CC BY
7УДК 620.9 Гагулаев Х. У., Вельмовазов С.Ю., Камарзаев Г.Р.
Гагулаев Х.У.
студент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (г. Владикавказ, Россия)
Вельмовазов С.Ю.
студент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (г. Владикавказ, Россия)
Камарзаев Г.Р.
студент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (г. Владикавказ, Россия)
ОЦЕНКА ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСЕТЕВЫМИ ОРГАНИЗАЦИЯМИ
Аннотация: в условиях усложнения современных электроэнергетических систем необходимо внедрение передовых цифровых технологий для повышения эффективности, надёжности и устойчивости. В статье проводится анализ влияния цифровых технологий и систем управления на деятельность электросетевых организаций, рассматриваются ключевые направления цифровой трансформации, включая автоматизацию, интеллектуальный учёт, аналитику больших данных и развитие интеллектуальных сетей. На основе анализа международной практики и исследований, проведённых в России, в статье освещаются преимущества и проблемы, связанные с цифровизацией. Результаты
1933
исследования показывают, что успешное внедрение цифровых технологий может привести к значительному повышению производительности электросетей, снижению эксплуатационных затрат и повышению удовлетворённости клиентов. Однако для полной реализации потенциала цифровизации необходимо решить ряд проблем, таких как устаревшая инфраструктура, угрозы кибербезопасности и дефицит квалифицированных кадров. В заключение представлены рекомендации по ускорению цифровой трансформации электросетевых организаций, а также описаны перспективы развития цифровых технологий в формировании энергетического ландшафта.
Ключевые слова: цифровизация, электросеть, интеллектуальная сеть, системы управления, энергоэффективность.
Появление цифровых технологий положило начало новой эре преобразований во всех отраслях, и энергетический сектор не является исключением. Цифровизация, интеграция цифровых технологий в существующие процессы, быстро меняет ландшафт производства, передачи и потребления энергии. Этот сдвиг парадигмы обусловлен необходимостью повышения эффективности, надежности и устойчивости при одновременном решении проблем возрастающей сложности современных энергетических систем.
Энергетический сектор, исторически характеризовавшийся опорой на традиционную инфраструктуру и централизованное производство электроэнергии, в настоящее время претерпевает глубокую эволюцию. Интеграция возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра, привнесла в энергосистему значительную изменчивость и неопределенность [3]. Более того, появление распределенных источников энергии, включая солнечные батареи на крышах и электромобили, еще больше усложнило энергетический ландшафт. Чтобы справиться с этими вызовами, сектор должен использовать цифровизацию как катализатор инноваций и адаптации.
1934
Цифровые технологии предоставляют множество преимуществ энергетическому сектору. Позволяя собирать, анализировать и использовать огромные объемы данных, цифровые решения могут оптимизировать работу электросетей, повышать энергоэффективность и способствовать внедрению возобновляемых источников энергии. Продвинутая аналитика и алгоритмы искусственного интеллекта позволяют прогнозировать спрос на энергию, оптимизировать графики выработки электроэнергии и обнаруживать потенциальные сбои в электросети, тем самым повышая надежность и отказоустойчивость [1]. Кроме того, цифровизация позволяет потребителям активно участвовать в управлении энергопотреблением с помощью интеллектуальных сетей и программ реагирования на спрос, способствуя более устойчивому и справедливому энергетическому будущему.
Цифровизация в контексте электроэнергетики означает интеграцию цифровых технологий в традиционную инфраструктуру электрических сетей. Этот преобразующий процесс предполагает применение передовых технологий, таких как Интернет вещей (IoT), искусственный интеллект (ИИ) и аналитика больших данных, для повышения эффективности, надежности и устойчивости энергосистем [2, 5]. Используя возможности цифровизации, электросетевые организации могут произвести революцию в способах производства, передачи и распределения электроэнергии.
Концепция цифровизации охватывает широкий спектр применений в электроэнергетике. Одной из ключевых областей является внедрение технологий интеллектуальных сетей, которые обеспечивают двунаправленный поток электроэнергии между коммунальными предприятиями и потребителями. Интеллектуальные сети используют передовую инфраструктуру учета (AMI) для сбора данных о структуре энергопотребления в режиме реального времени, что позволяет более точно прогнозировать спрос и управлять нагрузкой. Кроме того, цифровизация облегчает интеграцию возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра, позволяя эффективно управлять непостоянными потоками энергии.
