В Санкт-Петербурге создается образ новой энергосистемы

Современный облик электроэнергетики складывался на протяжении десятилетий, но мир меняется, в нашу жизнь приходят новые технологии. Чтобы определить, какой станет энергетика в будущем, «Россети» открыли в Санкт-Петербурге первую в России Интеллектуальную лабораторию цифровых сетей. О возможностях проекта «Ъ-Науке» рассказала сама компания, а также ее партнеры по рынку.

Лаборатория на Неве

Санкт-Петербург — родина отечественной электроэнергетики. Здесь работали Василий Петров, открывший явление электрической дуги, изобретатель лампы накаливания Александр Лодыгин, выдающийся инженер и один из авторов плана ГОЭЛРО Генрих Графтио, многие другие ученые и исследователи. А также в Северной столице проводились первые опыты электрического освещения, была основана старейшая российская энергокомпания.

Поэтому есть нечто символичное в том, что именно в этом городе создана Интеллектуальная лаборатория цифровых сетей (ИЛЦС). Строительство комплекса заняло почти два года, инвестиции в проект превысили 3 млрд руб.

«Лаборатория позволяет проводить сложнейшие исследования: тестировать цифровые системы, оценивать влияние электромагнитного излучения и солнечной радиации. Кроме того, здесь можно испытывать оборудование в экстремальных режимах. Достижение технологического суверенитета — это не только импортозамещение, но и разработка прорывных технологий. Проект в первую очередь ориентирован на решение этой задачи»,— отметил глава группы «Россети» Андрей Рюмин на церемонии открытия ИЛЦС.

Прежде всего речь идет о финальном звене цепочки электроснабжения — распределительных сетях, оказывающих большое влияние на жизнь населения, развитие социальной сферы, малого и среднего бизнеса. Именно здесь применение инноваций может дать максимальный эффект. Причем не только в плане создания новых услуг, но и с точки зрения повышения надежности электроснабжения, что особенно важно на фоне растущих климатических и технологических вызовов.

Полигон с цифровым двойником

ИЛЦС занимает площадь более 8 га, включает семь лабораторий и специализированных центров. Один из них — центр комплексных испытаний. Он предназначен для исследования режимов работы электросетей.

На заре эры электричества системы энергоснабжения были просты: генерирующая установка, потребитель и связывающая их линия электропередачи (ЛЭП), длина которой исчислялась метрами. Сегодня сеть даже одного энергорайона похожа на гигантскую паутину — это тысячи километров ЛЭП, сотни энергообъектов и потребители, для которых электричество давно уже стало не просто привычным явлением, а жизненной необходимостью.

Существует множество версий того, как будет выглядеть энергосистема будущего, но весь мир сходится во мнении, что она будет характеризоваться более широким распространением распределенной генерации (в том числе на основе ВИЭ — возобновляемых источников), накопителей, «умных» потребителей, высокоавтоматизированных сетей и цифровых технологий.

Любое вмешательство в сложившуюся систему несет риски. Особенно если речь идет о применении нового оборудования, например, малых солнечных станций, которые могут стоять на крыше каждого дома. Или электромобилей, которые могут быть подключены к сети, но работать в «обратном» режиме — выдавать энергию в пиковые часы нагрузок, выступая в роли своеобразных «батареек». Так уже делают в Китае.

Чтобы определить, что из всего этого получится, в ИЛЦС был создан самый мощный в России комплекс моделирования энергосистем в режиме реального времени с возможностью создания цифровых двойников электросети в масштабе до 35 тыс. узлов. Это полностью отечественная разработка, превосходящая мировые аналоги.

Президент группы компаний «РТСофт» Ольга Синенко считает, что ИЛЦС может стать уникальным полигоном для моделирования городских энергосистем будущего. Она много лет работает в СИГРЭ — крупнейшей международной научно-технической ассоциации в электроэнергетике и сейчас возглавляет одно из исследовательских направлений в российском национальном комитете этой организации.

