Смена парадигмы управления электроэнергетическими системами

  • Сергей Викторович Подковальников
Ключевые слова: электроэнергетические системы, трансформации, тенденции, системы управления, функционирование, развитие, централизованно-распределённые структуры, активный энергетический комплекс

Аннотация

Статья посвящена трансформации современных электроэнергетических систем и их свойств с преобразованием в перспективе в централизованно-распределённые киберфизические системы за счёт повышения роли микроэнергосистем (активных энергетических комплексов), включающих распределённые энергоресурсы (в том числе электрогенерацию, системы хранения энергии, активные потребители), и широкомасштабной цифровизации. Выполнен анализ систем управления функционированием и развитием электроэнергетических систем в условиях их инновационно-технологической и организационно-структурной трансформации. Рассмотрены общие принципы, модели и национальные практики оперативно-диспетчерского управления и планирования развития энергосистем в разных странах мира, включая Россию. Показано, что требуется дальнейшая модернизация систем управления функционированием и развитием электроэнергетических систем с учётом мировых тенденций формирования нового облика электроэнергетических систем в виде централизованно-распределённых структур, в том числе в России.

Биография автора

Сергей Викторович Подковальников

доктор техн. наук, зам. директора, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутск, Россия; spodkovalnikov@isem.irk.ru.

