Комплексный интеллектуальный учет энергоресурсов

Комплексный интеллектуальный учет энергоресурсов на производстве и в быту: что это и зачем нужно?

Энергоресурсы — это все виды энергии и ресурсов, которые используются для обеспечения производственного процесса. К ним относятся электроэнергия, тепловая энергия, вода, пар, газ, кислород, азот, сжатый воздух и другие. Эти ресурсы являются одной из основных составляющих себестоимости продукции и влияют на ее конкурентоспособность и экологичность. Поэтому важно контролировать и оптимизировать их потребление на всех этапах производства.

Комплексный учет энергоресурсов на производстве — это система, которая позволяет собирать, хранить, анализировать и представлять данные о выработке и потреблении всех видов энергоресурсов на предприятии. Эта система включает в себя приборы учета, средства передачи данных, программное обеспечение и пользовательский интерфейс. Комплексный учет энергоресурсов может быть как коммерческим, так и техническим. Коммерческий учет направлен на определение объемов и стоимости потребленных ресурсов для расчетов с поставщиками и потребителями. Технический учет направлен на мониторинг параметров энергоснабжения, диагностику аварийных ситуаций, расчет энергетических балансов, оптимизацию энергопотребления и повышение энергоэффективности.

Преимущества комплексного учета энергоресурсов на производстве

Комплексный учет энергоресурсов на производстве имеет ряд преимуществ перед традиционными способами учета:

• Повышение точности и полноты данных о потреблении ресурсов за счет автоматизации сбора и обработки информации.
• Снижение затрат на установку и обслуживание приборов учета за счет использования различных технологий передачи данных (CSD/GPRS, Ethernet, радиоканал, plc и т. п.) и поддержки приборов различных производителей.
• Увеличение оперативности получения данных о потреблении ресурсов за счет использования WEB-доступа к личному кабинету пользователя с любого устройства, имеющего выход в интернет или локальную сеть.
• Улучшение анализа данных о потреблении ресурсов за счет использования современных инструментов визуализации, статистики, моделирования и прогнозирования.
• Автоматизация ведения отчетной документации

Как оптимизировать энергопотребление на производстве?

Оптимизация энергопотребления на производстве — это комплекс мероприятий, направленных на снижение потерь и рациональное использование энергоресурсов. Эти мероприятия могут быть техническими, организационными или экономическими. Вот некоторые из них:

• Проведение энергоаудита и разработка плана энергосбережения. Это позволит определить текущее состояние энергосистемы, выявить места потерь и неэффективности, а также рассчитать потенциал и сроки окупаемости мероприятий по энергоэффективности.
• Переход на энергосберегающие приборы и оборудование. Например, замена ламп накаливания на светодиодные, установка частотно-регулируемых приводов на насосах и вентиляторах, использование теплообменников для рекуперации тепла от отработанных газов и жидкостей и т. д.
• Внедрение систем автоматизации и диспетчеризации управления энергопотреблением. Это позволит контролировать и регулировать параметры энергоснабжения в соответствии с режимом работы оборудования, сезонными и суточными колебаниями нагрузки, тарифами и другими факторами.
• Оптимизация технологических процессов с целью снижения потребления энергоресурсов. Например, уменьшение количества перекачки жидкостей, увеличение коэффициента полезного действия оборудования, использование альтернативных и возобновляемых источников энергии и т. д.
• Повышение квалификации и мотивации персонала по вопросам энергоэффективности. Это включает проведение обучения, консультаций, информирования, введение системы стимулирования и контроля за соблюдением правил экономного использования энергоресурсов.
• Серьезный подход, качественное, а главное, своевременное решение всех перечисленных задач позволит достичь поставленной цели: оптимизировать потребление энергоресурсов и снизить производственные затраты. Это не только повысит конкурентоспособность предприятия на рынке, но и способствует сохранению окружающей среды.

Что такое интеллектуальный учет электроэнергии и как он работает?

