В эру рыночной экономики, когда на первый план выходит частная инициатива, роль государства в развитии страны остается по-прежнему очень весомой. Ведь кто, как не государство может провозгласить новый курс, разработать конкретную программу действий, подвести под нее правовую базу и выделить на это средства, дав мощный толчок развитию инновационных технологий?
В 2017 году одним из таких импульсов стало принятие программы «Цифровая экономика Российской Федерации». Применительно к топливно-энергетическому комплексу страны цифровизация призвана стать тем эффективным инструментом, который поможет ТЭК выжить в условиях конкурентной борьбы за рынок сбыта.
Ещё каких-то 20-30 лет назад энергетические компании могли диктовать (впрочем, они это и делали) потребителям свои условия. Такая тенденция наметилась при переходе России к рыночным отношениям. Именно в тот момент промышленные предприятия соглашались на любые условия, только бы их производственные мощности были обеспечены электроэнергией. Но это время осталось в прошлом.
Сегодня энергетики из категории монополистов энергорынка перешли в разряд рядовых поставщиков тепловой и электрической энергии. Ситуация в ТЭК складывается таким образом, что они вынуждены конкурировать с малой распределенной энергетикой – потребителями, которые построили собственные энергогенерирующие объекты компактных размеров, – и со строительными компаниями, устанавливающими на крышах домов автономные котельные.
По данным профильных источников, в России около 8-11% генерации приходится на долю распределенной энергетики, которая обеспечивает электричеством и теплом конкретных потребителей вне единой энергосистемы и оптового рынка электроэнергии. Они отказываются от централизованного энергообеспечения, поскольку считают перекрестное субсидирование ценовой дискриминацией (когда одни потребители платят за электроэнергию больше за счет сниженного тарифа другим).
С другой стороны, несмотря на наличие большого резерва установленной мощности (исходя из данных системного оператора, в 2018 г. средний коэффициент использования установленной мощности электростанций ЕЭС России составил 40,2%) существует вызов со стороны «зеленой» энергетики.
Наметившаяся тенденция особенно ярко выражена в странах Европы, где уже сегодня на долю распределенной энергетики приходится значительная часть энергорынка, а источники «зеленой» энергии поддерживаются на государственном уровне как безопасные, экологичные и энергоэффективные.
В России альтернативная энергетика внедряется менее активно, но процесс запущен, и остановить его уже едва ли удастся. Сегодня ее осваивают удаленные и труднодоступные районы страны, технологически изолированные от единой энергосистемы. Но, судя по количеству запланированных к реализации проектов, совсем скоро традиционная генерация будет вынуждена немного потесниться.
Что поможет встретить перемены во всеоружии? Конечно же, модернизация производственных мощностей, оптимизация и клиентоориентированность. Что это означает? Прежде всего, необходимость повышать эффективность производства и при этом учитывать нужды потребителей. Для этого надо оптимизировать режим работы энергогенерирующих объектов и ЛЭП, а также минимизировать издержки, связанные с износом энергооборудования и сетевого комплекса.
«Наступление» автоматизации. Проблемы и перспективы
Внедрение цифровизации и автоматизации, о которых сейчас так много говорят, способно помочь отечественной электроэнергетике совершить эволюционный прорыв. Продуманные решения и грамотное использование новых технологий могут стать тем драйвером роста, который выведет отрасль на качественно новый уровень.
По оценкам специалистов, в настоящее время российский топливно-энергетический комплекс не использует по максимуму те возможности, которые открывают перед ним инновационные технологии. На многих энергогенерирующих объектах до сих пор функционирует оборудование, введенное в эксплуатацию в середине прошлого века. Старые датчики контроля не всегда работают корректно. Поэтому энергетикам становится сложнее прогнозировать сбои в работе оборудования и предотвращать возможные аварии. В случае поломки ремонтные бригады вынуждены тратить массу времени на поиск причины и ее устранение. Каждая такая авария – это простой мощности, который выливается в серьезные убытки.
Видимо, поэтому в электроэнергетике так ценятся специалисты в возрасте 50+, которые за годы работы до мельчайших деталей изучили устройство и особенности эксплуатации энергооборудования, знают все его «боли» и потому умеют быстро определять причину неисправности.
Но старые кадры постепенно уходят, им на смену приходят молодые специалисты без опыта работы. Поэтому сегодня в отрасли остро стоит вопрос дефицита квалифицированных работников. В штате многих энергокомпаний работают сотрудники пенсионного возраста и молодежь, которая из-за сравнительно невысокой заработной платы едва ли задержится там надолго и потому не успеет перенять и передать дальше опыт «поколений».
