3 ноября 2016 г.
J’son & Partners Consulting представляет краткие результаты исследования основных тенденций российского рынка интеллектуальных приборов и систем учета энергоресурсов в
Одной из основных задач, стоящих перед энергетическим комплексом всего мира, является разработка принципиально новых подходов к модернизации и инновационному развитию отрасли, направленных на повышение надежности и качества снабжения, создание возможностей для активного взаимодействия между генерацией и потребителями энергии, расширению возможностей по управлению потреблением, а также массовому внедрению экологически безопасных энергетических технологий.
Указанные подходы сформулированы в виде концепции Smart Grid («интеллектуальные сети») и в последние годы получили активный толчок к развитию в странах Западной Европы, Северной Америки, Азии.
Важным компонентом технологий Smart Grid является интеллектуальный учет энергоресурсов, в первую очередь электроэнергии.
Определения: Smart Grid, смарт-счетчики, АИИС КУЭ
Smart Grid («интеллектуальные сети электроснабжения») — это модернизированные сети электроснабжения, которые используют информационные и коммуникационные сети и технологии для сбора информации об энергопроизводстве и энергопотреблении, позволяющей автоматически повышать эффективность, надёжность, экономическую выгоду, а также устойчивость производства и распределения электроэнергии.
Технологические решения Smart Grid могут быть разделены на пять ключевых областей:
- измерительные приборы и устройства, включающие, в первую очередь, smart-счетчики и smart-датчики;
- усовершенствованные методы управления;
- усовершенствованные технологии и компоненты электрической сети: гибкие системы передачи переменного тока FACTS, сверхпроводящие кабели, полупроводниковая, силовая электроника, накопители;
- интегрированные интерфейсы и методы поддержки принятия решений, технологии управление спросом на энергию, распределенные системы мониторинга и контрол), распределенные системы текущего контроля за генерацией, автоматические системы измерения протекающих процессов, а также новые методы планирования и проектирования как развития, так и функционирования энергосистемы и ее элементов;
- интегрированные средства коммуникации.
Смарт-счетчики (интеллектуальные счетчики) энергоресурсов — разновидность усовершенствованных приборов учета, снабжённых коммуникационными средствами для передачи накопленной информации посредством сетевых технологий с целью мониторинга и осуществления расчётов за коммунальные услуги.
Термин «интеллектуальный счётчик», как правило, относился к счётчикам электроэнергии, однако в последнее время также применяется к средствам измерения других потребляемых ресурсов: природного газа, тепла и воды.
АИИС КУЭ — Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учёта электроэнергии.
АИИС КУЭ представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих дистанционный сбор, хранение и обработку данных об энергетических потоках в электросетях. АИИС КУЭ необходима для автоматизации торговли электроэнергией и также выполняет технические функции контроля за режимами работы электрооборудования.
Иерархическая система, представляющая собой техническое устройство, функционально объединяющее совокупность измерительно-информационных комплексов точек измерений, информационно-вычислительных комплексов электроустановок, информационно-вычислительного комплекса и системы обеспечения единого времени, выполняющее функции проведения измерений, сбора, обработки и хранения результатов измерений, информации о состоянии объектов и средств измерений, а также передачи полученной информации в интегрированную автоматизированную систему управления коммерческим учётом на оптовом рынке электроэнергии в автоматизированном режиме.
Основные глобальные тенденции развития технологий Smart Grid и смарт-учета энергоресурсов
Анализ передовых мировых практик, проведенный J’son & Partners Consulting, позволяет сделать вывод о том, что активное развитие современных технологий учета энергоресурсов позволяет:
- вывести на принципиально новый уровень качество сбора и анализа данных об энергопотреблении потребителей;
- повышает эффективность оперативного управления энергетическими активами;
- способствует активному вовлечению потребителей энергии в процессы регулирования собственного энергопотребления.
А также является важным инструментом для повышения общей энергоэффективности экономики.
Рынок технологий Smart Grid в мире находятся на этапе становления. При этом непрерывно продолжающееся развитие и модернизация энергетической инфраструктуры в каждом регионе имеет свои особенности и подходы.
В последние годы к осуществлению программ и проектов в направлении Smart Grid, охватывающих широкий спектр проблем и задач, приступило подавляющее большинство индустриально развитых государств, а также многие развивающиеся страны.
Наиболее масштабные программы и проекты в этом направлении разработаны и осуществляются в США, Канаде и странах Евросоюза, а также Китае, Южной Корее и Японии. Принято решение о реализации аналогичных программ и проектов в ряде других крупных государств (Индия, Бразилия, Мексика).
В частности, к 2020 г. Китай предполагает достичь уровня оснащенности современными системами учета энергоресурсов в
Например, в качестве одной из основных задач энергетической политики стран ЕС, определенных в «Директиве по электроэнергии», является оснащение к 2020 году не менее 80% потребителей «интеллектуальными» измерительными системами.
