Темы Энергопрорыв-2018

В 2018 году темы будут одинаковыми для всех треков. Традиционно,треками конкурса «Энергопрорыв» остаются трек, связанный с построением нового формата электроэнергетики – «Технологии прорыва» и трек, направленный на более эффективное использование действующих активов и оборудования - «Улучшающие технологии». Также в 2018 году в конкурсе принимают участие талантливые школьники старших классов и студенты 1-2 курсов до 20 лет в рамках трека «Будущие энергетики».

Темы конкурса

  1. Снижение аварийности подстанций
  2. Цифровая подстанция
  3. Мониторинг и диагностика воздушных линий
  4. Microgrid vs. линии электропередач
  5. Интеллектуальный учет и расчеты электроэнергии
  6. Электротранспорт и зарядная инфраструктура

Подробнее о треках и ключевых различиях между ними для выбора трека и темы при подаче заявки

Трек «Технологии прорыва»

Направление «Технологии прорыва» призвано найти оригинальные идеи и решения по созданию энергетики нового уклада – Интернета энергии (EnergyNet), в котором интеллектуальные устройства обмениваются энергией и знаниями, торгуют друг с другом и коллективно управляют той энергосистемой, в которой находятся, ради получения наибольшей взаимной пользы для всех подключенных к такой сети потребителей и производителей. Такая энергетика нового уклада – это энергетика за рамками собственно энергетики, глубоко интегрированная с информационными системами и системами связи, с новыми видами транспорта, с рынком электронных услуг энергетическая система, неотъемлемая часть постепенно захватывающего мира машинного Интернета. Эта энергетика находит новые экономические возможности не столько в лучшей оптимизации своей работы, сколько в расширении желаний и запросов потребителей и в увеличении числа и типов «умных» устройств, подключенных к сети: новых источников генерации, накопителей электроэнергии, интеллектуальной потребляющей техники, электромобилей.

В направлении рассматриваются технические и технологические решения и инновации, коммерциализация которых станет возможной в среднесрочной перспективе, не менее чем через 3-5 лет. Темы направления связаны с ключевыми аспектами новой строящейся энергетической системы.

Трек «Улучшающие технологии»

Трек «Улучшающие технологии» нацелен на поиск оригинальных решений для существующей электроэнергетики, одновременно позволяющих существенно повысить ее эффективность по тому или иному показателю, но не приводящих к ее коренному изменению и формированию энергетики нового уклада, при этом не требующих для своей реализации перехода к этому укладу. Основным критерием оценки таких технологий, направленных на улучшение действующей сетевой энергетики, является их финансовая эффективность в условиях экономического кризиса, т.е. достижение максимально возможного полезного эффекта как можно быстрее и как можно дешевле.

В направлении рассматриваются технические и технологические решения и инновации, капитализация которых должна быть реализована в краткосрочной перспективе - до 3 лет, отвечающие требованию готовности к внедрению в современные электрические сети в России. Темы направления связаны с различными аспектами повышения эффективности работы действующей электроэнергетики и снижения стоимости владения соответствующими активами.

Трек «Будущие энергетики»

Данный трек направлен на поиск молодых команд талантливых учащихся старших классов и студентов 1-2 курсов до 20 лет. Данный трек призван привлечь молодое талантливое поколение к практической науке и сформировать будущее поколение специалистов в области электроэнергетики. По данному треку подача проекта осуществляется в упрощенном формате.

Подробнее о темах конкурса

1. Снижение аварийности подстанций

Аварийность оборудования электрических подстанций, схем выдачи мощности, трансформаторных подстанций, распределительных устройств и других объектов инфраструктуры электрических сетей остается одним из основных факторов снижения эффективности деятельности сетевых компаний и их бизнеса. Ненормативная работа оборудования и особенно выход этого оборудования из строя формирует основную долю рисков в сетевом бизнесе: риски аварий создают дополнительные затраты на функционирование аварийно-восстановительных служб и поддержание их готовности к ликвидации последствий аварий, установку и работу дополнительных или более дорогих систем РЗА, а сами аварии создают дополнительные расходы на восстановительные работы, замену оборудования, дополнительный мониторинг влияния аварийных режимов на техническое состояние неповрежденного оборудования объекта и определение ущерба от аварии. Возникают также дополнительные риски травматизма для персонала электрических сетей. Аварийные режимы негативно сказываются на техническом состоянии и сроке службы всего оборудования, зависящего и электрически связанного с вышедшим из строя элементов системы, вызывая зачастую перегрузку этого оборудования. Прямым отрицательным следствием аварийности является также снижение полезного отпуска электроэнергии и мощности, снижение качества электроэнергии и надежности электроснабжения для потребителей электроэнергии, формирование упущенной выгоды сетевых компаний. Все перечисленные факторы делают задачу снижения аварийности подстанций и других узловых объектов электросетевого комплекса принципиально важной и достаточно острой.

