Цифровая трансформация в электроэнергетике реферат

Обновлено: 02.07.2024

Современный мир все больше опирается на цифровые технологии. В ближайшем будущем планируется даже создать целую цифровую метавселенную .

Цифровые технологии уже постепенно внедряются в различные отрасли производства и являются одним из конкурентных преимуществ. В банковской сфере ярким представителем современного цифрового банка является Тинькофф .

Не секрет, что отрасль электроэнергетики в России является достоянием еще советской эпохи с устаревшим оборудованием, которое все же постепенно обновляется благодаря специальным программам ДПМ и КОММод . Поэтому цифровая трансформация электроэнергетики в России и переход на использование современных технологий является актуальным направлением развития, которое способствует повышению рентабельности.

Для начала разберемся, что из себя представляет цифровизация. Простыми словами это перевод информации в формат, подходящий для обработки компьютером.

Зачем нужна цифровизация?

Для успешного осуществления цифровой трансформации необходимы следующие составные элементы:

доступная инфраструктура для внедрения цифровых технологий;
готовность компаний внедрять новые инновационные технологии в сформировавшиеся бизнес-процессы;
нормативно-правовая база, государственные проекты по поддержке цифровой трансформации;
высококвалифицированный персонал;
частные и государственные инвестиции.

Международный опыт цифровизации

Обратимся к международному опыту цифровизации, т.к. в мире данное направление уже давно не новое.

Согласно оценкам Navigant Research размер рынка цифровых технологий в энергетике оценивается в пределах $53 млрд и в ближайшие 5 лет будет увеличиваться.

Повсеместная цифровизация является общемировым трендом. На данный момент в лидерах находятся западноевропейские страны, которые являются пионерами в области внедрения цифровых технологий.

В 2009 году компания NEXT запустила проект виртуальной электростанции (VPP - Virtual Power Plants), который представляет собой программу, позволяющую управлять большим количеством разрозненных объектов генерации электроэнергии в режиме единой электростанции. Энергетическая компания E.ON развивает направление умных домов. А компания Envision предоставляет программное обеспечение EnOS, которое собирает и обрабатывает данные об использовании оборудования, с помощью искусственного интеллекта создает цифровые модели энергетических объектов, позволяет прогнозировать объемы производства электроэнергии и нагрузки в режиме реального времени.

Процесс цифровой трансформации электроэнергетики в России

Минэнерго со своей стороны обязуется взять на себя разработку необходимой нормативно-правовой базы, обеспечение подготовки кадров, а также осуществление контрольно-надзорной деятельности.

АЦЭ принимает участие в разработке отраслевых стандартов, вносит предложения для изменения действующего законодательства, обеспечивает взаимодействие между участниками рынка для обмена информацией и совместного сотрудничества, помогает привлекать финансирование на внедрение новых цифровых технологий, участвует в НИОКР.

Основными стратегическими задачами в области цифровой трансформации, которые ставит перед собой АЦЭ, являются:

повышение эффективности текущих активов и издержек;
инвестиции в новые классы активов и развитие новых направлений услуг;
увеличение цифрового технологического потенциала.

За счет достижения поставленных задач к 2030 году планируется сформировать высококонкурентный рынок сбыта электроэнергии с выбором различных поставщиков, снижение уровня тарифного регулирования и большее количество инновационных бизнес-моделей.

уменьшить издержки и сроки на внедрение новых информационных систем;
увеличить уровень автоматизации бизнес-процессов;
повысить уровень доступности информации.

Резюме

Одними из ключевых трендов, оказывающими наибольшее влияние на развитие электроэнергетики в будущем, являются декарбонизация и переход на возобновляемые источники энергии и цифровизация, которая предполагает внедрение цифровых технологий в текущую операционную деятельность энергетических компаний, а также открывает возможности для развития новых бизнес-моделей на базе цифровых решений.

