленных результатов.
Обучение персонала для цифровых подстанций
Переход на цифровые подстанции означает, что работникам необходимо проходить соответствующее обучение для работы со всеми этими технологиями «умных» сетей. В настоящее время многие компании предлагают специализированные обучающие курсы и программы сертификации, которые обучают специалистов работе с такими устройствами, как внутренние панели управления и современные цифровые инструменты мониторинга, которые мы видим повсюду. Технологии развиваются так быстро, что компании просто не могут позволить своим сотрудникам отставать. Работникам необходимо регулярно проходить обучение работе с самым современным оборудованием и программным обеспечением, а также получать практический опыт выполнения задач по техническому обслуживанию, обеспечивающих бесперебойную работу систем. В перспективе организации, которые инвестируют в программы постоянного обучения, будут находиться в более выгодном положении, когда появляются новые технологии. В конце концов, никто не хочет, чтобы его команда лихорадочно пыталась наверстать упущенное, в то время как конкуренты остаются на шаг впереди в этой быстро меняющейся среде «умных» сетей.