Предлагаемые участниками конкурса решения этой задачи должны быть очевидным образом направлены на улучшение экономических показателей деятельности сетевых компаний, связанных со снижением аварийности:

  • снижение величины и вероятности наступления рисков аварийных событий на подстанциях и других объектах сетевого комплекса,
  • снижение стоимости владения оборудованием подстанций при одновременном росте его наблюдаемости и надежности;
  • снижение сроков прохождения аварийных режимов, прекращения полезного отпуска электроэнергии, сроков ликвидации последствий аварий;
  • снижение затрат на проведение аварийно-восстановительных работ;
  • снижение затрат на поддержание аварийно-восстановительных служб в готовности к работе.

Указанные полезные для бизнеса сетевых компаний эффекты могут быть получены при помощи очень широкого набора технических решений. Это может быть оборудование для повышения наблюдаемости работы оборудования подстанций и автоматического мониторинга его технического состояния, системы предсказания рисков и вероятности наступления аварийных режимов, новые подходы к противоаварийной автоматике, в том числе снижающие нагрузку на оборудование и его ресурс в аварийных режимах, аналитические и предсказательные системы на базе искусственного интеллекта, обеспечивающие оптимизацию управления техническим состоянием оборудования, решения на базе Интернета вещей (IoT), роботизации осмотра оборудования и ликвидации последствий аварий, решения в области самовосстанавливающегося оборудования сетей, системы виртуальной и дополненной реальности для персонала аварийно-восстановительных служб и многие другие варианты решений и подходов.

Мы ждем оригинальные и эффективные предложения по снижению аварийности на подстанциях и снижению ущерба от аварийности для бизнеса сетевых компаний, в рамках которых будут продемонстрированы новые, высокотехнологичные и в то же время эффективные способы получения прямой и вполне измеримой пользы для сетевого бизнеса.

2. Цифровая подстанция

Переход на использование цифровых подстанций (ЦПС), отвечающих стандарту МЭК 61850 – магистральное направление цифровизации и технологического развития электросетевого комплекса страны. ЦПС обеспечивают принципиально новый уровень автоматизации и унификации стандартов сбора оперативных данных со всех измерительных устройств, новые подходы и логика работы РЗА, в том числе реализующая мультиагентный подход, резкое повышение наблюдаемости и возможностей автоматического мониторинга и управления техническим состоянием всего силового и коммутационного оборудования. Цифровые подстанции позволяют достичь меньшего времени и стоимости проектирования и строительства, монтажа оборудования, существенно меньшей стоимости обслуживания и полную автоматизацию всех оперативных переключений.

Для сетевых компаний цифровая подстанция – основной типовой актив будущего, и задача повышения эффективности создания и эксплуатации ЦПС оказывается одной из ключевых в деятельности на ближайшую и среднесрочную перспективу. Эта задача требует новых решений в части оборудования ЦПС, в том числе измерительного оборудования, датчиков и сенсоров, систем управления, обеспечения оперативной связи, автоматического мониторинга, самодиагностики, новых подходов к комплексу РЗА, обеспечению надежности работы с данными, их безопасности, в том числе от внешних целенаправленных воздействий, системы цифрового проектирования и управления жизненным циклом ЦПС и многие другие технические новинки.

В рамках конкурса мы ожидаем самые разнообразные новые и оригинальные решения из числа перечисленных и не только, как для высоковольтных подстанций, так и для подстанций низкого напряжения. Эти решения должны быть направлены на достижение очевидных и счетных эффектов для сетевых компаний:

  • снижение совокупной стоимости владения ЦПС на всем жизненном цикле;
  • снижение величины и вероятности наступления рисков сбоев и ненормативной работы оборудования, повышение надежности работы ЦПС;
  • снижение величины и вероятности наступления рисков внешнего вмешательства в работу ЦПС, повышение кибербезопасности их работы с приемлемыми затратами;
  • снижение сроков и стоимости проектирования, строительства, монтажа, пуско-наладки ЦПС и их оборудования;
  • снижение сроков и стоимости плановых ремонтов, замены оборудования, связанных с временным прекращением полезного отпуска электроэнергии с ЦПС, снижение потребности в обслуживании;
  • переход к эксплуатации и техническим воздействия на оборудование ЦПС по их фактическому техническому состоянию;
  • повышение эффективности использования новых возможностей ЦПС для работы всего сетевого комплекса, повышение полезной загрузки сетевых активов за счет применения ЦПС.