Обязательства стран-участников по определению плана внедрения «умных» счетчиков создают необходимый импульс по развертыванию программ развития Smart-систем в Европейском Союзе. В частности:
- Франция: издание директивы по интеллектуальным счетчикам в сентябре 2010 г., которая поручает установку 95% интеллектуальных счетчиков к 2016 году;
- Германия: закон от января 2010 г., который ставит условием установку Smart-счетчиков в новые здания, реконструируемые, или по требованию потребителя;
- Великобритания: правительство поручило осуществить внедрение интеллектуальных счетчиков между 2012 и 2020 гг.;
- Испания: Королевский декрет 1110/2007 и Приказ министра 2860/2007 обязывает к 31 декабря 2018 г. заменить все электромагнитные счетчики электроэнергии на интеллектуальные.
Таким образом, прогнозируется, что мировой рынок систем смарт-учета энергоресурсов как важного компонента технологий Smart Grid в среднесрочной перспективе продолжит демонстрировать устойчивый рост. При этом ключевыми факторами, способствующими глобальному росту спроса на системы смарт-учета энергоресурсов, будут являться высокие темпы роста этого рынка в странах ЕС, Китае и США.
Основные интерфейсы передачи данных для систем интеллектуального учета энергоресурсов
Информационная сеть Smart Grid объединяет множество технических элементов и узлов.
В домене потребителей электроэнергии такими элементами являются смарт-счетчики, электрические приборы, системы аккумулирования энергии, электротранспорт, а также объекты распределенной генерации.
В домене передачи и распределения энергии элементами информационной системы являются блоки измерения фаз, контроллеры подстанций, объекты распределенной генерации, системы аккумулирования энергии.
В операционном домене элементами информационной системы являются SCADA-системы.
В свою очередь, каждый из вышеперечисленных доменов может состоять из своих подсетей, что делает общую архитектуру сети весьма сложной. При этом одним из ключевых компонентов данной информационной системы является безопасность хранения и передачи данных.
В соответствии с общепринятыми подходами за рубежом, IP (Internet Protocol) — сети являются ключевым элементом информационных систем Smart Grid. К преимуществам использования IP-протоколов следует отнести широкую распространенность данной технологии, наличие значительного числа уже разработанных отраслевых стандартов, значительное число разработанных соответствующих программных продуктов.
Кроме того, решения, построение на принципах IP, обладают хорошей масштабируемостью, что позволяет включать в информационную систему значительное число элементов сети (смарт-счетчиков, домашних приборов и т.д.).
Важную роль в формировании перспектив мирового рынка смарт-учета играет унификация интерфейсов передачи данных от первичных приборов учета к концентраторам и от концентраторов — к системе обработки данных.
В странах ЕС наибольшее распространение получили интерфейсы передачи данных при помощи GSM/GPRS каналов, PLC- и радиоканалов. Ниже приведены ключевые интерфейсы связи, используемые в системах смарт-учета энергоресурсов в странах ЕС.
Ключевые задачи, решаемые стейкхолдерами при внедрении систем интеллектуального учета энергоресурсов
Реализация национальных стратегий в сфере развития технологий Smart Grid и смарт-учета в различных странах мира преследует достижение ряда ключевых целей.
Для энергокомпаний ключевыми преследуемыми целями развития технологий Smart Grid являются:
- снижение потерь энергоресурсов;
- повышение своевременности и полноты оплаты за потребляемые энергоресурсы;
- управление неравномерностью графика электрической нагрузки;
- повышение эффективности управления активами энергокомпаний;
- повышение качества интеграции объектов возобновляемой генерации и распределенной генерации в энергосистему;
- повышение надежности функционирования энергосистемы в случае возникновения аварийных ситуаций;
- повышение визуализации работы объектов энергетической инфраструктуры.
Ключевыми решаемыми задачами потребителей энергоресурсов при внедрении технологий Smart Grid являются:
- улучшение доступа потребителей к энергетической инфраструктуре;
- повышение надежности энергоснабжения всех категорий потребителей;
- повышение качества энергоресурсов;
- создание современного интерфейса взаимодействия потребителей энергии с ее поставщиками;
- возможность для потребителя выступать в качестве полноправного участника энергетического рынка;
- расширенные возможности для потребителей по управлению энергопотреблением и снижению уровня платежей за потребленные энергоресурсы.
Правительства и регуляторы энергетической отрасли путем развития технологий Smart Grid стремятся достичь следующих целей:
- повышение уровня удовлетворенности потребителей энергии качеством и стоимостью энергоснабжения;
- обеспечение устойчивого экономического положения предприятий энергетической отрасли;
- обеспечение модернизации основных фондов энергетической отрасли без существенного повышения тарифов.
Международные отраслевые примеры эффективности применения интеллектуальных систем учета
Экономическая эффективность реализации проектов в сфере систем интеллектуального учета подтверждена значительным количеством реализованных проектов в этой сфере.
Их анализ, проведенный консультантами J’son & Partners Consulting, применительно к странам ЕС, и сопоставление затрат и выгод от внедрения систем интеллектуального учета на примере электроэнергии позволяет сделать следующие выводы:
- удельные затраты на оснащение 1 точки учета существенно варьируются в разрезе стран ЕС и составляют от 94 до 766 Евро/точку учета (за время службы прибора);
- удельные выгоды от оснащения 1 точки учета также существенно варьируются в разрезе стран ЕС и составляют от 77 до 654 Евро/точку учета (за время службы прибора);
- Для большинства проанализированных стран совокупные выгоды от внедрения смарт-учета электроэнергии превышают совокупные затраты.
В сегменте смарт-учета природного газа оцениваемое снижение его потребления за счет реализации указанных проектов составляет
Наибольшие совокупные выгоды от реализации проектов в сфере смарт-учета природного газа прогнозируются в Австрии (1400 млн Евро) и Испании (1050 млн Евро).
Реализация проектов по совместному внедрению смарт-учета природного газа и электроэнергии запланирована в таких странах ЕС, как Ирландия, Нидерланды, Великобритания.
Совокупные выгоды от внедрения таких систем смарт-учета для указанных стран оцениваются до 27 млрд Евро, снижение потребления энергии в зависимости от страны оценивается в
Предпосылки для внедрения интеллектуальных систем учета энергоресурсов в России
Проблема повышения энергоэффективности российской экономики является одной из наиболее актуальных задач. Реализуемая в Российской Федерации политика, направленная на повышение энергетической эффективности национальной экономики, предусматривает комплексную модернизацию электроэнергетической инфраструктуры страны. В связи с этим важную роль играют процессы оснащения всех категорий потребителей современными решениями в сфере учета энергоресурсов.
Принятие Правительством ряда последовательных решений и, в частности, в жилищно-коммунальном хозяйстве, способствовали существенному росту рынка приборов учета за последние годы.
В России сформированы хорошие предпосылки для развития интеллектуальных систем учета энергоресурсов. Однако указанные проекты, за исключением сегмента учета электроэнергии, пока что не получили массового распространения.
В наибольшей степени современные системы внедряются в РФ в сегменте учета электроэнергии.
По состоянию на июнь 2016 г. в РФ внедрено 6099 систем АИИС КУЭ.
В стоимостном выражении российский рынок АИИС КУЭ в
Отраслевая структура реализации проектов в сфере внедрения АИИС КУЭ характеризуется доминированием объектов электросетевого комплекса в структуре продаж.
В сегменте учета тепловой энергии возможность дистанционного снятия показаний приборов учета имеется примерно у половины эксплуатируемого в РФ парка счетчиков.
В то же время в сфере интеллектуального учета природного газа и воды в последние годы реализовано относительно небольшое число проектов.
Основные выводы: перспективы внедрения систем интеллектуального учета энергоресурсов в России
Одним из ключевых направлений повышения эффективности использования энергии является оснащение потребителей современными системами учета электроэнергии. Начиная с 2005 г., в России отмечался устойчивый рост производства и потребления электросчетчиков. Ключевыми категориями объектов-потребителей приборов учета электроэнергии являются:
- индивидуальные жилые дома и квартиры;
- многоквартирные жилые дома;
- объекты электроэнергетической инфраструктуры;
- объекты коммерческой недвижимости;
- объекты промышленности;
- объекты бюджетной сферы.
Другим важным направлением являются системы учета тепла. Россия обладает развитой системой централизованного теплоснабжения. В стране эксплуатируется свыше 52 тыс. изолированных систем теплоснабжения. Кроме крупных ТЭЦ общего пользования, в стране эксплуатируется большое число ТЭЦ промышленного назначения, тысячи котельных и миллионы индивидуальных теплогенераторов (индивидуальных бытовых котлов, печей).
Среднесрочные перспективы российского рынка водосчетчиков в значительной мере будут определяться мерами государственной поддержки проектов в сфере развития приборного учета энергоресурсов. И хотя на сегодняшний день проблема оснащения приборами учета воды в сфере жилищно-коммунального хозяйства в значительной мере снята, но до сих пор остается проблема внедрения интеллектуальных систем автоматического учета в потребительском сегменте.
Оснащение потребителей приборами учета природного газа является важным направлением повышения эффективности использования энергии в сфере ЖКХ, промышленности, коммерческом секторе. Несмотря на высокую долю природного газа в топливно-энергетическом балансе страны, указанный сегмент рынка характеризуется значительным потенциалом роста, в первую очередь ввиду недостаточной степени оснащения газосчетчиками объектов жилищно-коммунального сектора. По данным Росстата, удельный вес жилой площади жилого фонда, оборудованного природным газом, в стране составляет около 70%, что открывает огромный потенциал для развития интеллектуальных систем учета.
