Победитель конкурса мегагрантов, профессор Сколтеха Владимир Терзия возглавит учрежденную в институте Лабораторию современных энергетических систем. В этом интервью он рассказал о том, какой вклад лаборатория внесет в достижение траектории устойчивого развития в обширной стране, какой является Россия, в контексте интеграции зеленой энергетики в существующую энергосистему.

— Для каких целей в Сколтехе создается Лаборатория современных энергетических систем?

— Новая лаборатория создается для выполнения утвержденного недавно проекта Advanced Monitoring, Protection and Control of Future Power Systems (AMPaC), который будет финансироваться по программе мегагрантов. Я являюсь научным руководителем проекта. Цель создаваемой Лаборатории современных энергетических систем — решение актуальных задач в области «зеленой», то есть экологически чистой энергетики.

Хочу заметить, что я проект в рамках мегагранта явился результатом отдельной деятельности и сейчас я рад тому, что стал не только руководителем этого проекта и лаборатории, но и профессором Сколтеха. Я воодушевлен тем, что становлюсь частью семьи под названием Сколтех — это отдельный повод для радости!

Пожалуй, одним из высочайших достижений человеческой цивилизации является существующая сегодня мировая энергетическая система, но мы даже не задумываемся о том, что нас повсюду окружают высокие технологии, обеспечивающие бесперебойную поставку электроэнергии в наши дома.

Существующие энергетические системы являются частью жизненно важной инфраструктуры каждой страны. Обеспечение ее нормальной работы требует колоссальных усилий и пристального внимания в любой стране, включая Российскую Федерацию, которая обладает гигантской по своему географическому охвату современной энергосистемой. Система такого масштаба должна не только быть надежной, безопасной и экономичной, но и отвечать потребностям современного общества.

Существующая энергетическая система, которая эксплуатируется последние 40–50 лет, основана на использовании первичной энергии, то есть в основном ископаемого топлива. В связи с этим, возникает вполне логичный вопрос: хватит ли человечеству запасов первичной энергии, чтобы обеспечить свои потребности на сотни лет вперед? Ответ — к сожалению, не хватит. Это серьезная проблема, для решения которой необходимы новые инвестиции, научные исследования и современные технические решения.

Еще одна проблема — недопустимо высокий уровень выбросов углекислого газа, который не только загрязняет атмосферу, но и создает парниковый эффект и приводит к нагреву нашей планеты. Для уменьшения загрязнения окружающей среды мы должны перейти от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии, таким как энергия ветра и Солнца. Именно возобновляемые источники энергии позволят обеспечить стабильную и безопасную генерацию энергии и, следовательно, ее бесперебойное и беспрепятственное использование.

Однако, если внедрять возобновляемые источники энергии в уже существующую энергосистему, это неизбежно приведет к росту неопределенности и техническому усложнению системы. Для оптимальной интеграции возобновляемых источников энергии в существующую энергосистему необходимо внимательно проанализировать и учесть целый ряд факторов, с тем чтобы в результате мы получили надежную и безопасную систему генерации и доставки экологически чистой и экономичной энергии потребителям.

Для решения этой задачи мы используем самые современные технологии и последние научные достижения, в частности новые датчики, современные информационные и коммуникационные технологии, суперкомпьютеры и даже космические технологии. Последние применяются, например, для временно́й синхронизации миллионов устройств, обеспечивающих измерение напряжения, силы тока, мощности, частоты, температуры и других параметров. Все необходимые технологии уже существуют, и наша задача — разработать новые алгоритмы и методы, позволяющие оптимальным образом использовать эти технологии для обеспечения стабильной и безопасной работы энергосистемы.

Сейчас много говорят об интеллектуальных сетях. Это новый модный термин, который по сути означает использование новых технологий, в том числе новых датчиков и ИКТ, для обеспечения оптимальной работы системы, в которой широко используются возобновляемые источники энергии. В рамках проекта AMPaC по программе мегагрантов мы планируем разработать новые подходы, которые обеспечат оптимальные мониторинг, управление и защиту новой системы, основанной на широком использовании возобновляемых источников энергии с подключением через инверторы.

— Какая из стоящих перед вами проблем является наиболее серьезной?

— Разработав новые сложные и эффективные методы, мы не сможем сразу их внедрить в существующую энергосистему. Для начала необходимо будет их протестировать, а подобные испытания можно проводить только в узкоспециализированных лабораториях, оснащенных так называемыми цифровыми симуляторами реального времени (RTDS). Это своего рода суперкомпьютеры, позволяющие моделировать динамику энергосистемы с использованием сложнейших средств моделирования, таких как авиасимуляторы, только в нашем случае, имитирующих работу крупномасштабной энергосистемы с помощью огромного количества измерительных устройств и колоссального объема данных, поступающих от системы.

На первом этапе мы планируем разработать модель системы, которая затем будет реализована в RTDS. На выходе мы получим огромный объем данных, которые перенесем в концентратор данных — специально разработанную для этой цели систему сбора данных — в котором уже будем создавать приложения реального времени для оптимального мониторинга, защиты и управления будущими энергосистемами.

В новой лаборатории у нас будет возможность проводить программно-техническое тестирование (hardware-in-the-loop testing) и моделировать работу энергосистемы в режиме реального времени. В процессе тестирования будет проверяться работа внешнего блока управления, в который будут поступать данные из системы и который затем будет передавать сигнал в реальную систему.

Нам предстоит работа со сложнейшей энергетической системой, являющейся частью базовой технической инфраструктуры России. Мы планируем внести свой вклад в обеспечение стабильной генерации электроэнергии и оптимального использования возобновляемых источников. В новой лаборатории будут разрабатываться новые методы оптимальной интеграции возобновляемых источников в существующую энергосистему с учетом требований мониторинга, защиты и управления всей обновленной энергосистемой будущего.