Интеллектуальный учет электроэнергии — это система, которая позволяет измерять, записывать, передавать и анализировать данные о потреблении электроэнергии в режиме реального времени с помощью современных технологий связи и информационных систем. Интеллектуальный учет электроэнергии является базовым компонентом концепции интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС), которая направлена на повышение надежности, безопасности, эффективности и экологичности энергоснабжения.
Интеллектуальный учет электроэнергии включает в себя следующие элементы:

• Интеллектуальные приборы учета (ИПУ) - это современные счетчики электроэнергии, которые могут измерять не только активную и реактивную мощность, но и другие параметры качества электроэнергии, такие как напряжение, частота, коэффициент мощности, гармоники и т. д. ИПУ также могут иметь встроенные модули связи для передачи данных по различным каналам (GSM/GPRS, GPRS/NB-IoT, LTE/GPRS, радио 433 МГц, 2400 МГц, ZigBee и т. д.) и поддерживать различные протоколы обмена информацией (DLMS/COSEM, IEC 62056-21, Modbus и т. д.).
• Система сбора и передачи данных (ССПД) - это сеть коммуникационного оборудования (контроллеров, концентраторов, шлюзов, модемов и т. д.), которая обеспечивает связь между ИПУ и центральной системой управления учетом (ЦСУУ). ССПД может использовать различные технологии передачи данных (проводные или беспроводные) в зависимости от особенностей объекта учета.
• Центральная система управления учетом (ЦСУУ) - это программное обеспечение, которое обрабатывает данные от ИПУ и ССПД, выполняет функции контроля и анализа потребления электроэнергии, формирует отчеты и статистику, обеспечивает взаимодействие с другими информационными системами (биллинговые, бухгалтерские, SCADA и т. д.). ЦСУУ также может предоставлять доступ к данным учета для различных пользователей (поставщиков электроэнергии, потребителей, регуляторов и т. д.) через WEB-интерфейс или мобильные приложения.

Интеллектуальный учёт

Интеллектуальный учет — это современная технология, которая использует электронные счётчики электроэнергии и автоматизированные системы передачи и обработки данных. Отличия интеллектуального учета от обычного:

• интеллектуальный счётчик фиксирует не только энергию, но и мощность, активную и реактивную, по часам и по фазам;
• интеллектуальный счётчик хранит данные в памяти и автоматически отправляет их на сервер поставщика электроэнергии (при этом можно также смотреть данные на дисплее);
• интеллектуальный счётчик может иметь встроенное реле, которое ограничивает потребление неплательщика по команде с сервера.

В России интеллектуальный учет обязателен для тех, кто покупает и продаёт электроэнергию на оптовом рынке (ОРЭМ) и для потребителей на розничном рынке с мощностью свыше 670 кВт. Для остальных потребителей интеллектуальный учет пока не обязателен, но желателен.
Но что значит «интеллектуальный»? Это значит, что счётчик или система учета соответствует набору законодательно определённых технических требований, «минимальному функционалу интеллектуальных систем учета энергии (мощности)». Если счётчик или система не соответствует этим требованиям, но позволяет автоматически собирать и передавать данные на сервер - мы называем такой счётчик «умным», а систему учета - АИСКУЭ.

Какие законы РФ регулируют интеллектуальный учет электроэнергии?

Раньше потребитель сам покупал и устанавливал счётчик электроэнергии и выбирал тариф. Многие считали это несправедливым, ведь «почему покупатель должен приносить свои весы на рынок?»… Но законодатель в начале реформы электроэнергетики решил, что тариф будет без затрат на учёт, а установка счётчика — это отдельная платная услуга.
ФЗ № 522 «Об интеллектуальном учёте…» изменил ФЗ № 35, который определяет основные требования к учету в электроэнергетике.
Самые важные изменения:

1. С 1 июля 2020 года, ответственность за установку учёта перешла с потребителя на: сетевые компании – для всех потребителей, кроме многоквартирных домов) и гарантирующих поставщиков (это энергосбытовые компании, которые продают вам электричество и высылают счета) – для многоквартирных домов и их жителей и арендаторов). То есть, теперь потребитель не платит за счётчик сразу, а постепенно через тариф гарантирующих поставщиков и сетевых компаний.
2. С 1 января 2022 года все новые счётчики должны быть интеллектуальными (то есть соответствовать «минимальному функционалу», определённому Постановлением Правительства № 890), а потребитель получит доступ к его показаниям. То есть, до конца 2021 года будут устанавливаться обычные счётчики (за исключением некоторых регионов), а с 1 января 2022 года - только интеллектуальные.
3. С 1 января 2021 года все новые многоквартирные дома должны быть оснащены интеллектуальными счётчиками, которые будут подключены к системе интеллектуального учета гарантирующего поставщика.

Т.е., было три ключевых срока:

• 1 июля 2020 года – начало установки новых счётчиков за счет энергокомпаний;
• 1 января 2021 года – обязательная установка интеллектуальных счётчиков в новых многоквартирных домах;
• 1 января 2022 года – обязательная установка интеллектуальных счётчиков во всех случаях.

Что умеет интеллектуальный счётчик?