Международный опыт показывает, что на пути к цифровой трансформации необходимы совместные усилия всех участников: как государства (правительственные программы, законодательство), так и крупных энергетических компаний (внедрение цифровых технологий для текущей деятельности и развитие новых направлений).

Цифровизация открывает для энергетических компаний новые возможности для повышения эффективности ведения бизнеса (рентабельности): развитие новых направлений для увеличения выручки, так и снижение текущих операционных затрат и повышение производительности.

Цифровизация электроэнергетики довольно интересное и перспективное направление развития отрасли. Радует, что в России есть подобные инициативы и ведутся работы по цифровой трансформации. Но на данный момент каких-то реальных и интересных примеров по использованию инновационных технологий, увы, пока нет.

Полезные ссылки по теме:

Данная информация не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией.

Подписывайтесь на канал , пишите комментарии. На все вопросы постараемся ответить.

Мировой ландшафт
В то время как инвестиции в энергетику, согласно недавнему докладу Международного энергетического агентства World Energy Investment 2018, снижаются, есть сектора отрасли, вложения в которые показывают устойчивый рост: это, в частности, фотовольтаика, энергосбережение и электросетевой комплекс.

У этих цифр есть фундаментальные причины. Извечная головная боль электроэнергетиков разных стран — дефицит или переизбыток мощности, перебои в поставке электричества из-за устаревших технологий и изношенной инфраструктуры, нехватка инвестиций в развитие, ошибки при эксплуатации и ремонте оборудования, слабая организационная структура, пробелы в системе регулирования, несовершенство природоохранной системы. Решение этих проблем, то есть создание устойчивой и эффективной системы, требует огромных усилий и инвестиций. В современном мире к ним добавились новые вызовы, в первую очередь — массированное внедрение ВИЭ и увеличение нерегулярной выработки в энергобалансе.

Глобальный энергопереход от сжигания ископаемого топлива к использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) идет своим чередом. Установленная мощность ВИЭ бьет свои же прошлогодние рекорды. За 2017 год мощность станций на ВИЭ в мире увеличилась на 8,3% — до 2,18 тыс. ГВт (данные Международного агентства по возобновляемой энергии — IRENA) — и такой среднегодовой темп прироста сохраняется вот уже семь лет. Во многом этот тренд поддерживается удешевлением технологий. Например, удельная стоимость фотовольтаических станций, на которые приходится 8% глобальных инвестиций в энергетику, упала в среднем на 15%. (Становится понятно, почему фотовольтаика показала наибольший прирост из всех ВИЭ в прошлом году — 32% против 10% у ветра).

Доступность технологий ВИЭ и вариативность мощности энергоустановок способствуют распространению такого явления, как децентрализация генерации — потребители все чаще стремятся сами обеспечить себя энергией ради экономии, заработка или получения субсидий. Как следствие, в современных энергосистемах меняется роль потребителей: теперь они могут выступать и производителями. Добавим к этому все возрастающую потребность в более гибкой (эластичной) и надежной электросети из-за погодных аномалий и риска кибератак.

Смарт-грид обычно разворачивают по всей энергосистеме, от генерации до сервиса и потребления. Это комбинация передовых ИТ-, коммуникационных и энергетических технологий, таких как измерительная аппаратура, умные инверторы, распределенные хранилища энергии, силовой электроники, элементов АСУ ТП, которые позволяют эффективно управлять отраслью с минимальным воздействием на окружающую среду. Кроме технологий, система смарт-грид основывается также на передовом ценообразовании, управлении спросом, автоматической дистрибуции, прогнозировании выработки ВИЭ.

Это хороший инструмент для оптимального использования энергоресурсов. Серьезная экономия достигается на оплате системных услуг (меньше потребность в регулировании частоты из-за оптимальной интеграции ВИЭ), минимизации потерь в электросетях, снижении расходов на дистрибуцию, а также затрат на ремонт — за счет уменьшения числа отказов оборудования, количества отключений и перепадов напряжения.

