Концепция НТИ.EnergyNet

Рабочие материалы

Холкин Дмитрий Владимирович,

со-руководитель рабочей группы EnergyNet,

директор Проектного центра развития инноваций

Фонда «Центр стратегических разработок»

Цели НТИ – сформировать условия для глобального

технологического лидерства компаний РФ на новых рынках

2

«На основе долгосрочного прогнозирования необходимо понять, с какими задачами

Россия столкнется через 10-15 лет, какие передовые решения потребуются для того,

чтобы обеспечить национальную безопасность, качество жизни людей, развитие

отраслей нового технологического уклада» (Послании к Федеральному собранию

Президента России Владимира Путина, 4 декабря 2014 года)

EnergyNet – новые рынки в сфере электроэнергетики

3

Энергетика нового поколения =

+ распределенные (в т.ч. мобильные) энергетические объекты

+ интеллектуальное управление

+ новая экономика и новые бизнес-модели (динамичное тарифообразование, малые

частные инвестиции, p2p, микрорынки, …)

Вызов №1: инвестиционное бремя поддержания/развития

инфраструктуры

4 *Разработано с использованием материалов Фонда стратегического развития энергетики «Форсайт»

К 2035 году в России может сложиться неконкурентоспособная цена на

электроэнергию при наличии относительно дешевого топлива!

* *

Энергостратегия-2035: $0,5 - $0,7 трлн. инвестиций => 40-50% рост цены на э/э

Факторы удорожания мощности: • Большие расстояния – для подключения и обеспечения 1 кВт мощности требуется в 2-4

раза больше инфраструктуры, чем в Европе

• Высокая стоимость капитала – примерно в 1,5-2 раза выше чем в Европе и США

• Высокая стоимость строительства

Имеется потенциал повышения эффективности использования существующей

мощности

Вызов №2: новый спрос

5

Цифровой спрос (повышенные требования к качеству и надежности энергоснабжения, связанные с обеспечением работы цифровых систем и точных производств) – только в США свыше 30% к 2030 г., в развитых странах – 10-20%

Новая мобильность – электромобили, беспилотные летательные аппараты:

Мировой рынок AeroNet к 2035 г. достигнет $300-400 млрд. Россия может занять до 40% рынка

Мировой рынок AutoNet к 2035 г. ~$3 трлн.

Энергообеспечение гаджетов, сенсоров, датчиков, актуаторов (Internet of Things)

Освоение территорий, в которых использование традиционной инфраструктуры не эффективно

Другие рынки, рассматриваемые в рамках НТИ, выставляют к

энергетике новые требования по доступности, качеству и надежности

Вызов №3: изменение поведения потребителей

6

1. Интерактивность и увеличение участия

в энергетических сервисах

2. Активность потребителей в генерации

энергии и влияние на решения по

планированию развития генерации

3. Динамичное поведение, на основе

изменения цены на энергию

4. Отношения провайдер-клиент более

ориентированы на специфические цели

клиентов по управлению энергией (с

учетом аналитики о потреблении)

5. Изменение модели поведения под

воздействием новых ценностей

(энергоэффективность, экологичность)

Потребители становятся все более активными и для этого

сформировались необходимые технологические предпосылки

Скромный энтузиаст

(готовы к инициативам, но ограничены в

действиях)

Партнер в энергетике

(имеют конкретные цели и потребности по

управлению энергией)

Пассивный потребитель

(не готовы к инициативам и ответственности)

Энергетический эпикуреец

(высокий уровень потребления без

готовности к управлению) Тех

но

ло

гич

ес

кая

го

то

вн

ос

ть

к

уп

рав

ле

ни

ю э

не

рги

ей

Располагаемый доход от

управления энергией

НИЗКИЙ ВЫСОКИЙ

НИ

ЗК

АЯ

В

ЫС

ОК

АЯ

*Разработано с использованием материалов IBM Institute for Business Value

«Стройная», активная, адаптивная энергетика – ответ на вызовы

7

Точно знать

• Интеллектуальный учет

• Контроль состояния оборудования

• Цифровая модель (оптимизация ресурсов, планирование развития)

