Стандартизация и съвместимост на интелигентните мрежи

В момента в световен план се наблюдава тенденция към дигитализация и автоматизация на различни сектори на индустрията, сред които и енергетиката. Разработват се множество различни устройства, решения и системи, които да се използват при изграждането на интелигентни енергийни мрежи, които навлизат на различни нива на електрическите системи. Във връзка с оптималното използване на това разнообразие от нови технологии е необходимо утвърждаването на определени общи стандарти, за да се гарантира тяхната оперативна съвместимост, т. е. способността на всички компоненти в една интелигентна система да работят заедно и да обменят данни, които са необходими за функционирането им.

Различни европейски организации и институции на Европейския съюз работят по създаването на стандарти, на рамки за стандартизация и методологии за тестването на оперативната съвместимост на различни интелигентни компоненти. Тези усилия са важни за съставянето на общи насоки, от които да се възползват при взимането на решения както потребителите на интелигентни мрежи, така и инвеститорите, които трябва да изберат кои проекти за разработване на интелигентни технологии за енергетиката да подкрепят.

Текст: списание Енергия

Въвеждането на по-активни преносни, разпределителни и захранващи системи като интелигентните енергийни мрежи е от голямо значение за европейския вътрешен пазар на енергия. Тенденцията към намаляване на производството на въглеродни емисии, комбинирана със значително повишаване на ефективността при потреблението на електроенергия, ще мотивира клиентите да използват повече електрозахранващата система. През последните години в Европа се увеличават по брой, участници и обхват инициативите, свързани с интелигентните енергийни мрежи. Но от десетилетие насам въвеждането на тези мрежи на европейско ниво се извършва фрагментирано и не нараства така, както се очакваше.

Основните причини са несигурността относно реакцията на потребителите, новите модели на пазара на дребно, бизнес моделите за инвестиране, необходимостта от инвестиции в световен мащаб и до известна степен от нужните технологии. Понастоящем развитието на интелигентните енергийни мрежи в страните членки се осъществява с различна скорост и с различна цел и е базирано на различни стандарти. Днес повече от всякога един общ вътрешен пазар изглежда крайно необходим за извличане на пълния потенциал на интелигентните енергийни мрежи в Европа и за заемането на водеща световна позиция по отношение на следващото поколение енергийни услуги. Вече в много части от съществуващите мрежи и свързаната инфраструктура са налични интелигентни елементи. Разликата между една днешна енергийна мрежа и една от интелигентните мрежи на бъдещето се състои главно в способността на мрежата систематично и активно да се справя ефикасно с по-високо ниво на сложност.

Една интелигентна енергийна мрежа използва иновативни продукти и услуги заедно с интелигентен мониторинг, контрол, комуникация и самовъзстановяващи се технологии. Редица правителства разглеждат технологиите за интелигентни енергийни мрежи все повече като стратегическа инфраструктурна инвестиция, която ще създаде възможности за техния икономически просперитет и ще им помогне да постигнат своите цели за редуциране на въглеродните емисии. Към момента няма утвърдени стандарти за интелигентни енергийни мрежи. Международни агенции като Международната електротехническа комисия (International Electromechanical Commission - IEC) и Институтът на инженерите по електротехника и електроника (Institute of Electrical and Electronic Engineers - IEEE), заедно с ЕС са разработили стандарти, чиято цел е да подпомогнат отделните страни при разработването на собствени такива.

Работна група за интелигентни енергийни мрежи 

Работната група за интелигентни енергийни мрежи е създадена от Европейската комисия през 2009 г. с цел да дава съвети по въпроси, отнасящи се до използването и развитието на интелигентни енергийни мрежи. Тя се състои от пет експертни групи, които се съсредоточават върху специфични области. Тяхната работа спомага за формирането на политиките на ЕС относно интелигентните енергийни мрежи. Днес ключовите предизвикателства при използването на такива енергийни системи са на първо място от регулаторно естество, на второ засягат разработването на подходящи стандарти, а на трето - поддържането и пускането в употреба на подходяща инфраструктура, както и координиране и разпространение на изводите от натрупания досега опит. Това изисква подкрепата на законодатели и регулатори, които да предоставят рамка от стимули, критерии и задължения, отнасящи се до инвестициите в интелигентни енергийни системи. Експертната Група 1 е създадена през 2009 г., за да изследва услугите и операциите, които интелигентните мрежи изпълняват, и как те могат да донесат ползи на енергийните системи и техните потребители. Успешното използване на тези мрежи зависи от техническите стандарти и разпоредби, които са създадени, за да дадат възможност за оперативна съвместимост на системите и технологиите в границите на една среда от интелигентни мрежи.