Интеллектуальный счётчик — это устройство, которое не только измеряет потребление электроэнергии, но и передаёт эти данные по сети для контроля и оплаты. В ПП № 890 от 19.06.2020 описаны все технические требования к таким счётчикам. А как выглядит и работает интеллектуальный счётчик в простейшем варианте? Давайте рассмотрим основные особенности:

• По внешнему виду он почти не отличается от обычного счётчика, разве что может иметь небольшую антенну для связи;
• Он оборудован встроенным или выносным дисплеем, на котором можно узнать больше информации о потреблении, чем на стандартном;
• Клеммная коробка (куда подключаются 2 провода «фаза» и «ноль») и корпус счётчика защищены электронной пломбой - если её нарушить, то это зафиксируется в журнале событий (и на дисплее появится соответствующая иконка), который хранится в памяти счётчика и не стирается при отключении питания.
• В журнал также записываются любые проблемы с «железом» и «софтом» прибора, отключения и включения в сеть, критические изменения качества электроэнергии. Счётчик также реагирует на магнитные поля - если они превышают 150 мТл, то это также фиксируется в журнале с датой и временем.

Счётчик учитывает энергию не только на приём, но и на отдачу. Это актуально для тех, кто устанавливает в своём доме ветряк или солнечную батарею до 15 кВт мощности, что теперь разрешено законом в России. Интеллектуальный счётчик будет фиксировать каждый час, сколько вы потребили, и сколько поставили в сеть; Счётчик измеряет энергию по часам - да, 24 часа в сутки (с хранением не менее 90 суток), причём измеряет и активную энергию (за которую вы платите), и реактивную (которая возникает в некоторых электрических приборах и портит параметры сети). Можно настроить учёт энергии даже ежеминутно (но тогда память быстрее заполнится). Класс точности для населения и малого бизнеса 1.0 по активной энергии (то есть ошибка измерения не больше 1%, что в 2 раза лучше, чем у обычных счётчиков) и 2.0 по реактивной; В каждой фазе высчитывается фазное напряжение, фазный ток, активная, реактивная и полная мощность в фазе, небаланс токов между фазным и нулевым проводом (для однофазных приборов учета), частота сети.

Интеллектуальный счётчик контролирует нарушения параметров качества с 10-минутным интервалом: например, медленное изменение напряжения в интервале 10 минут должно быть в пределах ±10% (207-253В), а перенапряжение допускается до +20%, или 276В по ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные» 230 Вольт.

Это делает счётчик узлом контроля состояния сети и её режимов работы, а множество таких приборов в разных точках сети создают большой поток данных о состоянии энергосистемы.
Интеллектуальный счётчик является значимым источником информации для потребителей, поставщиков и всей энергосистемы в зоне его подключения. В отличие от обычных измерительных приборов, он не является пассивным, а представляет собой активный элемент, способный ограничивать потребление и сигнализировать о необходимости вмешательства в его работу.

Интеллектуальный учёт электроэнергии: типы

Существует несколько типов систем интеллектуального учёта (ИСУ), которые можно разделить по архитектуре и способу связи.
По архитектуре:

1. ИСУ с двумя уровнями – сам прибор учёта и сервер, на котором хранятся показания, и к данным которого у потребителя есть доступ по его счётчикам.
2. ИСУ с промежуточными уровнями – это уровень сбора данных со счётчиков на устройство сбора и передачи данных (УСПД) или на базовую станцию. УСПД обычно подключено по силовой сети с использованием технологии передачи данных по силовой линии на высоких частотах (PLC). Базовая станция использует радиочастоты нелицензируемого спектра, такие как 2,4 ГГц, 868/915 МГц, 433 МГц, 169 МГц, с дальностью до 10 км в прямой видимости. На уровне УСПД и базовой станции происходит сбор данных со счётчиков, отправка данных на сервер (обычно через GPRS-модем), а также приём информации с сервера и направление её счётчикам. Кроме того, иногда сами приборы могут ретранслировать сигнал друг друга дальше по сети. Сами сервера также могут представлять собой многоуровневую систему.