Виртуальная электростанция — множество разрозненных мини- и микроэлектростанций, объединенных специальным софтом (системой коммерческого диспетчирования) и выступающих единым игроком на рынке электроэнергии.

Децентрализация производства электроэнергии — тенденция развития местных и индивидуальных энергоисточников.

Интернет энергии (Internet of Energy) — экосистема производителей и потребителей энергии, беспрепятственно интегрирующихся в общую инфраструктуру и обменивающихся энергией.

Просьюмеры — потребители, продающие излишки домашней генерации в общую сеть.

Распределенная генерация — маленькие электростанции, построенные потребителями преимущественно для собственных нужд.

В ЕС утвержден стандарт SAREF (Smart Appliances Reference ontology), предусматривающий единый базовый язык взаимодействия интеллектуальных бытовых устройств. Большое внимание уделяется кибербезопасности энергетического сектора, пересматривается стратегия кибербезопасности ЕС.

Существуют международные стандарты в этой сфере и даже дорожная карта развития соответствующих технологий до 2050 года авторства Международного энергетического агентства (датируемая 2011 годом). По мнению экспертов, для успешного внедрения смарт-грид необходимо, чтобы технологии, регулирование, стандарты и структурная составляющая отрасли развивались гармонично.

Путь России
Несмотря на точечные проекты строительства ветровых и солнечных станций небольшой мощности, у ЕЭС России нет жизненной необходимости интегрировать в сеть большое количество ВИЭ, как в Германии, и сглаживать их нерегулярную выработку. В то же время среди крупных потребителей, недовольных ростом цен на электроэнергию и неэффективностью инвестиций в отрасли, растет стремление к децентрализации, все больше промышленных предприятий хотят развивать собственные энергомощности. Власти также стимулируют развитие микрогенерации (до 15 кВт) на базе ВИЭ: уже подготовлен и находится на рассмотрении парламента законопроект, позволяющий потребителям продавать излишки электроэнергии в сеть, а также освобождающий их доходы от налогов.

Параллельно в России, как и во всем мире, запущен процесс цифровизации экономики и промышленности. Сегодня многие процессы управления российской энергосистемой уже интеллектуализированы: на объектах применяются автоматика, релейная защита, внедрены системы телеуправления и телемеханизации (АСКУЭ, АСУ ТП), энергокомпании считывают информацию с основных объектов оборудования, оснащенных необходимым объемом датчиков, налажен двусторонний обмен информацией.

Таким образом, для России процесс цифровизации электросетевого комплекса — с одной стороны, естественная эволюция, а с другой — технологический ответ на внешние вызовы на фоне мировых тенденций (как и развитие технологий ВИЭ).

Эксперты Минэнерго оценили эффект от программы цифровой трансформации электроэнергетики. По их подсчетам, снижение электроэнергоемкости ВВП может составить порядка 14−15%. Рабочая группа Energy Net считает реалистичным переход России к новой технологической парадигме с 2020 по 2035 год. В случае перехода можно будет добиться снижения цен на электроэнергию на 30−40% по сравнению с инерционным сценарием развития электроэнергетики, а также создать для российских производителей внутренний рынок с годовым объемом до $ 10 млрд, полагают эксперты Energy Net.

Вопросы законодательного обеспечения развития цифровой энергетики в России в июне 2018 года обсуждались на круглом столе в Госдуме. Участники дискуссии отметили, что проведение цифровизации в электроэнергетике и создание систем интеллектуального учета электричества зависят от долгосрочных тарифных решений. Однако в рамках действующего в РФ правового поля и в условиях ограничения роста энерготарифов финансирование проектов цифровизации подвергается рискам.

При этом ориентация на модернизацию и переход к цифровизации неэффективны без науки — фундаментальной, отраслевой, вузовской, смежной. Цифровизация предъявляет новые требования к кадрам: квалификация, компетентность, умение пользоваться инструментарием для использования потенциала ИТ.

