Рассмотрено влияние развития цифровых технологий на электроэнергетику в современных условиях, направленных на декарбонизацию. Выделены ключевые компоненты при цифровизации электроэнергетики и появлении новых моделей электроэнергетики
цифровые технологии, электроэнергетика, декарбонизация, компоненты, цифровизации электроэнергетики
Развитие цифровых технологий в современном мире происходит нарастающими темпами. В будущем они затронут все отрасли производства и будут способствовать появлению новых видов бизнеса. Отвечая на требования общества и общемировой тренд на декарбонизацию, трансформируется и электроэнергетика. Важными факторами, способствующими изменениям в электроэнергетике, станут цифровые технологии и технологии обработки больших данных.
Технологии, которые окажут наибольшее влияние на трансформацию энергетической сферы, включают продвинутую аналитику данных, в том числе искусственный интеллект (ИИ), облачные и квантовые вычисления, роботизацию, носимые устройства и пр. Они затронут все сегменты отрасли, причем, как ожидается, наибольшее влияние они окажут на электроэнергетику, как передовую и динамично развивающуюся отрасль промышленности.
Навыки, связанные с цифровыми технологиями, вероятно, будут одними из самых востребованных на рынке, но потребуются и другие нетехнические компетенции, такие как решение проблем в условиях неопределенности и управление рисками.
Мировая энергетика трансформируется, отвечая на запросы общества и усиление климатических требований. В 2015 году ООН приняла повестку дня в области устойчивого развития до 2030 года. Программа состоит из 17 глобальных целей, в том числе цели, лежащие в области электроэнергетики. Международное энергетическое агентство отметило основные изменения, которые потребуется осуществить для достижения этих целей. Основной вектор развития электроэнергетики на ближайшие десятилетия будет направлен на сокращение выбросов углеводородов в атмосферу с целью достижения нулевых выбросов к 2070 году. Согласно прогнозам, зафиксированным в сценарии устойчивого развития ООН, в 2040 году, несмотря на рост мировой экономики в среднем на 3,4 % в год, мы увидим существенное снижение спроса на углеводородную энергетику: рынок нефти объемом в 65 70 миллионов баррелей в день к 2040 году вернется к уровню начала 1990‑х годов [1, 2]. При этом произойдет значительное перераспределение инвестиций от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии: инвестиции в ископаемое топливо сократятся почти на 50 %, а расходы на возобновляемые источники энергии увеличатся в 2,5 раза.
Одним из наиболее важных технологических сдвигов в энергетической отрасли, который приведет к значительному повышению эффективности и рентабельности, станет цифровая трансформация. Попытки осуществления цифровой трансформации предпринимались еще c середины 90‑х годов, но прорыв в этой области стал возможен только с появлением и развитием таких технологий как, промышленный интернет вещей (IIoT), обработка больших данных (Big Data) и когнитивные вычисления (Сognitive Сomputing).
В широком смысле цифровизация – это преобразование информации и результатов измерений в численный формат, после чего их можно обрабатывать, хранить и передавать в электронном виде. Цифровые технологии в электроэнергетике предполагают следующие ключевые компоненты:
- Глубокую аналитику данных, которая включает в себя прогнозную аналитику, большие данные и интеллектуальный анализ данных на базе машинного обучения и искусственного интеллекта. Глубокий анализ данных и искусственный интеллект уже влияют на то, как энергетические компании принимают решения, и в будущем изменят «status quo» для всех участников цепочки поставок в энергетической отрасли.
- Дополненную, ассистирующую и виртуальную реальность (AR/VR) на базе которых можно создавать различные экспертные системы, интерактивные электронные технические руководства, выводить информацию о режимах работы оборудования, включая телеметрию. В результате внедрения AR/VR-технологий повышается производительность труда за счет сокращения времени при выполнении операций, времени на подготовку к операциям, оптимизации перемещений персонала.
- Оцифровку бизнес-процессов, что позволит оптимально перераспределить персонал по проектам, сократить количество ошибок и аварий и обеспечить прозрачность коммерческих решений.
- Облачные вычисления – предоставление сетевого доступа по требованию к некоторому общему фонду конфигурируемых вычислительных ресурсов (серверам, хранилищам, базам данных, программному обеспечению). Облачные вычисления позволяют более быстро внедрять инновации, обеспечивают гибкость ресурсов и экономию за счет роста масштабов. Облачные технологии станут высокоценным ресурсом и для покупателей энергоресурсов, позволяя фирмам реализовывать инициативы, направленные на привлечение потребителей, например, способствуя созданию «зеленого» образа компании.
- Кибербезопасность – защита систем, сетей и программ от цифровых атак. Обычно «кибератаки» нацелены на получение доступа к данным, изменение или уничтожение конфиденциальной информации, нарушение бизнес-процессов. В качестве примера можно привести кибератаку на крупный энергетический объект в Норвегии в 2019 году. Жертвой атаки стала металлургическая компания Hydro. На восстановление ее работоспособности потребовалось несколько недель, а ущерб составил около 70 млн долл.