1935
Другим важным аспектом цифровизации является внедрение передовых систем управления. В этих системах используются сложные алгоритмы и данные в режиме реального времени для оптимизации работы электросетей, повышения стабильности системы и минимизации потерь электроэнергии. Используя методы искусственного интеллекта и машинного обучения, системы управления могут выявлять потенциальные неисправности и аномалии, обеспечивая профилактическое обслуживание и снижая риск простоев. Кроме того, цифровизация позволяет коммунальным службам принимать решения на основе данных, оптимизируя распределение ресурсов и инвестиционные стратегии.
По сути, цифровизация является катализатором инноваций и преобразований в электроэнергетической отрасли. Внедряя цифровые технологии, электросетевые организации могут повысить эффективность своей деятельности, улучшить качество обслуживания и внести свой вклад в более устойчивое энергетическое будущее [3]. По мере того, как мир переходит к низкоуглеродной экономике, цифровизация будет играть ключевую роль в формировании будущего электроэнергетической отрасли.
Автоматизация процессов является ключевым элементом цифровизации, позволяющим упростить операции и снизить количество ошибок, совершаемых человеком. Применение передовых технологий, таких как робототехника и искусственный интеллект, позволяет коммунальным службам автоматизировать рутинные задачи, такие как снятие показаний со счётчиков, обслуживание сетей и реагирование на сбои в работе [4]. Это не только повышает эффективность, но и высвобождает человеческие ресурсы для выполнения более стратегически важных и сложных задач.
Интеллектуальные системы учета электроэнергии, или интеллектуальные счетчики, представляют собой инновационное решение, которое революционизирует способы потребления и управления электроэнергией. Эти усовершенствованные счетчики позволяют в режиме реального времени отслеживать потребление электроэнергии, предоставляя ценную информацию о структуре потребления.
1936
Анализ этих данных позволяет коммунальным службам оптимизировать работу электросетей, внедрять программы управления спросом и предлагать тарифные планы с фиксированным временем использования, стимулируя тем самым энергосбережение.
Большие данные и аналитика играют ключевую роль в раскрытии потенциала цифровизации. Собирая и анализируя огромные объемы данных из различных источников, коммунальные службы получают ценную информацию о производительности электросетей, поведении потребителей и новых тенденциях. Такой подход, основанный на данных, обеспечивает прогнозируемое техническое обслуживание, повышает надежность электросети и оптимизирует распределение ресурсов.
Интеллектуальные сети представляют собой воплощение цифровизации в электроэнергетической отрасли. Передовые электрические сети интегрируют цифровые технологии для повышения эффективности, надёжности и устойчивости.
Ключевые особенности интеллектуальных сетей включают:
- Двусторонняя связь, обеспечивающая взаимодействие между коммунальными службами и потребителями в режиме реального времени.
- Возможности самовосстановления, позволяющие автоматически обнаруживать и устранять неисправности, что сокращает продолжительность простоев.
- Интеграция возобновляемых источников энергии, упрощающая подключение различных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия.
- Управление спросом, стимулирующее потребителей переносить потребление энергии на внепиковые часы [1-4].
Многие страны по всему миру активно реализуют амбициозные инициативы по цифровизации своих электроэнергетических систем.
1937
В Соединенных Штатах наблюдается значительный прогресс в области технологий интеллектуальных электросетей. Компании, такие как Pacific Gas and Electric (PG&E), внедряют передовую инфраструктуру учета и программы реагирования на спрос, что приводит к повышению надежности электросетей, снижению энергопотребления и повышению удовлетворенности клиентов.
Китай стал мировым лидером в области цифровизации, вкладывая значительные средства в технологии интеллектуальных сетей и интеграцию возобновляемых источников энергии. Государственная сетевая корпорация Китая реализовала крупномасштабные проекты по созданию интеллектуальных сетей, позволяющих осуществлять мониторинг и управление энергосистемой в режиме реального времени.
В Германии программа Energiewende, или энергетический переход, ускорила внедрение возобновляемых источников энергии [2]. Цифровые технологии играют решающую роль в интеграции этих источников в сеть и обеспечении стабильности работы сети.
Данные примеры наглядно демонстрируют значительное влияние цифровизации на эффективность и стабильность функционирования энергетических систем. Внедрение цифровых технологий позволяет электросетевым организациям оптимизировать свою деятельность, снижать издержки и обеспечивать потребителей надёжной и экологически чистой энергией.
Российская электросетевая система представляет собой сложную сеть, охватывающую обширную территорию с разнообразными климатическими условиями. Несмотря на масштабность существующей инфраструктуры, она сталкивается с трудностями в процессе модернизации и цифровой интеграции.
Несмотря на внедрение некоторых цифровых технологий, полномасштабная цифровая трансформация сектора затруднена из-за значительных барьеров.