Сутью цифровой энергетики является пересборка и развитие совокупности производственных и экономических отношений в отрасли на основе цифровых подходов и средств.

Основная задача цифровой энергетики — уничтожение резко растущих издержек интеграции распределенной энергетики и рыночных трансакций

Появление цифровой платформы в любой индустрии существенно сокращает трансакционные издержки.

А о какой, собственно, цели идет речь? По мнению ведущих экспертов, сутью современной эпохи является вытеснение машинами неэффективных, требующих рутинного людского участия трансакций из экономической и общественной жизни. Появление цифровой платформы в любой индустрии (Uber, Airbnb, Amazon, Cainiao, SmartCAT и т. д.) приводит к существенному сокращению трансакционных издержек и ускорению операционных циклов ее участников. Энергетика не исключение.

Разрабатываемая нами парадигма интернета энергии (IDEA) является ответом на общемировые тренды изменения характера спроса на энергию, масштабного развития распределенной энергетики и электротранспорта, распространения технологических возможностей для активного потребления и просьюмеризма. Обусловленные этими трендами большие издержки на интеграцию, согласованную работу и коммерческое взаимодействие миллионов новых участников энергетических рынков могут быть радикально сокращены при помощи цифровых технологий и платформ. Издержки снижаются за счет использования новых технологий инженерии, обеспечивающих Plug&Play-интеграцию новых элементов, но главное — за счет снятия информационной неопределенности экономических отношений, что в свою очередь обеспечивается тем, что вещи и машины управляются интеллектуальными киберфизическими агентами, представляющими своих владельцев в самооптимизирующихся взаимоотношениях.

Проект в сфере цифровой энергетики всегда предполагает новую модель взаимодействия экономических субъектов

Наработано множество цифровых бизнес-моделей: агрегаторы спроса, виртуальные электростанции, виртуальное распределенное накопление энергии, энергетическое хеджирование и т. д.

Цифровая трансформация (цифровизация) в энергетике — это прежде всего создание новых бизнес-моделей, сервисов и рынков с опорой на возможности цифровой экономики. Простой пример из другой отрасли: создание автоматизированной системы диспетчерского управления таксопарком — это автоматизация, а вот Uber, который по существу создает новую бизнес-модель для той же услуги, не являясь таксопарком и не владея ни единой машиной, причем делает это дешевле, удобнее и безопаснее, — это цифровизация. То же самое в цифровой энергетике: важно определить новую бизнес-модель, потенциал которой открывается за счет всепронизывающих коммуникаций, межмашинного взаимодействий и цифрового моделирования. В мире наработано уже множество таких бизнес-моделей: агрегаторы спроса, виртуальные электростанции, виртуальное распределенное накопление энергии, энергетическое хеджирование и т. д.

Проект цифровой энергетики всегда предполагает использование цифровых моделей фрагментов реального мира

Характерным признаком цифровой экономики (энергетики) является создание новых бизнес-моделей, объединяющих физический и цифровой миры. А такое объединение возможно тогда, когда умные машины начинают формировать и использовать цифровые модели физического мира. Именно это обеспечивает самостоятельность принятия машинами решений в режиме, близком к реальному времени.

В высокотехнологичных отраслях возникает высокая дополнительная загрузка в сопредельных областях деятельности.

Пока еще слабо описано, как цифровая экономика (энергетика) влияет на людей и их занятость в общественно полезном труде. Часто люди фиксируют свои страхи остаться без работы и доходов. На это эксперты по цифровой экономики говорят, что в высокотехнологичных отраслях возникает высокая дополнительная загрузка в сопредельных областях деятельности. Например, в США высокотехнологичное производство (Technology-intensive manufacturing) имеет мультипликатор (Multiplier effect) Me=16, то есть одно рабочее место в TIM создает 16 дополнительных рабочих мест, — в то время как традиционное производство обладает Me=4,6, сельское хозяйство — Me=1,5, розничная торговля — Me=0,8.

