При этом, Технологии искусственного интеллекта, как высокоэффективные решения мониторинга, контроля и принятия решения необходимо использовать в различных сферах энергетики. В этом можно убедиться познакомившись с публикациями в нашем журнале, например, серия статей проф Егорова А.А в журнале Автоматизация в IT энергетике в 20222023 г, Хузмиев И. К., Разработка систем мониторинга и управления устойчивой работой компании «Роснефть» Автоматизация и IT в нефтегазовой области, 2015, 2 920),М,
Какие основные цели достигаются или могут быть достигнуты путем внедрения технологий искусственного интеллекта в цифровую энергетику и Интернет энергии в частности?
Энергетика может быть рассмотрена как социально-экономическая система, как одна из жизнеобеспечивающих сфер экономики России, функционирующая с помощью устройств энергоснабжения, одним из которых является умная электроэнергетика, позволяющая оптимизировать производство и потребление энергоресурсов, повысить надежность и качество энергоснабжения, расширить использование экологически чистых возобновляемых источников энергии.
Процесс может быть успешно реализован с помощью цифровых технологий, как цифровая энергетика, включающих в себя различные цифровые приборы и устройства, этот инновационный инструмент современной технологической революции.
Формируется искусственный интеллект, как симбиоз новейших технологий и устройств управления ими, основанных на сетевой архитектуре, интернет вещах и цифровых информационных системах.
Ясно, что для жизнеобеспечения граждан во всех системах экономики, непрерывно происходят процессы преобразования материальных и информационных ресурсов в необходимые товары и услуги с помощью соответствующих компетенций и энергоносителей, которые обеспечивает энергосистема энергетика. Без энергетики цифровая экономика не жизнеспособна. Поэтому одна из главных систем жизнеобеспечения цифровой экономики является цифровая энергетика, которая вместе с информационной системой является основой инфраструктурой четвертой промышленной революции (6 технологического уклада). При этом основное направление развития энергетики определяется переходом мировой экономике на новый цифровой технологический уклад. Необходимо учитывать, что по прогнозам к 2040 году мировое потребление энергии возрастет на треть, за счет роста населения до 9 млрд. человек, роста экономики в 1,5 раза, урбанизации и роста количества автомобилей в мире на 1,3 млрд. штук. А если учесть, что уже сегодня 40% эмиссии тепличных газов формирует энергетика, то интеллектуальная «новая электроэнергетика» на основе цифровых активно-адаптивных «умных» решений с распределённой генерацией и широким использованием возобновляемых источников энергии становится одним из основных способов обеспечения устойчивого развития. Необходимо отдавать себе отчет в том, что дальнейший рост экономики, основанный на безудержном потреблении энергии и ресурсов не может быть устойчив, в связи с ресурсными ограничениями из-за конечных размеров планеты и ростом численности народонаселения. Поэтому и происходит смена нынешней экономики безудержного роста на мало затратную активно-адаптивную интеллектуальную (Умную) «зеленую экономику», основанную на цифровых информационных технологиях. Существующая вертикально интегрированная энергетика, как комплексная мульти инфраструктурная система экономики, соответствующая основным концепциям развития экономики в 20 веке, должна изменяться, отвечая вызовам нового технологического уклада. При этом процесс изменений должен одновременно включить преобразования:
во-первых архитектуры сети на цифровой технологической базе,
во- вторых источников и потребителей,
в-третьих потребительские сервисы, главным из которых является розничный рынок-биржа, совмещенная с биллинговым расчетным центром, желательно уполномоченный банк.
То есть существующая классическая энергосистема должна преобразоваться в активно-адаптивную интеллектуальную энергосистему, за счет переформатирования классической вертикально интегрированной электроэнергетики в активно-адаптивную цифровую интеллектуальную с децентрализованными источниками энергии и сетевой архитектурой, как новая интеллектуальная активно-адаптивная энергосистема, которую иногда называют «умная сеть (SmartGrid)».
Отличие классической энергетики от «умной» можно сравнить с разницей между проводной телефонией и сотовой.
«Новая электроэнергетика» позволяет оптимизировать производство и потребление энергоресурсов, повысить надежность и качество энергоснабжения, расширить использование экологически чистых возобновляемых источников энергии. Каждый узловой элемент умной сети может обладать свойствами генерации, потребления, хранения и передачи электрической энергии.