Литература

1. Концепция «Цифровая трансформация 2030». М.: ПАО Россети, 2018, 31 с.
2. Muhanji S.O., Schoonenberg W.C.H., Farid A.M. Transforming the Grid’s Architecture. Enterprise Control, the Energy Internet of Things, and Heterofunctional Graph Theory. – IEEE Power and Energy Magazine, 2019, vol. 17, No. 5, pp. 71–81, DOI:10.1109/MPE.2019.2921744.
3. Воропай Н.И., Осак А.Б. Электроэнергетические системы будущего. – Энергетическая политика, 2014, № 5, с. 60–63.
4. Системные исследования в энергетике: энергетический переход / Под ред. Н.И. Воропая и А.А. Макарова. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2021, 594 с.
5. Есяков С.Я. и др. Предложения по созданию целостной системы управления функционированием и развитием электроэнергетики России. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2019, № 1(52), с. 30–33.
6. Martini P.D. Operational Coordination Architecture: New Models and Approaches. – IEEE Power and Energy Magazine, 2019, vol. 17, No. 5, pp. 29–39, DOI: 10.1109/MPE.2019.2921740.
7. Федеральный закон от 26.03.2003 № 35-ФЗ (ред. от 02.11.2023) "Об электроэнергетике".
8. Системный оператор Единой энергетической системы. О компании [Электрон. ресурс], URL: https://www.so-ups.ru/about/ (дата обращения 05.01.2024).
9. Михаленко О.И. Активные энергетические комплексы – новая отраслевая и правительственная инициатива, направленная на упорядочение отношений сетей и распределённой генерации. – РУМ, 2020, № 1(591), с. 8–16.
10. Oren S.S. Ensuring Generation Adequacy in Competitive Electricity Markets. California: University of California Energy Institute, Energy Policy and Economics, 2003 [Электрон. ресурс], URL: https://oren.ieor.berkeley.edu/pubs/adequacy.pdf (дата обращения 05.01.2024).
11. Moreno R. et al. Auction Approaches of Long-Term Contracts to Ensure Generation Investment in Electricity Markets: Lessons from the Brazilian and Chilean Experiences. – Energy Policy, 2010, No. 38, pp. 5758–5769, DOI:10.1016/j.enpol.2010.05.026.
12. Joskow P.L. Lessons Learned from Electricity Market Liberalization. – The Energy Journal, Special Issue, 2008, vol. 29 (2), pp. 9–42, DOI:10.5547/ISSN0195-6574-EJ-Vol29-NoSI2-3.
13. Caramanis M.C., Bohn R.E., Schweppe F.C. Optimal Spot Pricing: Practice and Theory. – IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1982, vol. 101(9), pp. 3234–3245, DOI:10.1109/TPAS.1982.317507.
14. Final Report of the Sector Inquiry on Capacity Mechanisms. Brussels: European Сommission, 2016, 212 p.
15. Simoglou C.K., Biskas P.N. Capacity Mechanisms in Europe and the US: A Comparative Analysis and a Real-Life Application for Greece. – Energies, 2023, 16(2): 982, DOI: 10.3390/en16020982.
16. Беляев Л.С. и др. Системный подход при управлении развитием электроэнергетики. Новосибирск: Наука, 1980, 240 с.
17. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 17.11.2008 г. № 1662-р о «Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 г.».
18. Волкова Е.Д. и др. Система и проблемы управления развитием электроэнергетики России. – Проблемы прогнозирования, 2012, № 4, с. 53–64.
19. Системный оператор Единой энергетической системы. Планирование развития энергосистем [Электрон. ресурс], URL: https://www.so-ups.ru/future-planning/ (дата обращения 05.01.2024)
20. Подковальников С.В., Хамисов О.В., Семёнов К.А. Концептуально-методологические и прикладные вопросы обоснования развития электроэнергетических систем в современных условиях. – Известия РАН. Энергетика, 2022, № 5, с. 3–21.
21. Neftegaz.ru. Договоры о предоставлении мощности [Электрон. ресурс], URL: https://neftegaz.ru/tech-library/economy/147940-dogovor-postavki-moshchnostey-dpm/ (дата обращения 05.01.2024).
22. Постановление Правительства РФ № 89 от 24.02.2010 «О некоторых вопросах организации долгосрочного отбора мощности на конкурентной основе на оптовом рынке электрической энергии (мощности)».
23. Постановление Правительства РФ № 738 от 07.12.2005 «О порядке формирования источника средств на оплату услуг по формированию технологического резерва мощностей по производству электрической энергии и финансирования объектов по производству электрической энергии в целях предотвращения возникновения дефицита электрической мощности».
24. Беляев Л.С. Проблемы электроэнергетического рынка. Новосибирск: Наука, 2009, 296 с.
25. Frankl P. Energy System Debate: What Lies Ahead for the Future. – IEEE Power and Energy Magazine, 2019, vol. 17 (2), DOI:10.1109/MPE.2018.2884118.
26. Федеральный закон от 11.06.2022 № 174-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об электроэнергетике» и отдельные законодательные акты Российской Федерации».
---
Работа выполнена в рамках проекта государственного задания (№ FWEU-2021-0001) программы фундаментальных исследований РФ на 2021–2030 гг.