Хотя определять проблему «на глазок» — это способ для мезозойской эры. В условиях современных реалий, когда роботизация, цифровизация и автоматизация активно завоевывают новые позиции, проблему можно решить более цивилизованными методами. Например, путем технического переоснащения отрасли, что позволит свести к минимуму влияние пресловутого человеческого фактора на технологические процессы. Правда, этот способ весьма затратный и нуждается в серьезных инвестициях.
Когда речь заходит о роботизации электроэнергетики, эксперты признаются, что в настоящее время создавать роботов в России невыгодно. Гораздо нужнее технологи, которые умеют ими управлять. Однако специалистов по программированию и обслуживанию роботизированных комплексов еще надо готовить, открывать для них учебные курсы в профильных учебных заведениях. Разумеется, все возможно, но это вопрос времени.
Остается автоматизация технологических процессов. Внедрение инновационных систем контроля позволяет прогнозировать развитие ситуации на основе сбора и анализа массивов информации о работе оборудования. Помимо этого автоматизированное диспетчерское управление помогает быстро обнаруживать участки, где произошел сбой, выявлять причину и оперативно направлять к месту аварии ремонтные бригады.
Новые технологии внедряются в ТЭК достаточно активно. Однако многие энергокомпании бессистемно подходят к решению этого вопроса и обвешивают оборудование всевозможными датчиками разных размеров и калибров. Однако разрозненные процессы контроля способны снизить КПД самой идеи автоматизации и использования цифровых систем.
В результате такого переизбытка информации база предприятия наполняется просто колоссальным количеством данных, которые никак не используются. В то время как грамотный подход к сбору информации позволяет корректировать стратегии развития энергокомпаний, делая их более конкурентоспособными и клиентоориентированными.
Одной из серьезных проблем российской энергетики является недостаток стратегического мышления. Некоторые предприятия отрасли не уделяют должного внимания проблемам потребителей. Хотя именно ориентированность на клиента – это реальный шанс сохранить стабильность в условиях растущей конкуренции.
Однако для того, чтобы учесть нужды потребителей, сначала надо разобраться, в чем именно они заключаются. Это можно сделать с помощью анализа данных о работе оборудования сетей, которые собирают средства автоматизации и цифровизации.
К примеру, используя эту информацию, энергетики могут управлять пиковой нагрузкой на сети и оптимизировать их работу. Помимо этого у энергокомпаний появляется возможность гибко реагировать на изменения экономической среды, причем делать это с минимальными потерями для себя и своих клиентов.
Энергогенерирующие компании могут сократить расходы, связанные с выработкой лишних киловатт в те периоды, когда спрос на них падает. Также они могут обеспечить качественное бесперебойное энергоснабжение потребителей и присоединение к сетям новых клиентов без ущерба для уже действующих.
Внедрение новых технологий открывает перед энергетиками широкие возможности. Ведь детальный анализ собранных данных может помочь найти дополнительные пути развития и таким образом сохранить стабильность в условиях, когда традиционный рынок энергетики сжимается.
В качестве примера можно привести Финляндию. В этой стране энергетические компании продают потребителям не только тепловую энергию, а еще и холод, который вырабатывается из тепла. При этом тепло генерируется серверным и сетевым оборудованием огромного центра обработки данных. Дата-центр обеспечивает отопление небольшого города, а часть тепла конвертируется в холод, который обеспечивает охлаждение оборудования.
Новые продукты, созданные на базе анализа данных о работе сетей и особенностях поведения потребителей, не обязательно должны относиться к генерации и распределению электроэнергии. Цифровые данные можно использовать для собственных разработок в сфере информационных технологий.
Например, речь идет о создании маркетплейса для энергетиков, который будет напрямую выводить энергогенерирующие компании и поставщиков энергии на потенциальных клиентов. Если в перспективе удастся найти практичное и удобное решение, в дальнейшем его можно будет масштабировать и предлагать услуги как российским, так и зарубежным компаниям. Первый, кто создаст такую ІТ-площадку, окажется в выигрыше.
Автоматизированная «палочка-выручалочка»
Задачи, связанные с повышением эффективности работы сети (а вместе с этим и эффективности всей компании), качества энергоснабжения и обеспечения управляемости являются ключевыми для каждой энергокомпании, особенно если системные сбои могут привести к убыткам и создать аварийную ситуацию.
Все эти задачи можно решить с помощью автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП). Контрольные датчики фиксируют первичные данные по заданным параметрам, после этого система обеспечивает подачу оперативной информации на все уровни управленческой иерархии, управляет работой энергооборудования и сетевой инфраструктуры. При этом влияние человека сводится к минимуму, оно присутствует лишь на этапе принятия наиболее значимых и ответственных решений.