— Расскажите подробнее об RTDS. Какие задачи вы планируете решать с его помощью?

— RTDS представляет собой компьютер, в котором задача динамического моделирования работы энергосистемы в режиме реального времени решается весьма оригинальным способом: сначала вся энергосистема разбивается на несколько частей, а затем выполняется динамическое моделирование, в ходе которого происходит объединение этих частей в единое целое.

На этом этапе наше основное внимание будет сосредоточено на разработке математических моделей компонентов реальной энергосистемы, таких как генераторы, трансформаторы, линии электропередач и др., их интеграции в единую тестовую систему и оценке сложных физических явлений, возникающих при внедрении в систему возобновляемых источников энергии.

Что касается RTDS, я рассчитываю, что мы сможем с его помощью создавать новые приложения для систем мониторинга, управления и защиты переходных режимов будущих энергосистем. В части средств защиты энергосистемы, я считаю, что особенно важно продемонстрировать работоспособность методов обнаружения каскадных событий и предотвращения отключений энергоснабжения, особенно таких масштабных сбоев, как недавнее отключение электроэнергии в Индии, в результате которого без электричества остались 700 млн человек. Мы должны сделать так, чтобы подобных аварий в России никогда не было.

— Какие аспекты этой проблемы интересуют лично вас и почему вы придаете ей особое значение?

— Одна из технических проблем заключается в том, что в любой энергосистеме должен постоянно поддерживаться баланс между количеством производимой и потребляемой электроэнергии. Любое нарушение этого баланса нужно немедленно компенсировать, иначе нарушится стабильность работы системы. Чтобы решить эту проблему, необходимо найти надежные решения для хранения больших объемов энергии, а это совсем не просто. Тем не менее, мы готовы взяться за решение этой задачи и использовать для этой цели разработки ведущих специалистов CEST, в частности, в области систем накопления электроэнергии. Лично для меня эта работа представляет большой интерес, ведь ее цель — использовать существующий задел по созданию накопителей следующего поколения, которые, я надеюсь, мы успешно используем в решении задачи обеспечения оптимальной и стабильной работы систем электроснабжения.

Еще один интересный аспект этой работы — возможность внедрения современных научных методов из области аналитики данных и больших данных. В Москве есть несколько ведущих специалистов по этим направлениям, которых мы планируем задействовать в нашей работе. Надеюсь, что наш интерес к этой работе будет обоюдным. А еще мне очень хотелось бы поработать с технологией 5G и использовать ее для передачи данных.

— Какие надежды вы связываете с работой в Сколтехе?

— В Сколтехе я встречаю множество сильных, талантливых студентов и ведущих ученых, представляющих различные научные направления. Да и в целом в институте царит очень позитивная атмосфера. Хотел бы также подчеркнуть, что организация проектов сотрудничества в Сколтехе отвечает самым высоким международным требованиям. В институте сложилась культура научно-исследовательской и образовательной деятельности, которая также соответствует высочайшим международным стандартам. Это относится и к качеству результатов, которые мы планируем получать в будущем, как в форме патентов и публикаций в ведущих мировых журналах, так и в форме спинофф-компании, которая будет специализироваться, например, на программно-техническом тестировании перспективных интеллектуальных сетевых решений для энергосистем.

Я очень рассчитываю, что мы сможем также создавать новые научные направления. В академической среде рутина не приветствуется, по крайней мере, мне она не по душе. Меня больше интересуют позитивные изменения и интеллектуальные вызовы. В Сколтехе передо мной стоит действительно серьезная задача — возглавить и успешно реализовать проект AMPaC, поддержать молодых преподавателей и поделиться со своими студентами опытом, накопленным за время работы в промышленности, в частности в компании Asea Brown Boveri (ABB, Германия), являющейся мировым лидером по производству электротехнического оборудования и средств автоматизации. В Сколтехе немало ученых, занимающихся прикладной наукой и разрабатывающих сложные методы, которые можно было бы успешно применять на практике. Моя задача — понять замыслы моих коллег-ученых и направить их работу на создание продуктов, призванных создать положительный эффект как для российской экономики, так и для общества в целом.

Мне очень отрадно наблюдать, что в Сколтехе сложилась поистине интернациональная атмосфера, в которой органично сочетаются элементы культур разных стран, что обеспечивает высокий уровень научных результатов, высокое качество обучения и удовлетворенность студентов.

Моя научная карьера складывалась таким образом, что мне довелось поработать в различных академических учреждениях, включая Белградский университет в Сербии, университеты Германии, Манчестерский университет в Великобритании. Затем в течение шести лет я работал в промышленности, в компании ABB. И вот я очутился в новой для меня среде, которая ставит передо мной многочисленные интеллектуальные вызовы. У меня такое ощущение, что мне снова 30! Хотя в реальности мне намного больше (смеется).

— Вы впервые приехали в Россию?

— Нет, в первый раз я побывал в России, точнее в Советском Союзе, в 1987 году в качестве туриста, когда учился на последнем курсе Белградского университета. Еще в школе я читал произведения Чехова, Тургенева, Достоевского, Пушкина, Толстого. Русская культура и русская литература всегда присутствовали в нашей жизни: мы много говорили о русской литературе, слушали музыку великих русских композиторов — Чайковского, Рахманинова. Я окончил музыкальную школу по классу фортепиано в Белграде, где смог прикоснуться к творчеству выдающихся русских композиторов. И вот я здесь — в стране, где творили эти великие люди. Это поистине фантастическое ощущение! Я счастлив, что нахожусь в России, где для меня так много неизведанного, а значит впереди меня ждут новые открытия!

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81