Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Моделирование структуры и функционирования агрегатора управления спросом на электроэнергию

И. Н. Колосок, Е. С. Коркина

Аннотация


Продолжающийся переход от классических электроэнергетических систем к современным интеллектуальным (ИЭС) диктует необходимость пересмотра традиционной иерархической структуры, принятой в энергосистемах на всех уровнях (общесистемном, региональном, местном), и трансформации этой структуры для более эффективного функционирования. Для обеспечения эффективного управления структурами ИЭС и их объектами в динамичных условиях необходимы новые подходы, и одним из таких подходов является механизм управления спросом (Demand Response — DR), инициирующий перераспределение потребления электроэнергии в часы пик и поставку избыточной мощности вместо строительства новых источников генерации. Благодаря современным процессам цифровизации информационного обмена и интеллектуализации электрооборудования структура DR-агрегатора может быть построена оптимально, с применением ускоренного обмена обрабатываемой информацией потребителей между собой, а также между потребителями и управляющим центром (сетецентрический принцип управления); двустороннее движение управляющих команд к самому нижнему уровню киберфизических систем (уровню интеллектуального оборудования) и обратно наверх к ближайшему уровню способствует применению кибер-физического управления. Наконец, детальное исследование DR-механизма подводит к заключению, что для повышения его эффективности наиболее перспективным подходом является холоническая система управления. Внедрение холонического подхода не только обновляет существующие алгоритмы управления, но и облегчает разработку новых. Приведен подход к созданию холонической структуры DR-агрегатора и предложен алгоритм реализации этого подхода. Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, включающий руководителей и специалистов распределительных сетевых компаний, проектных и эксплуатационных организаций, а также предприятий различных отраслей промышленности, имеющих свойства активных потребителей электроэнергии.

DOI: 10.71527/EP.BE.2026.05.329


Ключевые слова


управление спросом на электроэнергию, DR-агрегатор, киберфизическая система, сетецентрическое управление, киберфизическое управление, кибербезопасность, холоническая система.

Полный текст:

PDF

Литература


Концепция интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью / Под ред. В. Е. Фортова. 2012. — URL: https://publications.hse.ru/pubs/share/folder/ mfl4voxwok/73743691.pdf.

Паниковская Т. Ю. Возможности снижения платежей в условиях оптового рынка электроэнергии // Промышленная энергетика. 2011. № 11. С. 10 – 13.

Stanelyte D., Radziukyniene N., irginijus Radziukynas V. Overview of Demand-Response Services: A Review // Energies. 2022. No 15(5). P. 1659. DOI: 10.3390/en15051659.

Gelling C. W., Chamberlin J. H. Introduction. In Demand-Side Management: Concepts and Methods. — 2nd ed. // Atlanta: The Fairmont Press, Inc., USA, 1993. P. 2 – 3.

Eissa M. M. Demand side management program evaluation based on industrial and commercial field data // Energy Policy. 2011. No 39. P. 5961 – 5969.

Tronchin L., Manfren M., Nastasi B. Energy efficiency, demand side management and energy storage technologies – A critical analysis of possible paths of integration in the built environment // Renew. Sustain. Energy Rev. 2018. No 95. P. 341 – 353.

Morales-Espana G., Martнnez-Gordon R., Sijm J. Classifying and modelling demand response in power systems // Energy. 2022. 242. 122544. DOI: 10.1016/j.energy.2021.122544.

International Energy Agency. Demand Response. —URL: https://www.iea.org/energy-system/energy-efficiency-anddemand/ demand-response#programmes.

Милина А. DR — новый механизм на ОРЭМ // Портал об Энергетике в России и в мире. — URL: https://peretok.ru/articles/strategy/13824/.

Нормативно-правовое регулирование DR на рынках электроэнергии Европейского Союза –URL: https://www.so-ups.ru/ functioning/markets/dr/worlds-experience/europe/.

Zhang S., Jiao Y., Chen W. Demand-side management (DSM) in the context of China’s on-going power sector reform // Energy Policy. 2017. 100. P. 1 – 8.