Помимо этого, в ИЛЦС есть испытательная сеть 35/10/0,4 кВ с собственной подстанцией 110 кВ. Сеть построена с широчайшими возможностями по изменению топологии, расширению и подключению нового оборудования. В ней применены как традиционные, так и цифровые измерительные трансформаторы, реализована возможность проведения опытов реальных коротких замыканий — как однофазных, так и многофазных, металлических или через имитацию сопротивления дуги.

Специально для испытательного центра впервые в России применен четырехквадрантный усилитель большой мощности на 120 кВА. Он позволяет имитировать подключение к энергосистеме любой требуемой нагрузки или генерации — в том числе таких, которые зачастую оказывается невозможно смонтировать на полигоне «в металле» по экономическим или техническим причинам.

«Созданная лаборатория отличается своей интегральностью и экосистемностью, позволяя полностью закрыть вопросы развития новых цифровых технологий в рамках концепции "Умный город". Открываются новые возможности по решению сопутствующих задач: от испытания и создания силового оборудования до вторичного оборудования и вопросов кибербезопасности»,— говорит Ольга Синенко.

От ВИЭ до информационной безопасности

Одно из важных направлений работы лаборатории — климатические испытания. В ИЛЦС применяется камера со встроенным имитатором солнечного света, которая позволяет проводить тесты на искусственное старение солнечных панелей.

В Центре распределенной генерации и инновационных потребителей будут исследоваться технологии ВИЭ, накопления электроэнергии, зарядной инфраструктуры для электромобилей. Среди прочего он оснащен собственной солнечной электростанцией на 100 кВт и зарядными станциями мощностью до 180 кВт.

Сотрудники Центра коммуникационных решений тестируют и исследуют технологии передачи данных, например, LoRa (маломощная передача данных на большие расстояния с низким энергопотреблением) и WiMAX (высокоскоростная связь с широким покрытием), а также протоколы передачи данных (в том числе стандарт МЭК 61850, протоколы MMS, GOOSE, SV— базовые протоколы систем релейной защиты, автоматики и АСУ ТП).

«На современных высокоавтоматизированных энергообъектах технологические задачи мониторинга, управления и защиты неразрывно связаны с телекоммуникационными. Под телекоммуникационными имеются в виду задачи организации связи между устройствами, контроля состояния локальной вычислительной сети и трафика, предоставления доступа авторизованным пользователям и другие подобные вопросы. Это приводит нас к необходимости перехода к комплексному тестированию и рассмотрению объекта испытания как единого программно-аппаратного комплекса, включающего в себя глубоко связанные процессы технологического управления и коммуникационного обеспечения»,— поясняет значение этого направления заместитель директора департамента по НИОКР компании «Прософт-Системы» Ильяс Хусяинов.

В состав лаборатории входит также центр, где проводятся испытания электромагнитной совместимости оборудования. Это крайне важно, ведь все приборы и элементы инфраструктуры электросети не должны создавать друг для друга недопустимых помех.

«Стандарты в этой области сегодня не соответствуют эксплуатационной действительности и требуют модернизации. До сих пор не было установок, которые способны воспроизводить реальные эксплуатационные воздействия для испытания оборудования на электромагнитную совместимость»,— рассказал глава группы «Таврида Электрик» Сергей Бензорук.

Еще один специализированный центр в составе ИЛЦС занимается вопросами информационной безопасности. Он предназначен для испытаний программного обеспечения, которые проводятся по методикам Федеральной службы по техническому и экспортному контролю РФ — от анализа кода до имитации проникновения в систему (так называемые «пентесты»). В состав этого центра входит учебный класс для подготовки специалистов по кибербезопасности. Кроме всего прочего, здесь предусмотрено моделирование хакерских атак с отработкой противодействия.

Кстати, образовательная функция в самом широком понимании — также задача лаборатории. «Здесь созданы все условия для студентов, а также есть возможность проводить экскурсии и лекции для детей. Это говорит о том, что сегодня "Россети" занимаются воспитанием своих будущих специалистов, стараются заинтересовать молодежь»,— отметил на церемонии открытия ИЛЦС губернатор Санкт-Петербурга Александр Беглов.