Цифровая энергетика — это трансакционные машины новых рынков, бизнес-моделей и сервисов.

Редакция благодарит Дмитрия Холкина, Центр развития цифровой энергетики и телеграм-канал Internet of Energy за разрешение на перепечатку материала.

Частью цифровой экономики станет цифровая энергетика — программа цифровизации всех отраслей топливно-энергетического комплекса: электроэнергетики, нефтегаза и угольной сферы. Разработку программы курирует Минэнерго.

Принципиально новое взаимодействие

Вынужденные шаги

Сегодня во многих развитых странах мира реализуются сценарии так называемого энергетического перехода, трансформирующие электроэнергетику на базе клиентоцентричных распределенных архитектур энергосистем, говорится в докладе. Его суть — в переходе от традиционных моделей к новым, использующим значительные объемы распределенной генерации (включая ВИЭ) и накопителей. Рынки становятся децентрализированными, инфраструктура — интеллектуальной, а потребители переходят к активным, просьюмерским моделям поведения.

Интернет энергии

Новые конфигурации энергосистем называют Интернетом энергии (Internet of Energy, IoE).

Справка

К технологиям распределенной энергетики (распределенных энергоресурсов, Distributed Energy Resources, DER) в мировой практике относят:

распределенную генерацию (Distributed Generation);
управление спросом (Demand Response);
управление энергоэффективностью;
микросети (Microgrids);
распределенные системы хранения электроэнергии;
электромобили.

Базовое свойство всех этих технологий — близость к потребителю энергии.

Словарь

В электроэнергетике просьюмеры — это те, кто может управляемым образом осуществлять не только потребление, но и производство (например, на собственных солнечных батареях), и хранение электроэнергии.

Пример просьюмера — Apple: компания с лета 2017 года имеет право продавать потребителям излишки возобновляемой энергии, произведенной на предприятиях и в кампусах компании.

Распределенная энергия

По прогнозам консалтинговой компании Navigant Research, в 2018 году в мире ожидается ввод большего объема распределенной, чем централизованной генерации, а к 2026 году разница в объемах вводов может стать уже трехкратной. Размер мирового рынка технологий распределенной генерации в 2015 году, по оценкам компании BCC Research, составил $65,8 млрд. Прогнозируется, что с 2016 до 2021 года он будет расти на 10% ежегодно.

В России — своя атмосфера

Инвестировать все равно придется, говорят эксперты; вопрос: во что вкладывать средства, размер которых всегда ограничен?

Фрагментарные усилия

Цифровая трансформация электроэнергетики: взгляд Минэнерго

Поэтому цифровизацию необходимо начать с формирования единого языка и пространства общения для всех участников отраслевых процессов, считает он.

Ориентация на риск

В российской электроэнергетике планируют внедрить риск-ориентированное управление. Пример такого подхода к управлению активами — системы прогнозирования технического состояния оборудования, так называемая предиктивная аналитика, прогнозирующая отклонения в работе оборудования и предотвращающая аварийные ситуации. Системы прогностики состояния промышленного оборудования превращают поток технологической информации в важные для менеджмента сведения, рассказала директор по маркетингу и развитию бизнеса системы ПРАНА (разработка компании РОТЕК) Марианна Светлосанова.

Цифровые компании. Место Росатома в цифровизации

Исходя из своей логики понимания цифровизации, РАСУ формирует пакет цифровых продуктов с целью их предложения и продвижения на российском и зарубежных рынках.

Почти заключение

Впрочем, кто-то наверняка выиграет от цифрового перехода. Некоторые эксперты отрасли полагают, что цифровизация в первую очередь нужна тем, кто получит заказы на поставку и монтаж нового оборудования.