Отметим, что без децентрализованной- распределенноной генерации цифровая интеллектуальная электрическая сеть (ИЭС) превращается в интеллектуальную систему контроля, диагностики и управления локальной энергосистемой.
При этом потребитель, который может превратиться в источник, (просумер) имея собственную генерацию, системы хранения электрической энергии и электроавтомобили, должен иметь право на свободный доступ к торговой системе бирже, которая объединит источники энергии, потребителей, транспортные и распределительные сети, устройства аккумуляции. Тут все равны: генерация мощностью 1 кВт или 1мВт, потребитель 1 кВтч или 1мВтч. Субъект сети может потреблять, генерировать, продавать, аккумулировать энергию. Использование интернета и опыта интернет биржи NASDAQ для отношений с клиентами открывает широкие возможности в области ценообразования и торговли электрической энергией. При этом связь между производителями и потребителями энергии, а также растущее число просумеров тех, кто одновременно производит и потребляет энергию означает, что субъекты сети могут свободно обмениваться энергетическими ресурсами. Это позволяет оптимизировать производство и потребление энергоресурсов, повысить надежность и качество энергоснабжения, расширить использование экологически чистых возобновляемых источников энергии, автоматизировать процесс торговли, начиная с заполнения заявки до выставления и оплаты счетов.
Отметим, что цифровые информационные системы совместно с интеллектуальной (умной) энергосистемой представляют из себя информационно энергетическую инфраструктуру новой экономики и является основой современной социально экономической революции перехода к6 технологическому укладу (Кондратьев). Поэтому часто новую интеллектуальную энергетику называют цифровой интернет энергетикой. Концептуально такой подход имеет право существовать. Однако между глобальной сетью, с помощью которой производится обмен информацией в виде цифровых файлов и электрической энергией имеются существенные физико-технические различия. Информация представляет из себя маломощные высокочастотные пакеты электрических сигналов, передаваемые, как правило по оптоволоконным сетям, а электрическая энергия передается по системам, изготовленным из имеющего активное сопротивление металла, в которых при прохождении электрического тока образуется тепло в виде технологических потерь. При чем, в принципе тепловые потери пропорциональны квадрату тока и прямо пропорциональны расстоянию передачи.
Отметим, что существующая электроэнергетика это вертикально интегрированная система, соответствующая основным концепциям развития экономики в 20-м веке. Она перестала соответствовать вызовам технологий нового столетия и нуждается в коренной модернизации, как новая интеллектуальная активно-адаптивная энергосистема, которую иногда называют «умная сеть» (SmartGird). Активно-адаптивная энергосистема интеллектуальная энергетическая система (ИЭС) «Умная сеть» (SmartGird) это сложная энергообеспечивающая народное хозяйство отрасль, построенная на базе сетевых технологий с вертикальными и горизонтальными связями между элементами системы с децентрализованными источниками электрической энергии. В такой сети каждый элемент может обладать свойствами генерации, потребления, хранения и передачи электрической энергии, имеет равные права со всеми остальными субъектами сети. Отличие классической энергетики от «умной» можно сравнить с разницей между проводной телефонией и сотовой и имеет следующие отличия в функционировании от существующей электрической сети:
Во первых, любой потребитель может стать поставщиком электроэнергии. Это изменяет архитектуру классической централизованной вертикально интегрированной энергосистемы, когда электроэнергия поступает в одном направлении от крупных электростанций к пассивным индивидуальным потребителям.