Сбалансировано строить

• Эффективное сочетание большой и распред. энергетики

• Эффективное использование ко-генерации

Лучше управлять

• Распределенное интеллектуальное управление

• Самодиспетчирование, самовосстановление, самоинжиниринг

• Модульная открытая архитектура

Широко привлекать частные инвестиции

• Распределение системного экономического эффекта

• Новые бизнес-модели

• Снятие барьеров, «вытягивающие» стандарты

Создавать новые возможности (сервисы)

• Открытые данные и сервисы

• Интернет вещей

• Социальные сети, влияние на ценности

В мире формируется новый технологический пакет «цифровизации»

сети, интеграции распределенных энергетических ресурсов,

интеллектуального инжиниринга и управления, который позволит

перейти к энергетике нового уклада

Цели EnergyNet для потребителей, бизнеса, государства

8

1. Значимая доля мирового рынка (приоритет - БРИКС) решений,

оборудования, сервисов в сфере энергетики нового поколения (от

EPCM-контрактов на интеллектуальных энергосистемы до отдельных

устройств, энергоприложений, сервисов по управлению) – более $100

млрд.

2. Сдерживание роста цен на электроэнергию для российских

потребителей (на уровне $0,07) за счет существенного повышения

эффективности использования генерирующей и сетевой мощности и

снижения потребности в новой мощности, снижения потерь, уменьшения

операционных затрат

3. Энергоснабжение новых потребителей (до 30% спроса) с жесткими

требованиями по доступности, надежности, качеству энергии: цифровое

производство, поселения с автономным энергоснабжением, мобильные

устройства, элеткротранспорт

4. Расширение инвестиционной базы, формирование из различных

источников инвестиций ($100 – 150 млрд.) на применение технических

решений и технологий нового поколения в российской энергетике

5. Перенос модели цифрового интеллектуального управления на все

коммунальные и ресурсные сервисы ЖКХ

Основные блоки инициатив EnergyNet

9

Internet of Energy - экосистема производителей и потребителей энергии, которые

беспрепятственно интегрируются в общую инфраструктуру и обмениваются энергией

Архитектура интеллектуальных энергокластеров (пример из проекта FREEDM)

10 Схема подготовлена на базе материалов проекта FREEDM

p

Архитектура информационной платформы для потребительских

сервисов

11 Предварительное видение компании Qiwi

Модуль сбора данных

Модуль аналитики

Модуль расчетов

Открытый протокол

Приложение Приложение Приложение Приложение Приложение

Датчики/

сенсоры

Датчики/

сенсоры

Датчики/

сенсоры

ИТ-системы

энергокомпаний

Потребитель

э/э Потребители Сетевая

компания

Сбытовая

компания

Приложения

Модуль открытой платформы (для

подключения приложений)

Открытый протокол

Информационное

обеспечение

API

Открытый протокол

Открытый протокол

Открытый протокол

Датчики/ сенсоры Измерительное

оборудование

Децентрализованные системы

Blockchain – верификация

Распределенные вычисления

Bigdata

Доступ к системе по API

Пространство для обмена приложениями

Расчетная платформа на уровне приложений

Block chain

Слой отображений для аудита

Адаптеры к существующим системам

Слой безопасности

Открытый

протокол

Контроль/Регулятор

Приложение

Проектирование сети

Центр

сертификации

Центр регистрации

устройств и систем

Барьеры

12

Технологические

• Необслуживаемые киберфизические устройства (преобразователи, переключатели,..)