Выполнение поставленных задач достигается за счет использования широкого функционала автоматизированной системы:
- Возможность автоматического управления всеми этапами рабочего процесса. Контроллеры отслеживают техническое состояние и работу энергооборудования, обеспечивают оперативное реагирование даже на малейшие отклонения от нормы.
- АСУ ТП собирает, обрабатывает и анализирует поступающую от датчиков информацию, регистрирует данные и выдает команды в автоматическом режиме. Затем система выводит обработанные данные на пульт дежурного оператора. Вся информация отображается в виде мнемосхемы, которая предоставляет развернутую картину текущего состояния рабочих процессов в режиме реального времени.
- Выявление неполадок в работе электрооборудования, распознавание системных аварий и перерывов в электроснабжении потребителей с последующей фиксацией обнаруженных отклонений от заданных параметров. На основе анализа полученной информации АСУ ТП информирует персонал о неполадках или автоматически блокирует вышедшее из строя оборудование и тем самым предотвращает развитие событий по нежелательному сценарию.
- Система позволяет управлять работой электрооборудования непосредственно с рабочего места дежурного персонала. Все необходимые команды могут задаваться как вручную, так и формироваться автоматически.
- Каждый рабочий параметр и действия оператора в автоматическом режиме регистрируются, архивируются и хранятся на сервере компании. Все тревожные сигналы и принятые оператором решения (а возможно и халатное бездействие) в обязательном порядке фиксируются системой с указанием точного времени. Ответственность, которую несет персонал за свои действия, мотивирует более внимательно изучать все тонкости технологических процессов. В то время как просмотр хронологии событий помогает выявить причину отклонения от нормального режима и выработать алгоритм действий, благодаря которому удастся избежать повторения подобных ситуаций в будущем.
- Полная база данных хранится на сервере компании. Это не только обеспечивает доступ к текущей информации о работе сети, но и позволяет получать нужные данные из архива, которые подаются в виде удобных таблиц и наглядных графиков. При этом распечатка стандартизированных отчетов способствует более качественной организации документооборота.
- Одной из основных особенностей системы является возможность ограничить доступ к информации и функционалу с помощью надежного парольного ограничения. Такая защита обеспечивает доступ к важным параметрам и опциям АСУ ТП только специально обученному персоналу с учетом квалификации и полномочий работников. Каждый сотрудник входит в систему под своим личным паролем, после этого он принимает на себя ответственность за ход рабочего процесса в рамках своих должностных обязанностей.
Компонентами автоматизированной системы управления могут быть как отдельные элементы, так и устройства, объединенные в единый комплекс. При этом она в обязательном порядке оснащена единой системой операторского управления.
С этой целью может быть использован один или даже несколько связанных между собой пультов управления. Помимо этого неотъемлемыми элементами системы являются стандартные элементы автоматики: контрольные датчики, исполнительные устройства и механизмы управления.
На начальном уровне контроллеры осуществляют замеры рабочих параметров и регулируют ход технологического процесса. С помощью средств коммуникации они передают собранную и обработанную информацию на верхний уровень, где находится рабочее место оператора и сервер, где в заархивированном виде хранится полная база данных.
В диспетчерской создана графическая модель, на которой с помощью сигнальных устройств и изображений отображается динамически изменяющаяся функционально-техническая схема управляемой сети. Дежурный персонал отслеживает работу электрооборудования, имея в своем распоряжении всю нужную для этого оперативную информацию.
В АСУ ТП могут быть использованы аппаратные средства:
- контроллеры;
- устройства, соединяющие контроллеры с датчиками и исполнительными механизмами;
- модуль цифрового интерфейса;
- автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ), которая обеспечивает передачу собранной информации на операторские подстанции.
В качестве программных продуктов могут быть использованы:
- интегрированные операционные системы;
- системы сбора данных и оперативного диспетчерского управления.
Также в АСУ ТП могут быть интегрированы:
- система релейной защиты автоматики (РЗА);
- противоаварийная автоматика (ПА);
- система мониторинга и диагностики работы силового электрооборудования;
- система определения места повреждения кабеля (ОМП);
- система сбора и передачи технологической информации;
- автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ);
- системы контроля качества электроэнергии;
- регистраторы аварийных событий (РАС);
- инженерные и другие системы.
Это же интеллект!
Электроэнергетика долгое время являлась одной из самых консервативных отраслей экономики. Российская Федерация унаследовала от бывшего Советского Союза энергосистему, которая характеризовалась высокой степенью централизации, отличалась большими размерами энергообъектов и просто гигантскими по протяженности электросетями. Она работала по накатанной схеме и была далека от каких-либо трансформаций.