#
1. Kontseptsiya «Tsifrovaya transformatsiya 2030» (The Concept of "Digital Transformation 2030"). M.: PAO Rosseti, 2018, 31 p.
2. Muhanji S.O., Schoonenberg W.C.H., Farid A.M. Transforming the Grid’s Architecture. Enterprise Control, the Energy Internet of Things, and Heterofunctional Graph Theory. – IEEE Power and Energy Magazine, 2019, vol. 17, No. 5, pp. 71–81, DOI:10.1109/MPE.2019.2921744.
3. Voropay N.I., Osak A.B. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy Policy), 2014, No. 5, pp. 60–63.
4. Sistemnye issledovaniya v energetike: energeticheskiy perekhod (Systemic Research in the Energy Sector: Energy Transition) / Ed. by N.I. Voropay and А.А. Makarov. Irkutsk: ISEM SО RАN, 2021, 594 p.
5. Esyakov S.Ya. et al. Elektroenergiya. Peredacha i rasprede-lenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2019, No. 1(52), pp. 30–33.
6. Martini P.D. Operational Coordination Architecture: New Models and Approaches. – IEEE Power and Energy Magazine, 2019, vol. 17, No. 5, pp. 29–39, DOI: 10.1109/MPE.2019.2921740.
7. Federal'nyy zakon ot 26.03.2003 № 35-FZ (red. ot 02.11.2023) "Ob elektroenergetike" (Federal Law No. 35-FZ dated 03/26/2003 (as amended on 11/22/2023) "On Electric Power Industry").
8. Sistemnyy operator Edinoy energeticheskoy sistemy. O kompanii (The System Operator of the Unified Energy System. About the Company) [Electron. resource], URL: https://www.so-ups.ru/about/ (Date of appeal 05.01.2024).
9. Mihalenko O.I. RUM – in Russ. (RUM), 2020, No. 1(591), pp. 8–16.
10. Oren S.S. Ensuring Generation Adequacy in Competitive Electricity Markets. California: University of California Energy Institute, Energy Policy and Economics, 2003 [Electron. resource], URL: https://oren.ieor.berkeley.edu/pubs/adequacy.pdf (Date of appeal 05.01.2024).
11. Moreno R. et al. Auction Approaches of Long-Term Contracts to Ensure Generation Investment in Electricity Markets: Lessons from the Brazilian and Chilean Experiences. – Energy Policy, 2010, No. 38, pp. 5758–5769, DOI:10.1016/j.enpol.2010.05.026.
12. Joskow P.L. Lessons Learned from Electricity Market Libe-ralization. – The Energy Journal, Special Issue, 2008, vol. 29 (2), pp. 9–42, DOI:10.5547/ISSN0195-6574-EJ-Vol29-NoSI2-3.
13. Caramanis M.C., Bohn R.E., Schweppe F.C. Optimal Spot Pricing: Practice and Theory. – IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1982, vol. 101(9), pp. 3234–3245, DOI:10.1109/TPAS.1982.317507.
14. Final Report of the Sector Inquiry on Capacity Mechanisms. Brussels: European Сommission, 2016, 212 p.
15. Simoglou C.K., Biskas P.N. Capacity Mechanisms in Europe and the US: A Comparative Analysis and a Real-Life Application for Greece. – Energies, 2023, 16(2): 982, DOI: 10.3390/en16020982.
16. Belyaev L.S. et al. Sistemnyy podhod pri upravlenii razvitiem elektroenergetiki (A Systematic Approach to Managing the Development of the Electric Power Industry). Novosibirsk: Nauka, 1980, 240 p.
17. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 17.11.2008 g. № 1662-r (Decree of the Government of the Russian Federation No. 1662-r dated 17.11.2008).
18. Volkova E.D. et al. Problemy prognozirovaniya – in Russ. (Forecasting Problems), 2012, No. 4, pp. 53–64.
19. Sistemnyy operator Edinoy energeticheskoy sistemy. Planirovanie razvitiya energosistem (The System Operator of the Unified Energy System. Planning the Development of Energy Systems) [Electron. resource], URL: https://www.so-ups.ru/future-planning/ (Date of appeal 05.01.2024)
20. Podkoval'nikov S.V., Hamisov O.V., Semyonov К.А. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Energy industry), 2022, No. 5, pp. 3–21.
21. Neftegaz.ru [Electron. resource], URL: https://neftegaz.ru/tech-library/economy/147940-dogovor-postavki-moshchnostey-dpm/ (Date of appeal 05.01.2024).
22. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 89 ot 24.02.2010 (Decree of the Government of the Russian Federation No. 89 dated 02/24/2010).
23. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 738 ot 07.12.2005 (Resolution of the Government of the Russian Federation No. 738 dated 07.12.2005).
24. Belyaev L.S. Problemy elektroenergeticheskogo rynka (Problems of the Electric Power Market). Novosibirsk: Nauka, 2009,
296 p.
25. Frankl P. Energy System Debate: What Lies Ahead for the Future. – IEEE Power and Energy Magazine, 2019, vol. 17 (2), DOI:10.1109/MPE.2018.2884118.
26. Federal'nyy zakon ot 11.06.2022 № 174-FZ (Federal Law No. 174-FZ dated 06/11/2022)
---
The work was carried out within the framework of the state assignment project (no. FWEU-2021-0001) of the fundamental research program of the Russian Federation for 2021–2030.
Опубликован
2024-01-25
Раздел
Статьи