Достижение одного или нескольких этих эффектов, оказывающих прямое полезное воздействие на бизнес сетевых компаний, является целью потенциального внедрения тех новых технических решений, которые мы ожидаем увидеть в рамках тематики по цифровым подстанциям.

3. Мониторинг и диагностика воздушных линий

Протяженные воздушные линии электропередач (ВЛ) – самый уязвимый и незащищенный элемент инфраструктуры электрических сетей и одновременно самый тяжелый в обслуживании и эксплуатации. Воздушные линии как правило проходят по удаленным от мест проживания персонала, зачастую труднодоступным территориям, и при этом в существенно большей степени, чем любое другое оборудование, подвержены как риску аварий из-за ненормативного технического состояния, так и различным опасным природным факторам. Обледенение, сильный ветер, грозы, ледяные дожди, падение тяжелых веток и деревьев – все эти угрозы существенным образом влияют на экономику строительства и эксплуатации воздушных линий. Кроме того, именно ВЛ в наибольшей степени подвержены риску несанкционированного присоединения, также опасного для их работы и аварийности, и повышающего технические и коммерческие потери. Обслуживание ВЛ и поддержание в готовности постоянно необходимых аварийно-восстановительных бригад, необходимость частых и регулярных обходов и осмотра ВЛ формируют значительную часть OPEX всего сетевого бизнеса.

По этой причине технические решения, позволяющие осуществлять более эффективный мониторинг и диагностику состояния ВЛ, имеют насущное и очень большое значение для сетевого комплекса. Эти решения должны быть направлены на получение следующих полезных для бизнеса сетевых компаний эффектов:

  • снижение совокупной стоимости владения ВЛ на всем жизненном цикле;
  • снижение потребности в мониторинге силами персонала и снижение стоимости мониторинга и диагностики состояния ВЛ;
  • снижение величины и вероятности рисков аварийных событий на ВЛ, в том числе обусловленных природными воздействиями;
  • переход к ремонтам и замене оборудования ВЛ по их фактическому техническому состоянию;
  • увеличение скорости и точности, снижение стоимости локализации мест повреждений ВЛ в аварийных режимах;
  • снижение времени локализации и автоматического устранения аварийных режимов и их последствий;
  • снижение технических потерь на ВЛ.

Мы ожидаем в рамках этой темы оригинальные высокотехнологичные решения, связанные с роботизацией и автоматизацией мониторинга и диагностики ВЛ, применением искусственного интеллекта для этой диагностики и предсказания технического состояния и рисков аварий, оптимизации загрузки ВЛ, оптимизации деятельности обслуживающего персонала, повышения эффективности его работы за счет новых приборов, решений виртуальной и дополненной реальности и многие другие варианты решений.

4. Microgrid vs. линии электропередач

Сетевой комплекс вступает в интересную эпоху, когда задачи технологического присоединения новых потребителей и увеличения присоединенной мощности уже подключенных потребителей совсем не очевидно имеют решение, связанное со строительством и реконструкцией подстанций и линий электропередач. Создание частично или полностью автономных микроэнергосистем (microgrid) с собственными источниками энергии и/или накопителями электроэнергии становится все более реальной и эффективной альтернативой традиционным мероприятиям по реконструкции и расширению сетевого комплекса. В силу потенциальной инвестиционной привлекательности microgrid как способа решения задач технологического присоединения, а также с учетом того, что создание microgrid и автономизация потребителей стало инвестиционной альтернативой содержанию протяженной сетевой инфраструктуры, сетевые компании начинают видеть в создании таких микроэнергосистем новый разворот своего бизнеса.

Задача команд, представляющих свои решения в этой тематике, состоит в первую очередь в том, чтобы показать, как и при каких условиях их решения позволят сделать создание microgrid, в том числе систем с самостоятельной балансировкой и интеллектуальных децентрализованным управлением, более привлекательным вариантом для инвестиций сетевых компаний, чем строительство ВЛ, КЛ и подстанций. Это может касаться как решения проблемы технологического присоединения изолированных и отдаленных территорий, так и энергоснабжения городских объектов, присоединение которых осложнено плотностью застройки, стоимостью земли или другими ограничениями мегаполисов. Важно показать, что стоимость транспорта электроэнергии в таких случаях оказывается выше, чем приведенная стоимость электроэнергии для потребителей в создаваемых microgrid.