Во-вторых, новая сетевая архитектура электрической умной сети позволяет любому потребителю, в независимости от того имеет он или не имеет индивидуальный децентрализованный источник электрической энергии свободно вступать в рыночные отношения для продажи или покупки электрической энергии от одного или нескольких субъектов сети. Это значит, что любой абонент сети может иметь свободный доступ к любому другому абоненту сети. Концептуально это напоминает Интернет. Однако в случае Интернета, ресурсом которым обмениваются абоненты сети, является контент, передача которого производится через информационные сети. Стоимость такой транзакции практически ничтожна. Поэтому интернет провайдеры эту услугу предоставляют, как правило, бесплатно. Платить приходится только за контент. В случае интеллектуальных электрических сетей стоимость передачи электроэнергии по сетям составляет существенную часть тарифа на электроэнергию. В этой связи, цена за потребляемую электроэнергию во многом определяется не только стоимостью электрической энергии, но и стоимостью ее передачи. Поэтому процесс ценообразования, с учетом специфики организации интеллектуальных электрических сетей, можно построить, с одной стороны, на основе существующей маржинальной системы ценообразования с применением расчетных виртуальных источников энергии, или же, что более корректно по нашему мнению, с помощью уравнений Конторовича, которые позволяют в каждом конкретном случае определять тариф с минимальными транзакционными издержками и выбором в режиме реального времени (Биржевая торговля) самого дешевой на данный момент времени электрической энергии, как в классической транспортной задаче
Отметим, что цифровые информационные системы совместно с интеллектуальной (умной) энергосистемой представляют из себя информационно энергетическую инфраструктуру новой экономики и является основой современной социально экономической революции перехода к6 технологическому укладу (Кондратьев). Поэтому часто новую интеллектуальную энергетику называют цифровой интернет энергетикой. Концептуально такой подход имеет право существовать. Однако между глобальной сетью, с помощью которой производится обмен информацией в виде цифровых файлов и электрической энергией имеются существенные физико-технические различия. Информация представляет из себя маломощные высокочастотные пакеты электрических сигналов, передаваемые, как правило по оптоволокнистым сетям, а электрическая энергия передается по системам, изготовленным из имеющего активное сопротивление металла, в которых при прохождении электрического тока образуется тепло в виде технологических потерь. При чем, в принципе тепловые потери пропорциональны квадрату тока и прямо пропорциональны расстоянию передачи.
Какие главные задачи решаются или могут быть решены в процессе практического внедрения технологий искусственного интеллекта в энергетику?
Фактически электроэнергетику можно рассматривать как экотехносистему, состоящую из трех основных групп, которые представляются в виде виртуалной модели на цифровой платформе, как единая программно-аппаратная среда, которая поддерживает алгоритмизированные взаимоотношения между субъектами
1.Поставщики электроэнергии.
2.Потребители- просумеры.
3.Сетевые организации
Для управления работой интеллектуальной сети необходимо создать структуру, которая обеспечит руководство функционированием и развитием Платформы, то есть контроль, управление и принятие решение на базе технологии искусственного интеллекта, которая будет осуществляет в том числе:
обеспечение наличия необходимых ресурсов (финансирование, подрядчики, партнеры и т.д.);
разработка и внедрение методологии управления созданием Платформы
развитие и поддержку систем планирования, контроля, мониторинга, диагностики и принятия решения;
подбор персонала и его обучение
управление рисками
обеспечение документооборота;
реализация программ развития системы.
Отметим, что это информационная интеллектуальная цифровая платформа, способная интегрировать множество данных от всех элементов системы энергоснабжения, на которой можно решить все проблемы интеллектуальной активно адаптивной цифровой (умной) электрической системы, элементы которой объедены в сеть. А это управление отрасли с использованием методов искусственного интеллекта, интернет вещей, это контроль, мониторинг, диагностика параметров и переменных электроэнергетической системы (генерация, передача, распределение, аккумуляция, потребление, граничные условия), а также принятие решения для поддержания работоспособности системы, ценообразования и реализации целевой функции надежное обеспечение потребителей электрической энергией необходимого количества, качества и в заданное время. Отметим, что переход от фрагментированной вертикально интегрированной энергетики в интеллектуальной умной сети к эффективной платформенной системе будет непростым.
В чем заключается реакция рынка IT-технологий на практическое внедрение методов и средств искусственного интеллекта?
Учитывая, что применение IT-технологий на практическое внедрение методов и средств искусственного интеллекта является расширением этого рынка, то естественно, и реакция будет положительной
В каких областях электроэнергетики наиболее целесообразно применять технологии искусственного интеллекта: РЗА, ПАЗ, АСДУ, АСТУ, АИИС КУЭ (коммерческого и технического учета), другие системы?
Учитывая, что искусственный интеллект, является одним из алгоритмов контроля, управления со свойствами самообучения, его использование целесообразно во всех областях энергетики, где это экономически и технологически целесообразно. Однако, как указывалось в ответе на первый вопрос: Нужно ли стрелять из пушки по воробьям? То есть при принятии решения по использованию нового проекта, всегда нужно иметь объективное технико-экономическое обоснование с прогнозной оценкой на будущее любой новой технологии, а не погоня за модными тенденциями при принятии решения, даже если это касается искусственного интеллекта. Нужно думать, а затем принимать решение.