Комментарий Эксперта

Реализация дорожной карты направлена на обеспечение приоритетных позиций российских компаний на формируемых глобальных рынках, фокус работы на которых — развитие и продвижение продукции и услуг в сфере надежных и гибких распределительных сетей, интеллектуальной распределенной энергетики, потребительских сервисов (включая сбыт и трейдинг). Необходимость принятия документа высокого уровня обусловлена задачами правового обеспечения вывода на рынок новых продуктов и появления на нем новых субъектов и бизнесмоделей. Также в ряде случаев отсутствуют нормы, обеспечивающие условия для разработки и продвижения передовых технологических решений, а большинство документов по стандартизации не отвечают современным вызовам и приоритетам научнотехнологического развития.

В документе закрепляются следующие важные понятия:

Одна из первоочередных задач, предусмотренных апрельским распоряжением правительства, — создание условий для появления организацийагрегаторов и других сервисных организаций в сфере интеллектуальной энергетики.

Агрегаторы — это участники рынка электроэнергии, управляющие изменением нагрузки группы потребителей с целью продажи совокупности регулировочных способностей этих потребителей на оптовом рынке (также возможна продажа на рынке системных услуг). Агрегаторы нагрузки могут быть независимыми компаниями или поставщиками электроэнергии, то есть сбытовыми компаниями.

Новая роль такого субъекта рынка заключается в том, что он занимается поиском потребителей, потенциально способных без ущерба для своего технологического цикла изменять потребление, проводит оценку имеющихся у потребителей возможностей разгрузки, разрабатывает эффективные алгоритмы участия в программах управления спросом, оснащает потребителей необходимыми средствами автоматизации, приборами учета и иными устройствами.

Благодаря такому оснащению, необходимый объем разгрузки распределяется между потребителями. Агрегатор получает оплату за снижение потребления электроэнергии. Потребитель, в свою очередь, получает оплату услуг по изменению потребления от агрегатора.

Пилотные проекты намечается проводить в 2019‒2020 годах. На втором этапе предполагается непосредственное участие агрегаторов нагрузки (в том числе независимых) в работе оптового рынка. Для этого за время проведения пилотных проектов должна быть разработана нормативная документация, обеспечивающая участие агрегаторов нагрузки в работе на ОРЭМ начиная с 2021 года.

Федор Веселов, заведующий отделом научных основ развития систем энергетики ИНЭИ РАН:

Представляя собой синтез электроэнергетической и информационной систем, ИЭС будет обладать уникальными свойствами:

минимальными ограничениями для интеграции через общую электрическую сеть и общий электрический режим любых типов объектов производства, накопления и потребления электроэнергии, оптимального использования доступных источников энергии на основе централизованной и распределенной генерации;
максимальной наблюдаемостью состояния сети и системы в целом, гибкостью (адаптивностью) функционирования и развития, прогнозирования состояния в условиях высокой неопределенности режимов, изменения технологической и пространственной структуры производства и потребления электроэнергии под влиянием технологических и экономических (рыночных) факторов;
клиентоориентированностью, то есть приоритетностью индивидуальных требований потребителей к эффективности, надежности и качеству энергоснабжения, что предполагает учет их интересов и стратегий поведения, активное участие в рыночной конкуренции, формирование эластичного рыночного спроса на электроэнергию, системные и сетевые услуги. В отличие от прежних подходов к развитию электроэнергетики, переход к интеллектуальной энергосистеме эффективнее начинать снизу, от потребителя и локальных систем энергоснабжения, создавая распределенные кластеры новой энергетики, новой рыночной среды в отрасли. И опыт крупнейших экономик мира показывает успешность таких начинаний.

Интенсивные продвижения в переходе к цифровой, а правильнее сказать — к интеллектуальной электроэнергетике, которые осуществляются при активной поддержке государства в Европе, США, странах БРИКС, Японии, Корее, оставляют России очень узкое временнóе окно возможностей для реализации своего уникального национального проекта в этой сфере, создания соответствующих технологических компетенций и обеспечения их глобальной конкурентоспособности.

Читайте также: