Сегодня в промышленности на смену обычным сетям, распределяющим электроэнергию, приходят активные энергетические комплексы DER – системы, распределяющие энергоресурсы в точном соответствии со спросом. Бережливый подход ещё недавно был характерен для развитых западных стран. Например, Германия, Дания и Нидерланды тратили в 2,5 раза меньше энергии на доллар ВВП по сравнению с Россией и Узбекистаном.
Теперь такие системы внедряются и в России. Модель управления активным энергокомплексом DER, разработанная коллективом учёных Высшей школы экономики и управления ЮУрГУ Ириной Соловьевой, Анатолием Дзюбой и Александром Семиколеновым, по оценкам позволит одному из заводов Пермского края потенциально экономить на расходе энергии 184 миллиона рублей в год.
Обычно промышленные заводы приобретают газ непосредственно у «Газпрома» – в местных отделениях «Газпроммежрегионгаз» или на Санкт-Петербургской товарно-сырьевой бирже. Кривые спроса на газ определяются множеством факторов. Например, метеорологическими, если на газе работают отопительные котлы. Или загрузкой производства в течение суток, в будни и в выходные дни, включением или выключением вспомогательного оборудования. Понятно, что, когда в осенне-зимний период спрос на газ повышается из-за наступления холодов, растет и цена на него.
Как правило, поставщик и потребитель согласуют лимит, при превышении которого газ оплачивается по более высоким тарифам. Они тоже зависят от сезона: допустим, если превышение произошло вне отопительного сезона – с 15 апреля по 15 сентября, то газ при превышении лимита будет стоить на 10 % дороже, а с 15 сентября по 15 апреля – на 50 %.
Как учесть все тонкости и не переплачивать? Учёными ВШЭУ ЮУрГУ была разработана система ключевых факторов спроса комплекса DER на газ и на её основе модель управления DER с почасовым планированием потребления. Кстати, можно скорректировать и графики работы самого производственного оборудования. В результате удаётся оптимально подстраиваться и под ценовую динамику газового рынка, и выбирать подходящие лимиты, планировать объёмы закупок.
Результаты были апробированы на одном из заводов Пермского края, который занимается механической обработкой и сборкой изделий для нефтегазового сектора. Завод потребляет как электроэнергию, так и газ, притом как для производственных, так и для бытовых нужд (отопление).
До внедрения модели, разработанной в ЮУрГУ, заводу необходимо приобрести и установить комплекс распределенной выработки электроэнергии DER, работающий на газе мощностью 4000 кВт.
Ученые подсчитали, что в результате внедрения DER c реагированием на спрос, предприятие получит возможность сократить потребление электроэнергии на 17 %, или на 5 485 000 рублей в месяц, расходы на газ могут быть снижены на 19 %, или на 8 000 000 рублей в месяц.
В итоге для промышленного предприятия, потребляющего до 14 МВт электроэнергии, установка небольшой распределенной системы генерации DER мощностью 4 МВт позволит снизить общее потребление энергии на 19 %, и таким образом экономить более 160 миллионов рублей в год, окупив при этом инвестиционные затраты на установку DER.
Описанную выше и другие модели управления спросом на энергоресурсы в промышленности были внедрены на таких предприятиях, как ПАО «Ижнефтемаш» и Ижевский завод пластмасс.
Коллектив учёных ВШЭУ ЮУрГУ под руководством Ирины Соловьевой и Анатолия Дзюбы запатентовал модель управления комплексом активного энергораспределения с реакцией на спрос и опубликовал о ней статью в международном журнале «Устойчивость» (Sustainability), входящем в индекс Scopus.