По способу связи ИСУ могут использовать основные технологии:

1. Передача данных по низковольтной несиловой сети, такой как витая пара, уложенная в специальные короба в многоквартирных домах, в офисах, на предприятиях или RS-485, для соединения с расположенным рядом УСПД.
2. Передача данных по силовой сети с использованием технологии передачи данных по силовой линии (PLC) со счётчиков до УСПД, а затем через GPRS-модем на сервер. Однако, такая технология удорожает отдельный счётчик, стоимость УСПД с модемом, которое устанавливается на 20-40-100 счётчиков в доме, также удорожает систему на 10-20% в расчёте на точку учёта. В сети могут быть импульсные помехи (например, от старой техники), что может снизить надёжность, потребовать увеличения количества опросов. Для установки УСПД с модемом нужно иметь запирающееся вводное устройство (шкаф) многоквартирного дома, место в нём, либо закупить и повесить на стене защищённый, запирающийся на ключ, стойкий ко взломам металлический ящик.
3. Технология LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) или LoRaWAN позволяет передавать данные по радиоканалу с помощью специальных радиомодулей и антенн на счётчиках, а также устанавливать базовые станции или концентраторы на высоких точках в населённых пунктах, которые принимают сигналы от многочисленных счётчиков и устройств умного дома.

Эти системы имеют несколько преимуществ:

• Большой радиус охвата – до 10-15 км в отсутствии преград;
• Возможность подключения многочисленных устройств различных типов в радиусе приёма базовой станции;
• Стоимость базовой станции, её монтажа и обслуживания в расчёте на одну точку учёта в некоторых случаях может оказаться ниже, чем стоимость УСПД на точку.

4. Приборы учёта с GPRS-модемом внутри. Это решение подходит для маленьких объектов или для тех мест в зданиях, где не ловит УСПД или базовая станция. Если ИСУ в городе работает через УСПД, то для домов на 2-4-10 квартир УСПД может быть дороже за точку учёта, чем прибор с GPRS-модемом. Но минусом счётчиков с GPRS-модемом является высокая стоимость и расходы на обслуживание (надо платить каждый месяц за сим-карту для каждого такого прибора ради нескольких связей в месяц). Ещё один недостаток - большое количество таких приборов, которые отправляют данные на сервер, требует большого канала для приёма таких сообщений: одно дело опрашивать несколько тысяч УСПД и базовых станций в регионе, а другое – сотни тысяч отдельных приборов учёта. Для этого и нужен промежуточный уровень из УСПД и (или) базовых станций.

Категории владельцев ИСУ

Существуют три категории владельцев интеллектуальных систем учёта энергии: сетевые компании, гарантирующие поставщики и застройщики.
Сетевые компании охватывают все точки учёта, кроме тех, что участвуют в оптовом рынке, а также исключая многоквартирные дома. В регионе может быть несколько сетевых организаций, которые должны обмениваться данными в части приборов учёта на границе их сетей и потребителей, которые присоединены к сетям нескольких собственников.
Гарантирующие поставщики владеют системами учёта, охватывающими учёт на вводах в многоквартирные дома и внутри домов, включая предпринимателей на первых этажах, в подвалах и нежилых помещениях, если они подключены к внутридомовой сети. Если помещение питается отдельным вводом, то его счётчик относится к ИСУ, принадлежащей сетевой компании.
Застройщики могут установить интеллектуальные приборы учёта в домах, которые останутся в их собственности, однако они должны передать их в эксплуатацию гарантирующим поставщикам.
Интеллектуальные системы учёта энергии могут также принадлежать управляющим организациям в многоквартирных домах и в офисных зданиях, дачным и садоводческим объединениям, промышленным предприятиям и участникам оптового рынка электроэнергии.
Все системы учёта должны соответствовать установленным требованиям безопасности, в том числе протоколам передачи данных. Требования к безопасности и спецификации протоколов разрабатывались Минэнерго и Минсвязи до 1 января 2021 года. Единая кодировка всех точек учёта должна была быть внедрена до 1 июля 2021 года, что позволило бы создать распределённую базу данных с понятной идентификацией. При этом данные каждого потребителя защищены требованиями к защите персональных данных.

Однако Единая кодировка всех точек учёта (ИСУ) в России ещё не введена полностью. Согласно Федеральному закону № 522-ФЗ от 27.12.2018, сетевые компании обязаны оснастить все точки учёта электрической энергии интеллектуальными счётчиками до 1 января 2025 года. Постановление Правительства № 890 от 19.06.2020 устанавливает порядок предоставления доступа к минимальному набору функций ИСУ электрической энергии (мощности).