• Динамически самоорганизующиеся системы управления

• Порождающее проектирование систем

• Интерфейс человек – интеллектуальная система

• Дешевые накопители энергии, микрогенераторы

• Цифровые модели городов

Регуляторные (Россия)

• Модели smart-рынков энергии и сервисов

• Стандарты открытия данных

• Правовой статус на энергетических рынках для субъектов распределенной энергетики (на стороне потребителей) и их агрегаторов

• Новые нормы проектирования и эксплуатации

• Механизм распределения среди участников рынка отложенного системного эффекта

• «Вытягивающие» стандарты, формирующие спрос на инновации

Компетенционные

• Преодоление отставания по ряду научно-технических направлений (силовая электроника, кибер-физические устройства, механизмы smart-рынков)

• Преодоление отставания инжиниринговой практики в области интеллектуальных систем

• Необходимы сильные компетенции под новые рынки (порождающее проектирование, обучение и сопровождение интеллектуальных систем)

Фундаментальные и прикладные исследования

Постсиликоновая силовая электроника

Теория системного моделирования и

управления

Электрохимические технологии

Моделеориентированная системная инженерия

Слабый искусственный

интеллект

Smart-рынки

Разработка технологий

«Догоняющая» волна

• Инжиниринг интеллектуальных систем

• Системы технологического управления (EMS, DMS, OMS)

• Технологии цифровой сети

«Фронтирная» волна

• Твердотельные трансформаторы

• Мультиагентные системы управления

• Платформенные архитектуры

• Цифровые модели

«Опережающая» волна

• Управление сложнозамкнутыми системами

• Порождающее проектирование систем управления

• Технологии мониторинга и обучения интеллектуальных систем при участии человека

Пилотные проекты

Проекты на экспериментальных площадках в инноградах и кампусах ВУЗов (Сколково, Иннополис, ИТ-

кластер “Физтех”)

Проекты на демонстрационных площадках:

• Комплексные решения (Калининградская область, Крым)

• Комплексное решение для BRICS (Индия)

• Точечные проекты для типовых задач (индустриальный парк, поселок, задние, …)

Разработка и внедрение новых технологий

открытия & теории & модели & экспериментальные образцы

компоненты & системы & опытные образцы

Развитие модели рынка, бизнес-моделей, регулирования

14

1. Дисконт на энергию из сети для

просьюмеров, операторов

микрогрид, соответствующих

квалификации EnergyNet – ready

и берущих на себя

обязательства по объему

потребления из сети, по

резервированию, по надежности

энергоснабжения

2. Динамичное ценообразование

3. Упрощенный доступ для

присоединения к сети малой

генерации, накопителей

4. Покупка избытков энергии от

просьюмеров, Micro Grid, VPP

5. Микрорынки, p2p – сделки

6. Открытые данные

7. Использование платформенных

бизнес-моделей

Конечные

потребители

Неэнергети-

ческая

розница

Поставщики

оборудования

Владелец

платформы

Разработчики

энергетических

сервисов

Произво-

дители

устройств

Рынок

Выгода

Аналитика

Денежный поток

Потребление

Создание стоимости

(связи с покупателями)

Создание стоимости

(связи с покупателями)

Создание стоимости

(продукты и сервисы)

Создание стоимости

(информирование о

продуктах и сервисах)

Создание стоимости

(анализ

энергопотребления)

Создание

стоимости

(оборудование)

Создание

стоимости

(устройства)

Пример платформенной модели бизнеса*

*Разработано с использованием материала IBM Global Business Services

Предварительно

Дорожная карта EnеrgyNet определяет ключевые мероприятия на

2015-2020 гг.

Проекты по

развитию

сегментов

рынка

Технологии

1 этап –

Эффекты быстрых побед

2 этап –

Основной эффект

3 этап– Долгосрочные

эффекты

Разработаны эксперимент. учебные программы

Распространение учебных программ в

ВУЗах

Инициированы ОКР для пилотов

Разработаны промышленные образцы технологий для пилотов

2015 2016-2017 2018-2020

Инициировано создание науч. лабораторий в ВУЗах в рамках

5топ100 Открыты полигоны в кампусах ВУЗов, LivingLab

НПА для внедрения новой

модели рынка

Разработана модель рынка с учетом распределенной энергетики

Созданы экспериментальные зоны (Сколково, МФТИ, Иннополис…)