Тази експертна група дава указания как да се осигури оперативна съвместимост, свързаност и максимална функционалност на компонентите и процесите за предоставяне на услуги чрез интелигентни мрежи. През периода 2017 г. - 2018 г., съгласно своите договорени правомощия, групата работи по формата на данните и процедурите за достъп и обмяна на данни за електричество и за газ, със задачата да събира информация и да проучва начините, по които да се осъществи сближаване на практиките в ЕС. Това проучване е базирано върху работа, извършено по-рано от експертната група, разработила доклад за личните енергийни данни (My Energy Data - MED), публикуван на 22 април 2016 г. с цел разглеждане на някои от наличните инициативи за достъп и управление на данни в областта на електроразпределението, за да идентифицира възможните пречки пред контролирания достъп и управлението на данни и да изследва на ниво ЕС потенциала и обхвата за една възможна индустриална инициатива при общ формат за обмен на енергийни данни.

Тестване на дигиталната оперативна съвместимост на мрежата

Очакваните ползи, произтичащи от интелигентните мрежи, не могат да се осъществят без гарантиране на подходящи нива на оперативна съвместимост, т. е. способността участниците в интелигентните мрежи, компонентите и приложенията да работят заедно, обменяйки данни и информация. Очаква се електрическата мрежа от следващо поколение да интегрира оперативно съвместими технологии, особено в сферите на енергетиката, транспорта, информацията и комуникациите, с цел да повиши надеждността, достъпността и устойчивостта на мрежовите и пазарните операции. Така например бързото зареждане се очертава като предпочитан избор на потребителите на електромобилен транспорт. Номиналната мощност на бързите зарядни устройства, очакваното им използване през пиковите часове, тяхното групиране и оперативна съвместимост пораждат сериозни опасения.

От една страна стандартите са необходими за качеството на електрозахранването, особено заради хармоничните изкривявания, които се появяват при използването на силови електронни устройства, свързани към големи товари. От друга страна заради тези, които инвестират в такива съоръжения, трябва да бъдат разгледани размерите и ограниченията на дизайна. Все още липсва унифициран подход към една европейска рамка за разработване на спецификации за тестване на оперативната съвместимост. За тази цел в лабораториите на Съвместния изследователски център на европейската комисия (JRC) за интелигентни електрически системи и оперативна съвместимост, тази съвместимост на дигиталната мрежа е систематично тествана и количествено измерена чрез осъществяването є в реални условия. Създаването на интегрирана разпределена лаборатория ще улесни моделирането, тестването и оценяването на електрозахранващите системи отвъд капацитета на всеки отделен обект, предоставяйки възможност за дистанционен достъп до софтуера и оборудването навсякъде в ЕС.

Мандат за интелигентните енергийни мрежи

Целта на Мандата за интелигентните енергийни мрежи е да бъдат разработени или обновени набор от стандарти за съвместимост в обща европейска рамка, според която да бъдат интегрирани разнообразни технологии за дигитални изчисления и комуникации, електрически архитектури и свързаните процеси и услуги, които ще постигнат оперативна съвместимост. Ще се даде възможност или ще се улесни реализирането в Европа на различни услуги и функционалности на интелигентните енергийни мрежи от високо ниво, дефинирани от Работната група за интелигентни енергийни мрежи, които ще бъдат достатъчно гъвкави, за да се приспособят към бъдещото развитие на технологиите. Автоматизацията на сгради, индустрии, уреди и домове е извън обхвата на този мандат, но тяхното взаимодействие с интелигентни мрежи и свързаните услуги се отнасят към него.