Как Китай создает единый национальный рынок электроэнергии; — URL: https://www.inform.kz/ru/kak-kitay-sozdaet- ediniy-natsionalniy- rinok-elektroenergii-76f00e.

Объяснение различных типов программ реагирования на спрос. — URL: https://www.enelnorthamerica.com/insights/ blogs/types-of-demand-response-programs.

Bogdanova O., Viskuba, K., Zemоte, L. A Review of Barriers and Enables in Demand Response Performance Chain // Energies. 2023. 16. 6699. — URL: DOI: 10.3390/en16186699.

Garcia-Runstadler B. Reaching the optimum: from monopoly to aggregators. — URL: http://www2.deloitte.com/content/dam/ Deloitte/fr/Documents/financial-advisory/economicadvisory/ deloitte_aggregators-energies-renouvelables-et-subventions- etats-des-lieux-competitivite-et-developpements-futurs.pdf.

Cátia Silva, Pedro Faria, Zita Vale. Rating consumers participation in demand response programs according to previous events // Energy Reports. 2020. No 6. P. 195 – 200.

Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности. — URL: https://www.so-ups.ru/fileadmin/ files/company/markets/dr/publication/EnergyNet_2019.pdf.

Некрасов С. А. Вопросы формирования альтернативной концепции развития электроэнергетики. Ч. 1. М.: ЦЭМИ РАН, 2020.

Гительман Л. Д., Ратников Б. Е., Кожевников М. В. Управление спросом на электроэнергию: адаптация зарубежного опыта в России // Стратегические решения и риск-менеджмент. 2013. № 1. С. 84 – 89. — DOI: 10.17747/2078-8886-2013- 1-84-89.

Агрегаторы управления спросом: новые возможности для потребителей розничного рынка электроэнергии: интервью М. Кулешова // Точка опоры. Российский деловой журнал. 2018. № 247.

Концепция функционирования агрегаторов распределенных энергетических ресурсов в составе Единой энергетической системы России. — URL: https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/ company/markets/dr/docs/dr_agregator_concept.pdf.

Эксперты назвали меры для борьбы с энергодефицитом в России. Почему действующих механизмов недостаточно. — URL: https://www.rbc.ru/business/23/04/2025/ 6806710c9a79471 55691b18e.

Непомнящий В. Применение технологии управления спросом на электроэнергию. — URL: https://digitalsubstation.com/blog/2019/11/07/primenenie-tehnologii-upravleniya-spro- som-na- elektroenergiyu/.

Воропай Н. И., Стенников В. А., Барахтенко Е. А. Интегрированные энергетические системы: вызовы, тенденции, идеология // Проблемы прогнозирования. 2017. C. 39 – 49.

Рахманов А. А. Сетецентрические системы управления закономерные тенденции, проблемные вопросы и пути их решения // Военная мысль. 2011. № 3. C. 41 – 50.

Макаренко А. В. Введение в сетецентрические информационно-управляющие системы // Конструктивная кибернетика. Исследования. Разработки. Консалтинг. — URL: http:// www.rdcn.ru/estimation/2010/03042010.shtml.

Бушуев В. В. Сетецентрический подход к организации управления функционированием и развитием энергетики // Материалы II Международного энергетического форума, 2013.

Баитов А. В., Логинов Е. Л. Сетецентрическое управление энерго-инфраструктурными узлами с ключевым положением атомных электростанций в глобальной энергетике // Приоритеты России. 2013. 30(219). C. 2 – 10.

Смоленцев Н. И., Четошников С. А. Выбор и обоснование математической модели оптимизации энергетических потоков в многоуровневых локальных электрических сетях // Ползуновский вестник. 2015. № 3. С. 134 – 141.

Володин Р. С., Золотарева Е. С., Мешков А. М. Сетецентрическое управление: понятие и сущность. — URL: https:// port-u.ru/journal-u/stat-jou/2461-setetsentricheskoe-upravlenie.

Tsvetkov V. Ya. Distributed Management // Modern Management Technologies. 2017. No 4 (76).