Единая кодировка всех точек учёта позволит повысить эффективность и прозрачность учёта электрической энергии, а также дать потребителям больше возможностей для контроля и оптимизации своего потребления.
Интеллектуальный учет электроэнергии позволяет не только получать точную и оперативную информацию о потреблении электроэнергии, но и управлять ею в соответствии с потребностями и возможностями потребителей и поставщиков. Интеллектуальный учет электроэнергии также способствует повышению качества электроэнергии, снижению потерь и аварийности в сети, а также реализации энергосберегающих и экологических проектов:

• Интеллектуальный учет электроэнергии - актуальная и перспективная тема, которая требует внимания и поддержки со стороны государства, бизнеса и общества.
• Интеллектуальный учет электроэнергии имеет много преимуществ для всех участников рынка электроэнергии, таких как повышение эффективности, надежности, безопасности и экологичности энергоснабжения.
• Интеллектуальный учет электроэнергии основан на использовании современных технологий связи, информационных систем и интеллектуальных приборов учета, которые позволяют измерять, записывать, передавать и анализировать данные о потреблении электроэнергии в режиме реального времени.
• Интеллектуальный учет электроэнергии является базовым компонентом концепции интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС), которая направлена на создание гибкой, устойчивой и взаимодействующей с потребителями сети электроснабжения.
• Интеллектуальный учет электроэнергии требует комплексного подхода к его внедрению, включая проведение энергоаудита, разработку плана энергосбережения, выбор оптимальных технических решений, обеспечение системной интеграции, повышение квалификации и мотивации персонала по вопросам энергоэффективности.

Системы интеллектуального учета имеют различные архитектурные решения, используют различные технологии передачи данных и принадлежат разным владельцам. Однако, все они должны обеспечивать минимальный набор функций данных, операций и действий, которые определены в Приказе № 890.
Важный момент: если вы являетесь владельцем дачного дома, садового домика, гаража в гаражном кооперативе или офиса в офисном здании, то у вас может возникнуть проблема с установкой приборов учета, если внутри вашего поселка или кооператива нет сетевых компаний, которые бы могли выполнить эту работу. В этом случае, ни одна из сетевых компаний или гарантирующих поставщиков не обязана устанавливать приборы учета бесплатно, за исключением точки, где начинается граница сетевой компании. В таком случае, вы можете собраться с другими владельцами и решить, какой тип учета вы хотите использовать - интеллектуальный или обычный. Аналогично, внутри границ завода или торгового комплекса, если там нет сетей ни одной сетевой компании, то владельцы помещений должны установить учет за свой счет.

Интеллектуальный учёт электричества. Что дает потребителю?

Интеллектуальный прибор для учёта энергии освобождает потребителя от необходимости передавать показания и позволяет перейти на почасовой тариф. Установка такого прибора позволяет потребителю получать плату за перенос потребления в период низкой нагрузки. Также интеллектуальный учёт помогает снизить общедомовые потери в многоквартирных домах и оптимизировать работу оборудования на предприятии. Установка ветряка или солнечных панелей также становится возможной. Распределённая система из множества приборов учёта позволяет получить бесценные данные для оптимизации работы энергосистемы и выявления резервов и дефицита мощности.
Установка интеллектуального прибора для учёта энергии помогает потребителю перейти на почасовой тариф, получать плату за перенос потребления в период низкой нагрузки, снизить общедомовые потери и оптимизировать работу оборудования на предприятии. Благодаря распределённой системе из множества приборов учёта, получается бесценный источник данных для оптимизации работы энергосистемы и выявления резервов и дефицита мощности.

  Если интеллектуальные приборы учета энергии станут широко распространенными в течение следующих десяти лет, то интеллектуальный учет сможет значительно повысить эффективность энергетики, сделав ее более доступной для конечного потребителя. Установка таких приборов даст потребителю возможность оптимизировать расходы на энергию, участвовать в управлении потреблением и выбирать эффективные тарифы. Это поможет окупить дополнительные затраты, включенные в тариф, и снизить рост тарифов в долгосрочной перспективе. Однако, в первые годы внедрения таких программ может быть небольшой дополнительный рост тарифов.

  Программа установки интеллектуальных приборов учета энергии может стимулировать владельцев квартир и домов к установке умных приборов учета для других ресурсов, таких как горячая и холодная вода, газ и тепло. Когда люди устанавливают умный прибор учета энергии, они могут заинтересоваться другими системами умного дома, такими как датчики и контроллеры для обнаружения прорывов труб, утечек газа, разбития окон, а также системы видеонаблюдения, управления шторами, климатом и освещением.

 Но и сам умный счётчик электроэнергии может стать ещё умнее. Сейчас он умеет делать только то, что нужно по закону. А в будущем он может собирать данные со всех устройств в доме, квартире или на работе. Умный счётчик может видеть, когда и как работают эти устройства, и помогать экономить энергию. Умные счётчики сделают нашу жизнь лучше, как сделали мобильный телефон и интернет. Мы ждём будущего, где все электрические устройства будут дружить друг с другом и слушаться человека. ООО «Комета» поможет вам приблизить его в вашей конкретной области, разработав проект интеллектуального учета под ключ.