Цифровые двойники в энергетике

Автор: Генеральный директор АО «Трансэнерком» Шевцов Олег Владимирович
Цифровые двойники в энергетике

Цифровизация становится все более значимой составляющей энергетической отрасли. По данным крупных европейских исследователей в 2019 году размер рынка цифровых технологий в мировой энергетике составил 54 млрд долларов, и с каждым годом он будет увеличиваться на 3-5%. В России этому вопросу также уделяется большое внимание. В ближайшие пять лет в разработку цифровых двойников и формирование национального Digital Brainware – оцифровку всех дорогостоящих натурных физических экспериментов, проводимых в различных производственных отраслях, начиная с советского времени, — будет инвестировано около 145 млрд рублей.
Цифровой двойник (Digital twins) – это виртуальный прототип любого объекта: от небольшого станка до огромного производственного комплекса. Созданный с помощью современных компьютерных технологий виртуальный двойник полностью воспроизводит свой прототип, включая все технические особенности, в том числе износ составляющих частей.

С помощью цифровых двойников (ЦД) можно проводить различные эксперименты, например, увеличивать нагрузку на производство или посмотреть, как будет происходить весь цикл работ при внедрении новых технологий. ЦД позволяют проверять теории и гипотезы, а, главное, строить подробные и реальные прогнозы работы как отдельного объекта, станка или цикла, так и целого предприятия. При этом погрешность между работой виртуальной модели и реальным объектом составляет не более 5%.

Кроме того, цифровые двойники позволяют существенно экономить затраты на проектирование крупных производств и эксплуатацию отдельных его частей, например, станков или производственных узлов, так как ремонт оборудования можно делать по необходимости, а не по утвержденному графику. Также именно Digital twins аккумулируют основные затраты на стадии проектирования, а не во время непосредственного строительства производственного объекта.

Так, например, по данным McKinsey, производственные компании, которые используют ЦД, смогут снизить затраты на техобслуживание на 10-40%, увеличить свою производительность до 5%, сократить время простоя на 30-50%, уменьшить затраты на обеспечение качества создаваемой продукции на 10-20%. Кроме того, при эксплуатации цифровых двойников компании могут ежегодно экономить до 25% от операционных затрат.

В России одним из лидеров по реализации цифровых программ является компания «Росатом», которая разработала и протестировала платформу программно-технического комплекса «Виртуально-цифровая АЭС» - это важный шаг на пути к созданию полноценных цифровых двойников энергоблоков АЭС.

Но, к сожалению, даже такие крупные компании, при создании Digital twins сталкиваются с рядом сложностей, затормаживающих реализацию данного направления. Во-первых, это низкий уровень развития CAD-, CAM- и CAE-систем, которые отвечают за проектирование и автоматизацию работы инженера-конструктора, расчеты и управление оборудованием с помощью специального ПО, анализ технологических процессов. Во-вторых, малая мощность большинства цифровых магистралей, которые не обеспечивают должную скорость передачи данных, необходимую для использования цифровых двойников. В-третьих, отсутствие вычислительных мощностей на базе предприятий, корпораций и ведущих вузов страны, обеспечивающих расчеты для наполнения цифровых моделей.

Но даже при наличии таких сложностей, уровень цифровизации российской энергетики достаточно высок: если до 2017 года, когда начали внедрять цифровые технологии в электроэнергетику, все сведения о работе компаний – как производственные, так и информация о поставляемом энергоносителе – собирались и систематизировали вручную, то сегодня на каждой подстанции более 80% данных обрабатывается автоматически. А доля промышленного интернета вещей в России на начало 2020 года составляет около 270 млрд рублей. И это, по прогнозам аналитиков, не предел.

Несмотря на сдерживающие факторы, такие как пандемия и экономический кризис, спрос на цифровые технологии в российской электроэнергетике продолжает расти. До 2030 года многие предприятия этого сектора планируют инвестировать в развитие цифровых двойников около 30 млрд евро, что позволит сделать значительный шаг вперед в развитии отрасли и минимизировать расходы на обслуживание оборудования.

Цифровизация электросетей. На страже электросетей: современные системы РЗА

Генеральный директор АО «Трансэнерком» Шевцов Олег Владимирович
Цифровизация электросетей. На страже электросетей: современные системы РЗА

Ключевыми задачами, стоящими перед современными энергетическими компаниями, являются повышение надежности, безопасности и эффективности работы на всех этапах их деятельности: от генерации, передачи и хранения энергоресурсов до их распределения и реализация. Для выполнения этих целей необходимо внедрение инновационных технологий, таких как интернет вещей (IoT), дополненная реальность (AR), «умная электросеть» (Smart Grid) и другие.
Однако, не все энергокомпании готовы к цифровой трансформации: отсутствие специалистов по работе с новыми технологиями, низкий уровень автоматизации «тормозят» переход к высокотехнологичной энергетике.
Прежде всего, каждая энергокомпания должна разработать индивидуальный перечень показателей, которых возможно достичь путем цифровизации. Читать далее «Цифровизация электросетей. На страже электросетей: современные системы РЗА»

Становление зеленой энергетики

Автор: генеральный директор ООО «Интэк-Строй» Евланов Артем Евгеньевич

Резкое увеличение цен на нефть в 14,5 раз в 70-х годах ХХ века заставило человечество задуматься о возможном дефиците традиционных энергоресурсов. В период 1960 — 1980 годов было добыто 42% всего объема угля, 76% нефти и около 83% природного газа. По прогнозам, лет через 50 человечество обречено на энергетический кризис. Ограниченность полезных ископаемых, таких как нефть, газ и уголь, подтолкнуло отрасль энергетики к поиску альтернативного топлива.

Первые шаги

Впервые идея генерации энергии с помощью силы ветра прозвучала в научных трудах датского ученого Пола ла Кура (1846г.), где он объяснил принцип работы ветряного двигателя и процесс получения энергии с его помощью. А уже в 1881 году первая гидроэлектростанция была установлена на Ниагарском водопаде и производила электроэнергию для освещения городских улиц. Читать далее «Становление зеленой энергетики»

Молодые кадры для «зеленой» энергетики

Автор: генеральный директор ООО «Интэк-Строй» Евланов Артем Евгеньевич
Молодые кадры для «зеленой» энергетики


Энергию природы — в надежные руки

На сегодняшний день «зеленая» энергетика активно развивается не только в западных странах, но и в России. В разных регионах уже действуют несколько ветропарков и строятся более десятка ветряных электростанций. Три из них, общей мощностью 84,95 МВт, будут введены в эксплуатацию до 2024 года. С развитием нового сегмента энергетического рынка растет спрос на специалистов, которые будут обслуживать генерирующие объекты нового типа. Читать далее «Молодые кадры для «зеленой» энергетики»

Биллинг в энергетике

Генеральный директор АО «Трансэнерком» Шевцов Олег Владимирович. Биллинг в энергетике

Внедрение цифровых решений в различные сферы экономики и бизнеса является ключевой тенденцией последних лет, в том числе в сфере энергетики. В этом вопросе российские компании пока что сильно отстают от зарубежных коллег, которые используют технологии искусственного интеллекта (ИИ), Big Data и IoT-устройства для сбора и анализа данных, а повышение прозрачности расчетов за электроэнергию обеспечивают за счет технологии блокчейн. Читать далее «Биллинг в энергетике»