Edward A. Lee. The Past, Present and Future of Cyber-Physical Systems: A Focus on Models. — URL: https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4435108/.

Киберфизические системы в современном мире. — URL: https://habr.com/ru/companies/toshibarus/articles/438262/.

Kolosok I., Korkina E. Applying cyber-physical management to the structure of the Demand Response Aggregator // Proc. of CPS&C’21, 2021.

Energosfera® 8 software package. — URL: https://prosoftsystems.ru/catalog/show/programmnyj-kompleks-jenergosfera-8_0.

В России строится платформа управления энергетикой на блокчейне. — URL: https://www.cnews.ru/news/top/2021- 12-21_v_rossii_stroitsya_platforma.

Kolosok I., Korkina E. Decomposition of Power System State Estimation Problem as a Method to Tackle Cyber Attacks // The 1st IEEE Industrial Cyber-Physical Syst. (ICPS). Saint-Petersburg, Russia, 2018.

Кудж С. А., Цветков В. Я. Сетецентрическое управление и киберфизические системы // Образовательные ресурсы и технологии. 2017. № 2(19). С. 86 – 92.

Рябинин И. А. Аналитические логико-вероятностные методы расчета надежности судовых электроэнергетических систем. Л: Судостроение, 1969. (НТО «Судпрома». Вып. 133).

Воропай Н. И. Об учете фактора живучести при формировании основной электрической сети Единой электроэнергетической системы СССР // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1989. № 1. С. 65 – 70.

Воропай Н. И. Живучесть электроэнергетических систем: методические основы и методы исследования // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1991. № 6. С. 52 – 59.

Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб: Политехника, 2000.

Словарь по кибернетике / Под ред. В. М. Глушкова. Киев: Гл. ред. Укр. сов. энциклопедии. 1979.

Воропай Н. И., Колосок И. Н., Коркина Е. С., Осак А. Б. Проблемы уязвимости и живучести киберфизических электроэнергетических систем // Энергетическая политика. 2018. № 5. С. 53 – 61.

Зегжда Д. Безопасность передовых производственных технологий в эпоху цифровой трансформации // Проблемы кибербезопасности. 2018. № 2(26). C. 2 – 18.

Цветков В. Я. Киберфизическое управление. 2021. С. 43 – 50. — URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_44704020_ 58228280.pdf.

Интеграция IoT в промышленное оборудование: внедрение на насосах, компрессорах, станках. — URL: https://inner.su/articles/integratsiya-iot-v-promyshlennoe-oborudovanie-vnedrenie- na-nasosakh-kompressorakh-stankakh/.

Применение iot в энергетике. — URL: https://www.intekstroi.ru/smi-ob-otrasli/39-primenenie-iot-v-energetike.html.

К светлому будущему интернета вещей. — URL: https:// www.eprussia.ru/epr/377/3704694.htm.

Рябинин И. А. Логико-вероятностный анализ и его современные возможности // Биосфера. 2010. Т. 2. № 1. С. 23 – 28.

Черкесов Г. Н. Методы и модели оценки живучести сложных систем. М.: Знание, 1987.

Рябинин И. А. О связи математической логики с теорией вероятностей // Ученые записки РГГМУ. СПб. 2008. № 6. С. 170 – 176.

Матвеев Е. В., Смирнова М. А. Моделирование характеристик информационной безопасности объекта с помощью логико-вероятностного подхода. — URL: http: // ksi.avo.ru/seminar/22.pdf.

Hammer M., Champy J. Reengineering for corporation. A manifesto for business revolution. SPb., 2000.

Колосок И. Н., Коркина Е. С. Отбор активных потребителей в структуру агрегатора спроса аналитическими методами // Электроэнергия. Передача и распределение. 2021. № 3(66). С. 22 – 28.

Boehmer W. Analysis of Strongly and Weakly Coupled Management Systems in Information Security, 2010.

Жилкина Ю. В., Воденников Д. А. Риски в энергетике: анализ практики управления на рынке электроэнергии. — URL: http://cigre.ru/research commitets/ik rus/b3 rus/materials/library/ %D0%96%D0%B8%D0%BB%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B0.pdf.