Мандатът ще отговори на техническите и организационни нужди за устойчива съвременна Информационна сигурност на интелигентните мрежи (Smart Grid Information Security - SGIS), Защита на личните данни и неприкосновеността на личния живот (Data protection and privacy - DPP), които да позволят събиране, използване, обработване, съхранение, предаване и изтриване на цялата информация, която трябва да бъде защитена, от всички участници. Това ще даде възможност за извършването на услуги чрез информационната и комуникационната система на интелигентната мрежа, която е защитена в рамките на критичната инфраструктура на преносните и разпределителните мрежи, както и в границите на свързаните съоръжения, например сгради и зарядни станции. Това трябва да бъде извършено по начин, който е съвместим със съответните законови изисквания, т. е. защита на личните данни и неприкосновеност на личния живот, метрология и ежедневни бизнес операции. По този начин се гарантира, че са защитени правата на всички потребители, включително на тези, които са уязвими.

Стандарти на ЕС за интелигентни мрежи

Наборът от стандарти, създадени в следствие на Мандата за интелигентни енергийни мрежи, обхваща около 23 типа интелигентни енергийни мрежи и повече от 500 референтни стандарта от над 50 различни институции. Предназначението му е да опише съвкупността от европейски и/или международни стандарти и да направи по-лесни решенията за оперативна съвместимост. Освен това той осигурява на всеки потребител на интелигентни мрежи ръководство за подбор, което, в зависимост от набелязаната система и избраното ниво от системата (компонентни, комуникация и т. н.), ще определи най-подходящите стандарти, които да бъдат взети предвид.

По този начин предложената рамка трябва да помага на страните членки на ЕС, на собствениците на интелигентни енергийни мрежи и на други заинтересовани страни да вземат решения за интелигентните мрежи съобразно собствените си изисквания и имайки предвид специфичните национални законодателства и местни обстоятелства. В следствие на Мандата са разработени няколко методологии, засягащи интелигентните мрежи и тяхната стандартизация. Целта е периодично да се оценява отново и да се обновява наборът от стандарти въз основа на новите изисквания на пазара и новите постижения в стандартизирането. Методологията трябва да поддържа и подпомага други групи по стандартизация с лесно приложими методи и да осигурява инструменти за идентифициране и структуриране на изискванията за нови стандарти за интелигентни мрежи и да предоставя рамка за тяхното разработване и представяне.

Лаборатория за оперативна съвместимост на интелигентните мрежи

Интелигентните домовете се разрастват и изграждат интелигентни общини и интелигентни райони, дори интелигентни градове. В бъдеще хората ще живеят в една интелигентна дигитална екосистема, в която виртуални електрически централи ще свързват устойчиви енергийни системи, където електрически автомобили ще могат да се използват като интелигентни акумулаторни батерии и гражданите не само ще консумират, но и ще произвеждат енергия. За да се постигне тази интелигентна екосистема, всички системи трябва да могат да комуникират помежду си, т. е. необходимо е те да бъдат оперативно съвместими. Гражданите трябва да могат да разберат дали уредите, които те купуват, са съвместими.

Инвеститори и производители също се нуждаят от гаранция, за да решат дали да влагат средства и усилия в разработването на определени продукти и да създават нови компоненти. Института по енергия Petten, част от Съвместния изследователски център (JRC), предлага на заинтересованите страни лаборатория, в която да се установи нивото на оперативната съвместимост в интелигентни домове и общини, като така се насърчава приемането на една обща методология за провеждането на такива тествания. Работата се извършва съвместно с други отдели на JRC, които подкрепят оперативната съвместимост на интелигентните енергийни мрежи и електрическите автомобили. С тези действия JRC допринася за осъществяването на политики на ЕС, които са насочени към прехода към чиста енергия и дигитализация на енергетиката.

Лабораторията за оперативна съвместимост на интелигентните енергийни мрежи в JRC Petten има ясната цел да насърчи оперативната съвместимост на дигиталната енергетика при взаимодействието между интелигентните домове и интелигентните мрежи. За тази цел лабораторията тества оперативната съвместимост на решенията, разработвани както от участници в пазара, така и от изследователски проекти. Тя насърчава използването на обща методология за тестване на оперативна съвместимост, базирана на рамката, създадена от европейските служби по стандартизация CEN, CENELEC и ETSI. Лабораторията работи по общи инициативи съвместно с други европейски лаборатории и изследователски центрове, както и с европейски участници от различни сектори на европейската индустрия. Също така тя разпространява резултатите от кампаниите за тестване.