- Блокчейн и распределенные реестры – совместно используемые и распределенные структуры данных или реестры, которые могут безопасно хранить информацию о цифровых транзакциях без использования центральной точки управления. Блокчейн и технология распределенного реестра могут использоваться для риск-менеджмента или торговли «зелеными» сертификатами.
- Интернет вещей (IoT) и промышленный интернет вещей (IIoT) – это обширная сеть подключенных вещей и людей, которые собирают данные и обмениваются данными об окружающей среде, о самом устройстве и о том, как оно используется.
- Цифровой двойник – виртуальная копия технического объекта, воспроизводящая и задающая структуру, состояние и поведение объекта в реальном времени. Цифровой двойник является ключевым базовым элементом высокотехнологичной системы управления. К числу высокотехнологичных объектов, управление которыми целесообразно организовывать на базе технологии цифровых двойников, относятся, например, современные системы распределенной энергетики, включающие разнообразные энергоприемники, локальное генерирующее оборудование и накопители электроэнергии.
- Дроны и беспилотные летательные аппараты (БПЛА) – беспилотные транспортные средства, в основе работы которых лежат такие технологии, как компьютерное зрение и искусственный интеллект. Сегодня БПЛА используются, например, для плановой диагностики и инспекции состояния ЛЭП, проведения аварийно-восстановительных работ, создания цифровых и кадастровых планов, сопровождения работ по строительству и реконструкции ЛЭП и мн. др.
- Робототехнику, которая существенным образом меняет энергетическую отрасль, трансформируя такие процессы, как производство, эксплуатация и диагностика различного оборудования.
Для генерирующих компаний цифровизация открывает новые возможности в следующих четырех областях [3]:
- Управление жизненным циклом активов: технологические решения могут обеспечивать дистанционное управление или профилактическое обслуживание в режиме реального времени, приводя таким образом к продлению жизненного цикла актива или достижению лучшей производительности генерирующих, передающих или распределительных активов и инфраструктуры.
- Оптимизация энергосети: оптимизировать работу сетей можно за счет балансировки нагрузки в реальном времени, управления сетью, сквозного подключения, достигаемого путем подключения активов, оборудования и устройств, а также расширенных возможностей мониторинга сети.
- Интегрированный подход к обслуживанию клиентов: объединение инновационных цифровых продуктов и услуг, относящихся к производству энергии и управлению энергопотреблением, в единую интегрированную систему обслуживания клиентов.
- Персонализация электроэнергии – персонализированные подключаемые услуги за пределами цепочки создания стоимости электроэнергии, адаптирующиеся к потребителю.
Кроме того, цифровизация электроэнергетики приведет к появлению совершенно новых бизнес-моделей с акцентом на экологически чистую энергию («зеленую» энергию), поддержку электромобилей, а также на домохозяйства и бизнес. Появятся такие новые модели электроэнергетики, как [4-6]:
- Виртуальная энергокомпания (Virtual Utility) – компания, которая собирает энергию из различных распределенных систем и действует как посредник на рынках энергетики.
- Разработчик энергосистемы (Grid Developer) – коммунальные компании в данной модели приобретают, разрабатывают, строят, владеют и обслуживают линии электропередачи, которые соединяют децентрализованные генераторы с операторами местных распределительных систем.
- Сетевой менеджер (Network Manager) – управляет распределительными устройствами и предоставляет доступ к своим сетям вырабатывающим электроэнергию предприятиям, компаниям, владеющим соединительными линиями и поставщикам розничного обслуживания.
1. Носкова, Т.Н. Дидактика цифровой среды: монография / Т.Н. Носкова. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2020. - 384 с.
2. Акаткин, Ю.М. Цифровая трансформация государственного управле-ния: Датацентичность и семантическая интероперебельнсть / Ю.М. Акаткин, Е.Д. Ясиновская. - М.: Изд-во URSS, 2019. - 724 с. ISBN 978-5-9710-6185-4.
3. Попова, С.А. Цифровая образовательная среда: исходные понятия и концептуальное проектирование / С.А. Попова. - М.: ИМЦ, 2021. - 248 с.: рис., табл. - (Библиотека научных школ НАНО ВО "ИМЦ"). - Библиогр.: с. 226-248. - ISBN 978-5-907445-63-5
4. Konovalov Yu.V., Zasukhina O.A. Cloud technologies in energy. Journal of Physics: Conference Series, 1680 (2020), статья № 012024, [Электронный ресурс], URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85098553884&doi=10.1088%2f1742-6596%2f1680%2f1%2f012024&part,DOIhttps://doi.org/10.1088/1742-6596/1680/1/012024, (дата обращения: 18.05.2022).
5. Новости «Цифровой экономики», [Электронный ресурс], URL: https://data-economy.ru/news, (дата обращения: 08.05.2023).
6. Мозохин А.Е., Шведенко В.Н. 2019 Анализ направлений развития цифровизации отечественных и зарубежных энергетических систем Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 4. pp 657-672 Preprint doi:https://doi.org/10.17586/2226-1494-2019-19-4-657-672.