Инициированы пилоты для типовых объектов

Опережающая апробация технических решений

Вход в новый инвест. цикл (2023 -2025 гг) с новыми

технологическими пакетами

Инициирован пилот в BRICS (Индия)

Инициированы НИОКР по приоритетным

технологиям фронтира

Апробация новой модели рынка на пилотах

Новые нормы проектирования

и технические регламенты НПА для снятия ограничений развития

распределенной энергетики, потребительских сервисов

Открыта детская школа конструкторских команд

Создана online-академия EnеrgyNet

Проведён конкурс «сопуствующих» технологий №2

Подтверждена экономика применения технологии при решении конкретных проблем (снятие дефицита мощности, вывод

вынужденной генерации, обеспечение надежности)

Ресурсы,

инфраструк-

тура,

институты

15

Начало тиражирования решений на рынках BRICS

Инициирован комплексный пилот в

г. Севастополь

Отработана комплексная модель (2021 г.)

Проведён конкурс «сопуствующих» технологий №1

Получены лабораторные образцы по опережающим технологиям

Разработаны промышленные образцы по приоритетным технологиям

Инициированы НИОКР по опережающим

технологиям

Регулирование в э/э, стимулирующее инновации

Управляющий комитет

Архитектура, пилотные проекты

(14 чел)

Критические технологии

(16 чел)

Регулирование

(12 чел)

Развитие компетенций

(12 чел)

1. Руководители рабочей группы +

2. Бердников Р. (Россети)

3. Солонин С. (QIWI)

4. Баркин О. (НП Совет рынка)

5. Кулапин А. (Минэнерго РФ)

Предпринимательское и экспертное сообщество (более 100 чел)

Рябов Борис Александрович, Bright Capital

Холкин Дмитрий Владимирович, ЦСР

Организационная структура рабочей группы

6. Филиппов С. (ИНЭИ РАН)

7. Грачев Н. (Сколково)

8. Ялов Д. (Администрация ЛенОбласти)

9. Княгинин В. (ЦСР)

10.Гринько О. (Т-система)

Принятие решений, сопровождение согласования и реализации дорожной карты

Разработка предложений по наполнению дорожной карты, экспертиза проектов документов

Выдвижение инициатив, участие в обсуждениях

Экспертные группы

Чалый Алексей Михайлович, Председатель Законодательного

собрания г. Севастополь

16

Руководители рабочей группы

Организация деятельности рабочей группы

17

Рабочая группа EnergyNet при МРГ по разработке и реализации НТИ при Президиуме Совета по

модернизации

Предварительно

Участники консорциума

EnergyNet Предмет совместной деятельности

участников консорциума EnergyNet

Инфраструктура механизмы поддержки инноваций (госпрограммы, фонды, инновационные

центры, др.)

Проекты участников

консорциума EnergyNet

Доконкурентные

НИОКР Стандарты

Test bed НПА

Организация производства,

сервисов

Программы внедрения

Исследования и разработки

Пилотные проекты

Программа проникновения на

рынок БРИКС

Отраслевой консорциум – механизм реализации дорожной карты

КООРДИНАЦИЯ УЧАСТНИКОВ

Спасибо за внимание! dvh2000g@gmail.com

Предварительно

Развитие перспективных рыночных сегментов – Проекты

1 этап –

Эффекты быстрых

побед

2 этап –

Основной эффект

Организационные

решения

Создание базовой

инфраструктуры

Энергосети 2.0

Формирование

рынка

распределенной

энергетики

Создание проектно-

экспертного центра 1

Создание проектных консорциумов 2

Создание экспериментальных зон

в кампусах ВУЗов и инноградах 3

Реализация комплексного проекта в Калининграде (технические решения) 4

Формирование

рынка

потребительских

сервисов

Формирование комьюнити, совместная разработка

стандартов обмена коммерческой информации 8

Апробация открытой сервисной платформы в

экспериментальных зонах (Иннополис, Сколково?) 9

3 этап–

Долгосрочные

эффекты

Пилотный проект микрогрид в

экспериментальной зоне 6

Реализация комплексного проекта в Севастополе

(технические и регуляторные решения) 5

Отбор, поддержка, сопровождение пилотов для типовых объектов (индустриальный парк, поселок, здание…)