1938
Российские электросетевые организации добились значительных успехов в внедрении определённых цифровых технологий. В некоторых регионах внедрена передовая инфраструктура учёта (AMI), позволяющая дистанционно снимать показания со счётчиков и отслеживать потребление энергии в режиме реального времени [5].
Некоторые коммунальные предприятия внедрили системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) для мониторинга и контроля работы электросетей. Однако широкое распространение этих технологий ограничено.
В российской электроэнергетике существует ряд факторов, препятствующих прогрессу в области цифровизации. Одним из основных факторов является устаревшая инфраструктура, которая характеризуется изношенным оборудованием и неэффективными системами [1]. Модернизация этой инфраструктуры требует значительных инвестиций и квалифицированных специалистов. Географические особенности России создают проблемы с логистикой при внедрении и сопровождении цифровых технологий.
Проблемы кибербезопасности также являются серьёзным препятствием на пути к цифровизации. Растущая взаимосвязанность с цифровым миром делает систему уязвимой для кибератак, что может привести к серьёзным последствиям для надёжности и безопасности. Для снижения этих рисков необходимо принять надёжные меры по обеспечению кибербезопасности критически важной инфраструктуры.
Кроме того, темпы цифровизации могут зависеть от нормативно-правовой базы и государственной политики. Для стимулирования инвестиций в цифровые технологии и инновации необходимы чёткие и поддерживающие нормативно-правовые акты. Благоприятная нормативно-правовая среда может способствовать разработке новых бизнес-моделей и ускорению внедрения цифровых решений.
Внедрение цифровых технологий в российских электросетевых компаниях было постепенным процессом, с разной степенью успеха в разных
1939
регионах и организациях. Несколько примечательных тематических исследований иллюстрируют практическое применение цифровых инициатив и их влияние на эффективность и надежность энергосистемы.
Одним из таких примеров является внедрение передовой инфраструктуры учета электроэнергии (AMI) в Московском регионе. Благодаря внедрению интеллектуальных счетчиков местные коммунальные службы получили возможность собирать данные о потреблении энергии в режиме реального времени, что позволяет более точно выставлять счета, улучшать прогнозирование нагрузки и осуществлять целенаправленные программы управления спросом, что привело к снижению потерь энергии, увеличению доходов и повышению удовлетворенности клиентов.
Другим успешным примером является внедрение систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) в Сибирском федеральном округе. Системы позволили осуществлять удаленный мониторинг и управление объектами по производству и передаче электроэнергии, что привело к повышению стабильности электросетей, сокращению продолжительности простоев и оптимизации распределения ресурсов. Системы SCADA облегчили интеграцию возобновляемых источников энергии, таких как гидроэлектростанции и ветроэнергетика, в сеть.
В Ленинградской области изучается возможность использования искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения для оптимизации работы электросетей. Алгоритмы ИИ были применены для анализа исторических данных и выявления закономерностей в потреблении энергии, что позволяет более точно прогнозировать и разрабатывать программы реагирования на спрос. Это привело к повышению надежности электросети и снижению эксплуатационных расходов.
Кроме того, некоторые российские сетевые компании внедрили цифровые решения для повышения кибербезопасности. Внедрив передовые меры кибербезопасности, такие как системы обнаружения вторжений и брандмауэры,
1940
эти компании усилили свою защиту от кибератак, защитив критически важную инфраструктуру и обеспечив бесперебойность электроснабжения.
Хотя эти примеры демонстрируют положительное влияние цифровых технологий на российскую электроэнергетику, проблемы остаются. Устаревшая инфраструктура, нехватка квалифицированной рабочей силы и угрозы кибербезопасности по-прежнему препятствуют реализации всего потенциала цифровизации. Однако, решая эти задачи и создавая благоприятную нормативно-правовую базу, российские сетевые компании могут ускорить цифровую трансформацию и воспользоваться преимуществами более эффективной, надежной и устойчивой энергетической системы.
Выводы. Анализ внедрения цифровых технологий и систем управления в электросетевых организациях выявил сложное взаимодействие факторов, влияющих на их внедрение и эффективность. Несмотря на значительный достигнутый прогресс, особенно в таких областях, как усовершенствованная измерительная инфраструктура и SCADA-системы, сохраняются проблемы в виде устаревшей инфраструктуры, угроз кибербезопасности и нехватки квалифицированного персонала.
Несмотря на эти трудности, потенциальные преимущества цифровизации в электроэнергетике значительны. Используя передовые технологии, такие как анализ больших данных, искусственный интеллект и Интернет вещей (IoT), энергосистема может стать более эффективной, надежной и устойчивой. Данные технологии могут помочь снизить потери энергии, повысить стабильность электросетей, оптимизировать распределение ресурсов и облегчить интеграцию возобновляемых источников энергии.