Возможности для всего сектора

«Наша лаборатория — это первая площадка на территории Российской Федерации, объединяющая в себе возможности для исследования существующих и перспективных технологий в электроэнергетике. Важная особенность — возможность комплексного и всестороннего тестирования технологий генерации и распределения электрической энергии, как на уровне сетевой компании, так и на уровне потребителя»,— говорит руководитель ИЛЦС Антон Петров.

По словам управляющего директора компании «Росатом Автоматизированные системы управления» Евгения Дорофеева, для рынка важно, что в ИЛЦС в комплексе можно проводить не только аттестационные испытания, но и проверки на информационную безопасность продукции.

«Слово "интеллектуальная" в названии лаборатории в полной мере соответствует ожиданиям компаний, готовящихся к поставке новейших цифровых решений. Это могут быть как новые программные продукты для управления электрическими сетями, так и программно-аппаратные комплексы подстанций, основанные на современных протоколах обмена информацией»,— приводит примеры эксперт.

«Несмотря на значительное количество реализованных проектов и проведенных исследований, для их систематизации и внедрения в жизнь в российской энергетике не хватало собственного единого центра компетенций, особенно в вопросах развития распределительных сетей»,— соглашается с ним заслуженный энергетик РФ Сергей Шумахер.

Следуя этой логике, лабораторию изначально создавали не только для собственных нужд группы «Россети», но и в расчете на работу с партнерами. Причем в данном случае речь идет не только о российских коллегах.

Антон Петров рассказывает, что во время последнего ПМЭФ в ИЛЦС побывало сразу несколько зарубежных делегаций. «Мы открыты к диалогу и считаем, что приоритетными задачами для нас являются продвижение услуг лаборатории и помощь отечественным производителям в доступе их оборудования на зарубежные рынки»,— говорит он.

Лабораторное импортозамещение

ИЛЦС позволит существенно повысить уровень отечественных исследований, уверен генеральный директор компании «ИНБРЭС» Иван Плотников. «Для нас, как для разработчика и производителя инновационного оборудования и ПО, благодаря запуску этой лаборатории появляется возможность проведения полного перечня испытаний, в том числе оценки защищенности от киберугроз»,— говорит он. Это нужно и для усовершенствования имеющихся технических решений, создания новых безопасных импортонезависимых технологий.

ИЛЦС расширила возможности российских энергетиков и положила конец зависимости от зарубежных исследовательских площадок. «Еще 10 лет назад значительную долю электрооборудования приходилось закупать за рубежом,— вспоминает директор Фонда энергетического развития Сергей Пикин.— Соответственно, тестирование этого оборудования и все разработки также велись в других странах».

Сейчас доля импорта радикально сократилась — российские производители оборудования создают собственные аналоги, разрабатывают свою компонентную базу. «Лаборатория позволит проводить испытания этой продукции в различных режимах. Раньше такой возможности просто не было»,— резюмирует эксперт.

«Вот конкретный пример: в 2021 году мы проводили испытания на соответствие реализации поддержки сервисов стандарта МЭК 61850 в Нидерландах. Теперь подобные тесты мы в полном объеме можем проводить в ИЛЦС»,— говорит Ильяс Хусяинов.

«Лаборатория позволит сделать рывок на пути к достижению технологического суверенитета Российской Федерации и обеспечить высокий уровень качества испытаний оборудования вне зависимости от его происхождения и без необходимости полагаться на результаты сертификации и испытания зарубежных лабораторий»,— уверена Ольга Синенко.

Что касается дальнейшего развития проекта, то руководитель ИЛЦС Антон Петров говорит о возможном создании специализированной лаборатории для приборов учета электроэнергии. Однако в целом, отмечает он, все перспективные задачи на несколько лет вперед были учтены изначально, поэтому более корректно говорить об уточнении приоритетов с учетом сформированного портфеля заказов и запросов рынка.

Ольга Грибова