ИИ, дроны, цифровые двойники: топ-5 инноваций для энергетического сектора

Процессы цифровой трансформации, включая появление на рынке таких технологий, как искусственный интеллект, цифровые двойники и интернет вещей, полностью изменили энергетическую систему. Каким будет электроэнергетический комплекс будущего?

Российский рынок электроэнергии в последние годы вынужден справляться с непрерывно растущим спросом на энергию и давлением со стороны регулирующих органов и потребителей, пытающихся добиться улучшения услуг, сохранения исчерпаемых природных ресурсов и сокращения выбросов углерода. Все это — в условиях высокой налоговой нагрузки и устаревающей инфраструктуры.

Уменьшить влияние этих факторов на бизнес энергетических компаний может только быстрая и качественная модернизация электросетевого комплекса с помощью цифровых технологий. Так, по оценке Международного энергетического агентства (IEA, МЭА), цифровизация позволит экономить более 5% от стоимости производства электроэнергии. Поэтому отрасль, долгие годы вкладывающаяся лишь в редкие капитальные ИТ-проекты, сегодня инвестирует в инновации миллиарды рублей. Какие технологии изменят ИТ-ландшафт российского энергетического рынка уже в ближайшие годы? На этот вопрос отвечает Дмитрий Кичко, генеральный директор «Эдит Про».

По оценкам Gartner, в энергетических сетях по всему миру насчитывается уже более 1,1 миллиарда интеллектуальных устройств, и их число быстро растет. Это связано с тем, что датчики и сенсоры, подключенные к сети, могут собирать и передавать в режиме реального времени всю информацию, необходимую для стабильной работы энергосети.

Уже сейчас дроны и IoT-устройства используются для проверки объектов и линий, расположенных в труднодоступных районах. А «умные» счетчики предоставляют самые свежие данные о спросе на электричество.

Более того, IoT-датчики также помогают отслеживать резкие изменения температуры, влажности, вибрации и множество других параметров, влияющих на перегрузку сети и перебои в подаче электроэнергии. Это позволяет уменьшить риски сбоев в работе электросетевого комплекса.

Еще одна технология, которая уже сейчас кардинально меняет принципы работы энергетического комплекса, — цифровой двойник. Это виртуальная копия энергосистемы, достоверно отображающая состояние всех физических активов энергетического предприятия.

Данные с датчиков, камер и других источников информации, расположенных на каждом объекте инфраструктуры, передаются в режиме реального времени в специализированную ИС и используются для создания его точной трехмерной модели. В результате проектируется среда с единым источником достоверной информации обо всех активах предприятия.

Наличие виртуальной копии физического актива позволяет тестировать методы обслуживания, моделировать сценарии эксплуатации оборудования, проводить обучение сотрудников и анализировать меры безопасности без необходимости вмешиваться в работу реальных, нередко дорогих, объектов. Особенно полезны цифровые двойники в процессе планирования техобслуживания оборудования и строительства новых мощностей.

К примеру, «Волгограднефтепроект» создал цифровой двойник в процессе проектирования масштабного газоперерабатывающего комплекса. В результате проекта удалось оптимизировать строительство и эксплуатацию нового объекта и сократить потенциальное время простоев на 10-15%. Общая экономия от использования двойника оценивается примерно в $5,5 млн.

Исследования показывают, что рынок цифровых двойников будет расти на 58% в год вплоть до 2026 года. Причем значительная доля доходов будет поступать именно от энергетических компаний.

Декарбонизация, распределение электроэнергии, переход к возобновляемым источникам энергии — все это может вызвать дополнительные колебания в энергоснабжении. Поэтому сегодня операторы электросетей чаще, чем когда-либо прежде, сталкиваются с проблемами, связанными с обеспечением стабильности и надежной работы электросетевого комплекса. Любая авария на подстанции — это тысячи людей, отключенных от электроэнергии, а также финансовый и репутационный ущерб для компании.

Цифровизация энергосетей и, в частности, введение в эксплуатацию цифровых подстанций может увеличить пропускную способность подстанций и повысить их отказоустойчивость. Цифровые компоненты, такие как датчики IoT, дроны и камеры, и широкий спектр аналитических инструментов обеспечивают дистанционный мониторинг, диагностику и контроль работы всего оборудования.

В результате управление подстанцией становится полностью прозрачным. Благодаря этому можно заблаговременно предсказывать сбои в работе энергосистемы и планировать техническое обслуживание всех объектов инфраструктуры. Именно поэтому концепция цифровой подстанции стремительно набирает популярность. Например, в периметре «Россетей» действуют более 2 млн интеллектуальных приборов учета электроэнергии, 84 цифровые подстанции, 22 центра управления сетями и 38 цифровых районов электросетей.

С ростом децентрализации энергосистем становится все труднее управлять большим количеством участников сети. Это требует анализа огромного потока данных. Искусственный интеллект помогает обрабатывать эти потоки в режиме реального времени.

Поэтому энергетический сектор все более активно использует инструменты машинного обучения и искусственного интеллекта для повышения энергоэффективности, улучшения стабильности сетей, прогнозирования энергопотребления и повышения прозрачности торговли электроэнергией, управления аварийно-восстановительными работами и многих других задач.

К примеру, компания National Grid в Великобритании использует DeepMind от Google для того, чтобы предсказывать пики спроса и предложения и в результате снизить потребление электроэнергии на уровне всей страны на 10%.

И со временем сценариев применения ИИ в энергетическом комплексе будет все больше. Поэтому отечественные энергетические компании уже в ближайшие годы будут вкладывать в проекты на основе искусственного интеллекта минимум 10-20% своих IT-бюджетов.

Наконец, еще одна технология, которая помогает эффективно управлять децентрализованными активами энергетических компаний — блокчейн.

Система продажи электроэнергии, основанная на блокчейне, позволяет конечным клиентам покупать продукт непосредственно у энергетических предприятий. При этом энергетические компании могут избавиться от посредников, взимающих плату за свои услуги. В свою очередь, потребители электроэнергии получают удобный инструмент для того, чтобы быстро и безопасно совершать транзакции.

В Баварии, к примеру, тестируется платформа, с помощью которой энергетические компании смогут продавать электричество местным потребителям без привлечения и операторов энергосистем.

Пока сложно говорить о том, как российский энергетический комплекс будет развиваться в будущем. Но очевидно одно: инновации полностью меняют способы производства и продажи электроэнергии.

Некоторые аналитики говорят о том, что уже в ближайшие годы энергетический рынок придет к концепции «энергия как услуга» (EaaS), которая подразумевает предоставление новых услуг в области энергетики, таких как управление потреблением, оптимизация потребления при наличии локального источника и аккумулятора, обмен энергией посредством локальной сети или энергосбережение, непосредственно потребителю.

Это потребует от энергетических компаний совершенно иного уровня использования инновационных технологий и средств анализа данных.