Однако современный потребитель уже перестает быть пассивным. Он хочет, чтобы качество электроснабжения постоянно повышалось, но при этом сдерживался рост цен. В условиях конкуренции генерирующие и сетевые компании вынуждены инвестировать средства в развитие своих инфраструктурных объектов, повышать эффективность работы и строить отношения с потребителями по новым правилам.
В последние годы в ТЭК РФ наметился серьезный сдвиг фокуса внимания с традиционного метода обслуживания сетей в сторону ІТ-технологий. Участники рынка автоматизировали сбор информации и обмен данными (например, наладили электронный документооборот), внедряют бизнес-аналитику и экспериментируют с инструментами оптимизации.
Поворот в сторону автоматизации объясняется стремлением компаний повысить эффективность инвестиций как в сфере генерации, так и в сфере доставки электроэнергии, минимизировать затраты и увеличить управляемость. Интегрированный инжиниринг постепенно проникает во все технологические процессы.
В России активно ведутся разговоры об интеллектуализации сетей в рамках реализации «дорожной карты» Национальной технологической инициативы EnergyNet и ее пилотных проектов. На сегодняшний день интернет энергии – это уже не вымысел, но он пока еще не стал действительностью. Скорее это образ лучшей энергетики, который постепенно, шаг за шагом, трансформируется в реальность.
Сегодня ТЭК вступает в эпоху выдающихся инноваций, когда революционные технологии из, казалось бы, совершенно фантастических концепций претворяются в жизнь. Эксперты сформировали пять трендов, на которых базируется цифровая сеть:
- Максимальный охват пользователей в рамках одной сети (локальной или глобальной). Все электронные устройства подключаются к электросетям, что вносит существенные коррективы в устоявшиеся стереотипы. Тотальное подключение играет роль драйвера, который способствует внедрению автоматизации и цифровых технологий в ТЭК России. Тем самым обеспечивается тесное взаимодействие всех участников энергорынка.
- Оперативная обработка данных. Цифровизация расширяет границы вычислительных возможностей. Она позволяет обрабатывать массивы информации в режиме онлайн, что открывает неограниченные возможности для поиска и разработки новых технических решений.
- Облачные сервисы. На базе новых ІТ-технологий развивается технологическая инфраструктура, которая помогает оперативно решать текущие задачи и способствует максимально быстрому внедрению новых бизнес-проектов.
- «Умные» сети. Интеграция цифровых контрольных датчиков в оборудование предприятий ТЭК, поэтапная автоматизация технологических процессов, обучение специалистов-технологов и использование робототехники, а также дальнейшее внедрение искусственного интеллекта позволяет энергетикам в удаленном режиме отслеживать работу всех систем, оперативно выявлять и устранять возможные аварии. Наряду с этим анализ собранных данных помогает прогнозировать дальнейшее развитие событий и оптимизировать конфигурацию электросетей.
- Кибербезопасность. В мире современных цифровых технологий внедрение ІТ-инноваций открывает широкие возможности не только для энергетиков, но и для киберпреступников, что значительно повышает угрозу хакерских атак и саботажа. Поэтому на этапе разработки проекта и во время эксплуатации интеллектуальных сетей немаловажную роль играет кибербезопасность.
В ноябре 2018 года состоялась Стратегическая сессия EnergyNet, на которой было принято решение назвать 2019-й годом комплексных пилотных проектов сообщества. Ключевой особенностью этих проектов является нацеленность на решение определенной проблемы из сферы энергоснабжения потребителей. Помимо этого, предусмотрен полный комплекс мер, необходимых для решения каждой из поставленных задач. Речь идет об инновационных технологиях, организационных моментах, бизнес-схемах, нормативно-правовых документах и оптимальном взаимодействии экономических факторов.
На 2019 год запланирован запуск проектов EnergyNet, которые касаются шести наиболее важных направлений:
- Активные энергетические комплексы.
- Агрегаторы управления спросом.
- Энергоснабжение удаленных и изолированных территорий.
- Применение систем накопления электрической энергии.
- Цифровые сети.
- Пользовательские сервисы на базе технологии распределённых реестров.
Чтобы не просто выживать, но еще и развиваться, предприятиям отечественного ТЭК необходимо модернизировать оборудование с использованием интеллектуальных систем, расширить список услуг и стать более клиентоориентированными. Внедрение инновационных технологий и системный подход к решению наболевших проблем способны решить ключевые задачи электроэнергетики, связанные с низкой эффективностью генерирующего оборудования и изношенностью сетевой инфраструктуры. Помимо этого цифровизация и автоматизация производственных процессов помогут энергетикам снизить операционные затраты и создать дополнительные направления для развития бизнеса.