7

Опытное распространение сервисной

платформы, стимулирование 10

Выход на рынки

BRICS Реализация пилотного проекта в BRICS

(Индия) 12

19

Разработка стандартов BRICS 11

Предварительно

Технологии

2015 2016-2017 2018-2020

1 этап – Эффекты быстрых побед

2 этап – Основной эффект

3 этап– Долгосрочные эффекты

Подготовка

технологий для

пилотных

проектов первой

волны

Перспективные

исследования и

разработки

Энергетический роутер на основе существующих технологий

Поиск/разработка

технологий для

полноценной

реализации

архитектуры

1

Интеллектуальное коммутационное оборудование 6-110 кВ

Технологий взаимодействия человека с интеллектуальными системами

4

Порождающее проектирования интеллектуальных энергосистем

18

2

Цифровые универсальные Plug and Play подстанции 3

Универсальные контроллеры потребления

5

Алгоритмы адаптивной работы интеллектуальных устройств сети 6-

110 кВ, малой генерации, энергопринимающих устройств

19

20

Разработка архитектуры, системы правил, протоколов, стандартов

Plug and Play системы подключения потребителей/генераторов

10

7 Технологии мультиагентного управления (EMS)

Разработка открытой платформы для потребительских сервисов

(учет, биллинг, энергоэффективность, …)

Разработка твердотельного трансформатора на основе SiC

Технологии цифрового моделирования энергосистем

Управление сложнозамкнутыми системами с высокой степенью неопределенности

Новые механизмы работы рынков на основе интеллектуальных энергосистем

Организация конкурса №1 на

технологии нового поколения

Организация конкурса N2 на

технологии нового поколения

Организация исследовательского

консорциума, формирование сети центров

компетенций и полигонов

Организация инфраструктуры поиска,

трансфера, акселерации новых технологий

6

16

17

15

8

9

11

12

13 14

Предварительно

Ресурсы, инфраструктура и институты

2015 2016-2017 2018-2020

1 этап – Эффекты быстрых побед

2 этап – Основной эффект

3 этап– Долгосрочные эффекты

Законода-

тельство

Кадры и

система

образования

Оздоровление сетевого комплекса и совершенствование его регулирования 2

Изменение НПА для снятия ограничений по использованию распределенной

энергетики 3

Изменение тех. требований для распределенной энергетики 4

5 Разработка модели рынка с учетом распределенной энергетики

- Долгосрочное регулирование, стимулирующее эффективность и качество электроснабжения - Пересмотр льгот при тех.присоединении - Стимулирование потребителей к полному использованию выделенной сетевой мощности

- Определение микросетей, виртуальных электростанций, накопителей электроэнергии, … - Установление критериев и особенностей функционирования демонстрационных проектов - Включение оборудования децентрализованной энергетики в требования по энергоэф-ти

- Технические регламенты для оборудования - Технические регламенты для интерфейса микросети и централизованной сети - Технические регламенты для взаимодействия виртуальных электростанций и централизованной сети - Нормы проектирования и регламенты обслуживания электрических сетей - Повышение требований по качеству электроснабжения («цифровое» качество)

Разработка ФЗ «Об особом статусе пилотной зоны в г. Севастополь» 1

6 Разработка стандарта обмена коммерческими данными

Научные лаборатории в ВУЗах в рамках

5топ100 8

Конкурсы (сеть конкурсов) инновационных команд по

технолог. направлениям EnergyNet 9

Детская школа конструкторских команд 10

Цифровые и натурные полигоны в кампусах ВУЗов 11

Матрица

профессий 7 Открытая online-академия EnergyNet (серия

образовательных курсов) 12

Кружки детского

творчества 13

21