В рамках тематики будут рассматриваться различные проектные предложения и технические решения, позволяющие проектировать, создавать и эксплуатировать microgrid: оборудование и элементы микроэнергосистем, системы и платформы для децентрализованного управления ими, оборудование для эффективной интеграции microgrid с действующими сетями, обеспечивающее качество электроэнергии и надежность работы как microgrid, так и сетей, системы и оборудование, позволяющее эффективно использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и генерацию электроэнергии на базе местных ресурсов и многие другие решения. Также будут рассматриваться проектные предложения в области создания средств для построения микроэнергосистем (microgrid), в частности: возобновляемые источники энергии с улучшенными техническими показателями, технологии высоковольтного преобразовательного оборудования (энергороутер) для управления перетоками мощности в микроэнергосистемах, системы накопления электроэнергии с улучшенными техническими показателями.

5. Интеллектуальный учет и расчеты электроэнергии

Во всем мире стремительно реализуется концепция построения сетей по принципу «Smart Grid» в которой значительно повышается общая эффективность энергосистемы. В связи с этим возникает необходимость создавать системы, позволяющие объективно оценивать потребление энергоресурсов, поскольку невозможно оценить эффективность того, чего нельзя измерить. Для подсчета расхода электроэнергии требуются достоверные современные средства измерения, технологически отличные от приборов прошлых поколений.

На смену морально устаревшим приборам учета в мире приходит «интеллектуальные» системы учета энергоресурсов, способные на качественно новом уровне точности и надежности обеспечить следующий функционал:

  • измерение энергетических ресурсов в режиме квази-реального времени;
  • управление и контроль за поставкой, транспортировкой и потреблением энергоресурсов;
  • автоматизированная передача, обработка и предоставление информации о потреблении энергоресурсов;
  • формирование базы данных об энергопотреблении.

Технологии «интеллектуального» учета позволяют оценить эффективность внедрения энергосберегающих технологий, сделать прозрачными расчеты за использованные энергоресурсы, оперативно получать данные о текущем расходе электроэнергии, контролировать исправность счетчиков, осуществлять сведение баланса по группам счетчиков. Формирование глобальной базы данных по энергопотреблению, а также формирование учета электроэнергии в режиме квази-реального времени позволит сформировать новый рынок пользовательских сервисов, начиная от определения включенной нагрузки в сеть, автоматический биллинг, а также сервисы по передачи электроэнергии по принципу peer-to-peer.

В рамках тематики будут рассматриваться различные проектные предложения и технические решения, позволяющие организовать комплексные системы учета электроэнергии в режиме квази-реального времени, системы автоматического биллинга в режиме квази-реального времени системы, пользовательские сервисы на основе технологий «интеллектуального» учета электроэнергии.

6. Электротранспорт и зарядная инфраструктура

Темпы роста и внедрения различного электрического транспорта в мире приближаются к экспоненциальному, только электромобилей в мире эксплуатируется более 3 млн. с прогнозом увеличения до 5 млн. единиц к концу 2018, не говоря уже о всевозможных мелких транспортных средств (мотоциклов, гироскутеров, сигвеев, погрузчиков и т.д.). Также уже многие именитые автомобильные бренды объявили и прекращении выпуска и продажи автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, такие как Toyota, Mazda, Volvo и другие. Параллельно с этим уже 7 стран (Франция, Великобритания, Норвегия, Нидерланды, Германия, Индия, Китай) объявили об остановки продаж автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на своей территории.

Для обеспечения сохранения темпа роста электротранспорта необходимо обеспечить на таком же уровне развитие зарядной инфраструктуры для электротранспорта. Отсутствие зарядной инфраструктуры или ее низкое качество, является одним из первоочередных сдерживающих факторов электрификации транспорта в целом.

Массовое внедрение электротранспорта позволяет получить следующие эффекты:

  • снижение объемов выбросов СО2, что значительно повлияет на экологическую обстановку в городах;
  • повышения уровня городской среды за счет снижение шумового воздействия электромобилей по сравнению с традиционными автомобилями;
  • снижение стоимости владения для конечного потребителя, так как зарядка и обслуживание электротранспорта значительно ниже, чем традиционного автомобиля на полном жизненном цикле.

Также, развитие зарядная инфраструктура позволит обеспечить концепцию Vehicle-to-grid (V2G) которая позволит использовать аккумуляторные батареи, установленные на электротранспорте в контуре управления энергосистемой.

В рамках тематики будут рассматриваться различные проектные предложения и технические решения в области построения и управлении зарядной инфраструктурой электротранспорта, новые типы электротранспорта, которые могут использоваться в энергетическом комплексе, а также различный электротранспорт с улучшенными техническими характеристиками.