Для дальнейшего развития и внедрения этих технологий важно решить проблемы, упомянутые выше, включая инвестиции в модернизацию инфраструктуры, усиление мер кибербезопасности и подготовку персонала, обладающего необходимыми навыками для эксплуатации и обслуживания цифровых систем. Кроме того, сотрудничество между сетевыми операторами, поставщиками технологий и другими заинтересованными сторонами имеет
1941
решающее значение для обеспечения плавной интеграции новых технологий и максимизации их преимуществ.
Чтобы ускорить цифровую трансформацию электросетей и максимально использовать ее преимущества, можно рассмотреть несколько рекомендаций:
1. Модернизация инфраструктуры: Инвестиции в модернизацию устаревшей инфраструктуры имеют решающее значение для внедрения передовых цифровых технологий.
2. Повышение кибербезопасности: Усиление мер кибербезопасности необходимо для защиты критически важной инфраструктуры от кибератак. Это включает в себя внедрение надежных протоколов безопасности, проведение регулярных аудитов безопасности и обучение персонала распознаванию киберугроз и реагированию на них.
3. Развитие квалифицированной рабочей силы: Инвестиции в образовательные программы и обучение для развития квалифицированной рабочей силы имеют жизненно важное значение для успешного внедрения и эксплуатации цифровых технологий.
4. Нормативно-правовая база: Создание благоприятной нормативно-правовой базы, стимулирующей инновации и инвестиции в цифровые технологии, имеет важное значение. Четкие руководящие принципы и стимулы могут ускорить внедрение новых технологий и бизнес-моделей. Сотрудничество и партнерские отношения: укрепление сотрудничества между коммунальными службами, поставщиками технологий и научно-исследовательскими институтами может способствовать обмену знаниями, передовым опытом и совместному использованию ресурсов.
Интеграция электросетей с другими секторами, такими как транспорт и телекоммуникации, создаст новые возможности для инноваций и сотрудничества. Появление электромобилей и рост "умных" городов увеличат спрос на интеллектуальные и гибкие энергетические системы. Внедряя цифровизацию, операторы электросетей могут играть ключевую роль в
1942
формировании будущего энергетики и вносить свой вклад в создание устойчивого и жизнестойкого общества.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Данилов, Е. А. Современный подход к управлению информационной политикой субъектов электроэнергетики в регионах в условиях массовых ограничений электроснабжения потребителей (на примере Приморского края) / // Экономические науки. - 2024. - № 236. - С. 398-406;
2. Кравченко, О. А. О некоторых аспектах интеграции идей «Менеджмент 2.0», «Менеджмент 3.0» в управление организациями электроэнергетики // Инновации и инвестиции. - 2024. - № 6. - С. 270-273;
3. Петров, В. Л. Управление спросом на электроэнергию в горнопромышленном секторе на основе интеллектуальных электроэнергетических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2022. - № 2. - С. 169-180;
4. Третьяков, Е. А. Совершенствование методов управления передачей и распределением электроэнергии в адаптивных системах электроснабжения стационарных потребителей железных дорог: специальность 05.14.02 "Электрические станции и электроэнергетические системы»: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 2022. - 403 с;
5. Юрлов, Е. Ю. Организационно-экономические механизмы управления ремонтным обслуживанием оборудования региональных электросетевых компаний / Е. Ю. Юрлов. - Санкт-Петербург: Северо-Западный институт управления - филиал РАНХиГС, 2021. - 132 с.
1943
Gagulayev Kh. U., Velmovazov S. Yu., Kamarzaev G.R.
Gagulaev Kh.U.
North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University) (Vladikavkaz, Russia)
Velmovazov S.Yu.
North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University) (Vladikavkaz, Russia)
Kamarzaev G.R.
North Caucasus Mining and Metallurgical Institute (State Technological University) (Vladikavkaz, Russia)
ASSESSMENT OF EFFECT OF IMPLEMENTING DIGITAL TECHNOLOGIES AND MANAGEMENT SYSTEMS BY POWER GRID ORGANIZATIONS
Abstract: in the context of the increasing complexity of modern electric power systems, it is necessary to implement advanced digital technologies to improve efficiency, reliability and sustainability. The article analyzes the impact of digital technologies and management systems on the activities of power grid organizations, considers key areas of digital transformation, including automation, smart metering, big data analytics and the development of smart grids. Based on the analysis of international practice and research conducted in Russia, the article highlights the benefits and challenges associated with digitalization. The results of the study show that the successful implementation of digital technologies can lead to a significant increase in the productivity ofpower grids, a decrease in operating costs and an increase in customer satisfaction.
Keywords: digitalization, power grid, smart grid, control systems, energy efficiency.
1944