Система управления рисками на предприятии. — URL: https://www.iksystems.ru/info/articles/menedzhment-kachestva/ sistema-upravleniya-riskami-na-predpriyatii/.

Колесников А. М., Баранов А. В. Анализ рисков предприятий электроэнергетики // Теория и практика сервиса: экономика, социальная сфера, технологии. СПбГЭУ. 2013. № 4(18). С. 154 – 158.

Уварова Г. Карту рисков бизнес-процессов можно сделать практичной. — URL: https://www.eg- online.ru/article/274036/.

Кудрявый В. В. Риски и угрозы российской электроэнергетики. Пути преодоления. — URL: https://www.ruscable.ru/article/The_risks_and_threats_of_the_Russian_power_industry/.

Киберриски: как понимать и управлять. — URL: https:// 10guards.com/ru/articles/cyber-risks/.

Сеньков А. В. Графическая нотация для представления процесса управления комплексными рисками // Современные наукоемкие технологии, 2016. № 12 – 1. С. 72 – 81. — URL: https:// top-technologies.ru/ru/article/view?id=36479.

Гук Ю. Б. Расчет надежности электроэнергетических установок. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

Надежность технических систем и техногенный риск. Дерево событий. — URL: http://www.obzh.ru/nad/6-9.html.

В России строится платформа управления энергетикой на блокчейне. — URL: https://www.cnews.ru/news/top/2021-12-21_ v_rossii_stroitsya_platforma.

Energosfera® 8 software package. — URL: https://prosoftsystems.ru/catalog/show/programmnyj-kompleks-jenergosfera-8_0.

Колосок И. Н., Коркина Е. С. Demand Response агрегатор как бизнес-процесс в условиях цифровизации энергетики // Релейная защита и автоматизация. 2021. № 4. С. 22 – 27.

Колосок И. Н., Коркина Е. С. Применение логико-вероятностного анализа для повышения живучести агрегатора управления спросом на электроэнергию // Энергетик. 2022. № 12. C. 9 – 12.

Aziz W. A., Babulak E., Al-Dabass D. Network Function Virtualization over Cloud-Cloud Computing as Business Continuity Solution, 2020. — URL: https://www.intechopen.com/chapters/ 76746.

Анализ «галстук-бабочка». — URL: http://www.consultant.ru/ document/cons doc LAW 406016/79d895387ec905fc042eccdcc6f ce3b320e9b18d/.

Уткин Н. Интервью с экспертом: «Безопасность кибер-физических систем: требуются комплексный подход и проактивные механизмы». — URL: https://safe-surf.ru/specialists/article/ 5291/668770/.

Приказ Министерства энергетики РФ от 6 ноября 2018 г. № 1015 «Об утверждении требований в отношении базовых (обязательных) функций и информационной безопасности объектов электроэнергетики при создании и последующей эксплуатации на территории Российской Федерации систем удаленного мониторинга и диагностики энергетического оборудования». — URL: https://base.garant.ru/72176552/.

Коцыняк М. А., Кулешов И. А., Кудрявцев А. М., Лаута О. С. Киберустойчивость информационно-телекоммуникационной сети. СПб.: Бостон-спектр, 2015.

Кибербезопасность электроэнергетической инфраструктуры. — URL: https://media.kaspersky.com/ru/business-security/KL_KICS_for_Energy_A4_RU.pdf.

Лобанов С. А., Назарова А. У., Найденов А. А. Правовое обеспечение кибербезопасности топливно-энергетического комплекса России в контексте реализации Энергетической стратегии до 2050 года / Право и управление. XXI век. 2025. № 21(2). C. 26 – 34. — DOI: 10.24833/2073-8420-2025-2-75- 26-34.

Cao R., Wu J., Long C., Li S. Stability analysis for networked control systems under denial-of-service attacks. // 54th IEEE conf. on Decision and Control, 2015. P. 7476 – 7481.

Swain K. P. Network-Level Vulnerability Assessment of Synchrophasor Measurement Devices / K. P. Swain, A. Sharma, A. Karkare, et al. 2024.