Перспективы развития российского рынка решений для интеллектуального учета энергоресурсов определяются достаточно широким спектром факторов, среди которых следует выделить:
- текущий уровень внедрения приборов учета современных типов, позволяющих использовать их в многоуровневых системах диспетчеризации;
- темпы дооснащения потребителей общедомовыми приборами учета энергоресурсов в соответствии с требованиями ФЗ-261;
- динамика финансирования региональных программ энергосбережения;
- динамика объемов нового жилищного и коммерческого строительства;
- динамика объемов капитального ремонта многоквартирного жилого фонда;
- стоимость технологических решений в сфере смарт-учета, предлагаемых на рынке РФ;
- уровень тарифов на энергоресурсы;
- разработка и реализация целевых программ, пилотных проектов в сфере внедрения решений смарт-учета;
- адаптация существующих технических отраслевых стандартов к внедрению интеллектуальных систем учета энергоресурсов.
Для оценки среднесрочных перспектив развития российского рынка технологий смарт-учета компанией J’son & Partners Consulting были сформулированы три возможности развития рынка: базовый, оптимистический и пессимистический сценарии.
В основе сценарных допущений рассматриваются следующие факторы:
- прогнозируемые сроки завершения оснащения всех многоквартирных домов общедомовыми приборами учета;
- степень проникновения смарт-учета на рынок в различных сегментах учета рынка энергоресурсов;
- темпы роста жилищного строительства в РФ и некоторые другие.
С учетом принятых в исследовании J’son & Partners Consultingсценарных допущений предполагается, что степень проникновения современных интеллектуальных средств учета электроэнергии на российском рынке к 2020 г. может составить, в зависимости от сценария, от 10% до 40%. При этом ключевой потенциал роста рынка заключается в использовании решений АИИС КУЭ на объектах жилого фонда.
К 2020 г. спрос на интеллектуальные приборы учета электроэнергии в рамках рассматриваемых сценариев развития рынка может составить от 0,7 до 3,0 млн. шт.
В сегменте учета тепловой энергии степень проникновения современных интеллектуальных средств учета на рынке РФ к 2020 г. может составить в зависимости от сценария от 60% до 100%. Наиболее перспективным направлением будет являться внедрение многоуровневых систем диспетчеризации показаний общедомовых приборов учета тепловой энергии на многоквартирном жилом фонде, а также решения в сфере диспетчеризации теплосчетчиков, установленных на локальных теплоснабжающих объектах. Прогнозируемый спрос на интеллектуальные приборы учета тепловой энергии к 2020 г. в рамках рассматриваемых сценариев развития рынка может составить от 238 до 510 тыс. шт.
Темпы развития современных средств учета воды в России в период до 2020 г. в рамках выполненных сценарных допущений будут менее значительными по сравнению с сегментами учета электрической и тепловой энергии. Ключевыми сдерживающими факторами для развития указанного рынка будут являться длительные сроки окупаемости подобных проектов, а также распространение на рынке более дешевых товаров-заменителей — традиционных крыльчатых счетчиков.
Прогнозируемая степень проникновения современных интеллектуальных средств учета воды на рынке РФ к 2020 г. может составить в зависимости от сценария от 15% до 40%. Наиболее перспективным направлением будет являться внедрение многоуровневых систем диспетчеризации показаний общедомовых приборов учета воды на многоквартирном жилом фонде, а также у крупных промышленных потребителей.
Оцениваемый в рамках рассматриваемых сценариев спрос на интеллектуальные счетчики воды к 2020 г. может составить от 2,2 до 6,0 млн. шт.
Основным перспективным направлением внедрения средств интеллектуального учета природного газа в РФ до 2020 г. будет являться внедрение систем АСКУГ у различных категорий потребителей, в первую очередь на объектах многоквартирного жилого фонда.
Степень проникновения современных счетчиков природного газа на рынке РФ к 2020 г. может составить в зависимости от сценария от 9% до 25%, а спрос на интеллектуальные приборы учета газа (интегрированные в системы АСКУГ) к 2020 г. может варьироваться в пределах от 202 до 593 тыс. шт. в год.
Анализ перспектив внедрения интеллектуальных счетчиков и систем учета, проведенный J’son & Partners Consulting, показал, что для российских изготовителей и разработчиков систем сфера распределения энергоресурсов и ЖКХ открывает огромные возможности по развитию широкого спектра ИТ услуг и массовых сервисов для конечных потребителей по контролю и экономному использованию электроэнергии, тепла, воды и газа.
Источник: J’son & Partners Consulting