Zheng I. Smart Grid: Cyber Attacks, Critical Defense Approaches, and Digital Twin / I. Zheng, M. Liu, D. Puthal, et al. — URL: https://www.arxiv-vanity.com/papers/2205.11783/.

Kumar P. Smart grid metering networks: A survey on security, privacy and open research issues / P. Kumar, Y. Lin, G. Bai, et al. // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019. Vol. 21. No 3. P. 2886 – 2927.

Kolosok I., Korkina E., Kurbatsky V. Effect of Energy Storages on Flexibility and Cyber Resilience of Electric Networks // Proc. of FREPS. 2019.

Kolosok I., Korkina E., Tomin N. Cyber security of electric networks with energy storages // Proc. of IFAC, Berlin. 2020.

Stroev V. A., Gremiakov A. A., Arachchige C. U., Styczynski Z. A. Optimal Allocation of Energy Storage devices in electrical power systems // 13-th PSCC in Trondheim, June 28–July 2 1999. P. 510 – 515.

Ribas Monteiro L. F., Rodrigues Y. R., Zambroni de Souza A. C. Cybersecurity in Cyber-Physical Power Systems // Energies. 2023. No 16. 45 – 56. — DOI: 10.3390/en16124556.

Loukas G. Cyber-Physical Attacks: A Growing Invisible Threat. Butterworth-Heinemann, 2015.

Коркина Е. С., Колосок И. Н. Метод синтеза и анализа деревьев отказов для повышения живучести агрегатора управления спросом на электроэнергию // Материалы семинара «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики». 2023. Вып. 74. C. 503 – 511.

Берман А. Ф., Павлов Н. Ю., Николайчук О. А. Метод синтеза и анализа деревьев отказов на основе понятий механизма и кинетики событий // Проблемы анализа риска. 2018. Т. 15. № 3. С. 62 – 77.

Cвидетельство № 2003611099. Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем (ПК АСМ 2001)/Можаев А. С., Гладкова И. А. М.: Роспатент, 2003. Дата регистрации 12.05.2003.

Koestler A. The ghost in the machine. Arkana Books, 1971.

Van Brussel H. Reference architecture for holonic manufacturing systems: PROSA/H. Van Brussel, Jo Wyns, P. Valckenaers, et al. // Computers in Industry. 1998. № 37(3). P. 255 – 274.

Van Brussel H. Holonic Manufacturing Systems // CIRP Encyclopedia of Production Engineering. 2019. P. 654 – 659. — URL: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-642- 20617-7 6556.

McFarlane D. C., Bussmann S. Holonic Manufacturing Control: Rationales, Developments and Open Issues. Springer-Verlag. 2003.

Grobbelaar S., Ulieru M. Complex networks as control paradigm for complex systems // IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. 2007. P. 4069 – 4074.

Rehtanz C. Towards Holonic Power and Energy Systems — A novel ICT Architecture as Enabler for Resiliency/C. Rehtanz, A. Ulbig, R. Palaniappan, et al. 2021. — DOI: 10.1016/j.ijepes. 2021.000000.

Манусов В. З., Хасанзода H. Построение холонической инфраструктуры интеллектуальных сетей в концепции Smart Grid с учетом двусторонннего потока энергии // Problemele energeticii regionale. 2017. № (35). C. 84 – 93.

Pahwa A. Goal-based holonic multiagent system for operation of power distribution systems/A, Pahwa, S. A. DeLoach, B, Natarajan B. et al, // IEEE Trans Smart Grid 2015:1. — DOI: 10.1109/TSG.2015.2404334.

Колосок И. Н., Берг Е. С. Использование СВИ для расчета текущего режима при анализе гибкости ЭЭС // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вып. 72. Надежность систем энергетики в условиях их цифровой трансформации. В 2-х книгах. Кн. 1. Отв. ред. Н. И. Воропай. Иркутск: ИСЭМ СО РАН. 2021, С. 323 – 332.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 — 2025 НТФ «Энергопрогресс»

Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru