CC BY
15УДК 621.3:004
Алтынбаев А.Р.
студент магистратуры 1 курса кафедры электроэнергетики
«Высшая школа нефти» Альметьевский государственный технический университет (г. Альметьевск, Россия)
ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ УЧЕТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ
Аннотация: использование интеллектуальных систем учета энергоресурсов в системе электроснабжения предприятия. В данной статье рассматривается применение интеллектуальных систем учета энергоресурсов в системе электроснабжения предприятия. Обоснована важность использования таких систем для эффективного управления энергопотреблением, повышения экономической эффективности и снижения негативного воздействия на окружающую среду. В статье представлены преимущества использования интеллектуальных систем учета, примеры их успешного использования, а также важно анализировать данные и оптимизировать энергопотребление.
Ключевые слова: искусственный интеллект, интеллектуальные системы, учет энергоресурсов, электроснабжение, энергоснабжение.
Искусственный интеллект (ИИ) - технология, которая уверенно вошла в нашу повседневную жизнь, изменив привычный порядок вещей и открыв перед человечеством новые возможности. С каждым днем искусственный интеллект становится все более распространенным и сложным, проникая в самые разные сферы - от медицины и финансов до транспорта и искусства. В этой статье мы рассмотрим, как искусственный интеллект преображает мир вокруг нас и какие перспективы он открывает перед нами.
Создание искусственного интеллекта [6] является сложной и многогранной задачей. Несмотря на то, что мы еще не до конца поняли и не
2180
смоделировали человеческий разум, некоторые технологии и подходы уже позволяют нам создавать интеллектуальные системы. Вот несколько ключевых компонентов и подходов к построению искусственного интеллекта и моделированию разума:
1. Машинное обучение — это область искусственного интеллекта, которая позволяет компьютерам «учиться» на данных. Алгоритмы машинного обучения играют важную роль в построении систем искусственного интеллекта.
2. Глубокое обучение — это подход к машинному обучению, использующий искусственные нейронные сети. Глубокие нейронные сети позволяют имитировать сложные понятия, подобно тому, как работает человеческий мозг.
3. Когнитивные архитектуры — это симуляции структуры и функций человеческого мозга для создания искусственного интеллекта. Некоторые исследования направлены на разработку компьютерных систем, обладающих характеристиками человеческого разума.
4. Обработка естественного языка — это область, связанная с тем, как компьютеры анализируют, понимают и генерируют естественный язык. Исследования в этой области помогают создавать системы, которые могут общаться с человеком естественным образом.
5. Автономные системы - это системы, способные действовать и принимать решения без постоянного контроля со стороны человека. Разработка автономных систем требует интеграции различных технологий, чтобы они могли функционировать в различных средах.
В то время как создание полностью интеллектуального искусственного интеллекта по-прежнему вызывает много вопросов и проблем, непрерывное развитие технологий и исследований искусственного интеллекта продолжает приближать нас к этой цели.
Одним из ключевых аспектов развития искусственного интеллекта является его способность анализировать и обрабатывать огромные объемы
2181
данных гораздо быстрее и эффективнее, чем человек. Это позволяет искусственному интеллекту совершенствовать процессы принятия решений, оптимизировать бизнес-процессы и с высокой точностью прогнозировать различные сценарии.
Еще одно важное применение искусственного интеллекта — автоматизация процессов, которые ранее требовали участия человека. Благодаря искусственному интеллекту мы наблюдаем появление автономных систем, роботов и умных устройств, способных выполнять рутинные задачи более точно и эффективно.
Таким образом, системы электроснабжения предприятий (научно-производственных комплексов) играют важную роль в обеспечении непрерывности работы и эффективности производства. Для оптимизации энергопотребления и снижения затрат необходимо иметь точные данные о потреблении электроэнергии и других энергоресурсов, надежную и безопасную систему электроснабжения.
Растущие требования к электроснабжению и растущая сложность предприятий вынуждают инженеров и операторов обращаться к инновационным технологиям, таким как интеллектуальные системы учета. В связи с этим применение интеллектуальных систем учета [2становится необходимым элементом эффективного управления энергетическими ресурсами в предприятии электроснабжения.
Преимущества использования интеллектуальных систем учета электроэнергии:
1. Точность и достоверность данных.
Интеллектуальные системы учета энергоресурсов обеспечивают более точный и автоматизированный сбор данных о потреблении электроэнергии, газа, воды и других ресурсов. Это позволяет оперативно реагировать на изменения и оптимизировать использование ресурсов.
2182
2. Анализ потребления.
Системы могут анализировать данные о потреблении энергии, выявлять тенденции и закономерности потребления, что помогает оптимизировать использование ресурсов и снизить эксплуатационные расходы.
3. Прогнозирование и планирование.
Интеллектуальные системы учета энергии могут использовать данные и алгоритмы прогнозирования для определения будущих потребностей в энергии. Это позволяет эффективно планировать закупки и потребление ресурсов, а также использовать алгоритмы машинного обучения для анализа данных и прогнозирования нагрузки на систему электроснабжения. Это помогает оптимизировать работу системы, сэкономить электроэнергию и заранее предупредить возможные проблемы.
4. Автоматизация и управление.
Интеллектуальные системы в системе электроснабжения предприятия позволяют автоматизировать многие процессы, такие как мониторинг, диагностика и управление. Системы могут быстро реагировать на изменения нагрузки, оптимизировать работу оборудования и предотвращать возможные аварийные ситуации.
5. Повышенная надежность и безопасность.
Интеллектуальные системы способны оперативно выявлять и устранять неисправности в системе электроснабжения, что повышает надежность работы предприятий и снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций. Благодаря адаптивности и самообучению системы могут адаптироваться к изменяющимся условиям и предотвращать потенциальные проблемы.
Примеры успешного применения [5]:
1. Системы мониторинга энергопотребления.
Интеллектуальные системы учета электроэнергии позволяют непрерывно контролировать потребление энергии, выявлять неэффективные зоны потребления и оптимизировать распределение энергии. Их также можно
2183
использовать для непрерывного мониторинга состояния оборудования, выявления неисправностей и принятия корректирующих мер.
2. Управление нагрузкой.
Системы способны управлять нагрузкой в режиме реального времени, перераспределяя ресурсы исходя из текущих потребностей и минимизируя затраты на избыточные мощности. Использование интеллектуальных систем прогнозирования нагрузки позволяет оптимизировать работу системы электроснабжения, снизить затраты на электроэнергию и повысить общую эффективность работы предприятий.
3. Автоматизированные системы управления.
Интеллектуальные системы управления позволяют автоматизировать процессы принятия решений, повышая эффективность работы предприятий и обеспечивая быстрое реагирование на изменения условий работы.
4. Отчетность и аналитика.
Интеллектуальные системы учета позволяют формировать отчеты о потреблении ресурсов, анализировать эффективность использования энергоресурсов и принимать взвешенные решения по их оптимизации.
Искусственный интеллект играет все более значимую роль в модернизации систем электроснабжения, повышении их эффективности, надежности и отказоустойчивости. Вот некоторые ключевые области [4], где применяется искусственный интеллект:
Прогнозирование спроса и генерации:
Модели искусственного интеллекта могут анализировать исторические данные и внешние факторы (например, погоду, время суток) для прогнозирования будущего спроса и уровня генерации. Это помогает сетевым операторам оптимизировать производство и распределение энергии.
Управление активами:
Искусственный интеллект используется для мониторинга состояния оборудования, такого как трансформаторы и линии электропередач. Алгоритмы
2184
искусственного интеллекта могут обнаруживать аномалии и прогнозировать сбои, обеспечивая профилактическое обслуживание и избегая простоев.
Оптимизация сети:
Алгоритмы искусственного интеллекта могут оптимизировать поток энергии по сети, перенаправляя его в соответствии с потребностями и повышая стабильность системы. Это помогает снизить потери при передаче и повысить надежность.
Интеграция возобновляемых источников энергии:
Искусственный интеллект может прогнозировать выработку возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия. Это помогает операторам сетей планировать и интегрировать эти прерывистые источники в сеть.
Распознавание изображений:
Искусственный интеллект используется для анализа изображений с датчиков и камер для обнаружения повреждений оборудования, таких как трещины на изоляторах или коррозия на линиях электропередач. Это помогает операторам сетей быстро выявлять и устранять проблемы.
Управление микросетями:
Искусственный интеллект может управлять микросетями, которые представляют собой небольшие автономные энергосистемы. Алгоритмы искусственного интеллекта оптимизируют производство и потребление энергии, обеспечивая надежное и отказоустойчивое электроснабжение.
По мере того, как искусственный интеллект продолжает развиваться и расширяться его возможности, ожидается, что его роль в современных системах электроснабжения будет расти еще больше, что приведет к дальнейшему повышению эффективности, надежности и отказоустойчивости этих критически важных систем.
2185
Идеология и глобальные тенденции формирования интеллектуальной электроэнергетической системы [1].
Современная концепция SmartGrid переведенная на русский означает «интеллектуальные сети», или точнее — «интеллектуальные энергосистемы». По своей сути, «интеллектуальная энергосистема» — представляет собой модификацию энергетических систем XX века (которые, как правило, передают энергию от нескольких электрогенераторов к огромному количеству потребителей). Она способна более рационально распределять мощности с учетом малейших изменений параметров и условий спроса и предложения, а также позволяет связать стоимость и время потребления энергии. Благодаря принципам построения «интеллектуальной сети» энергосистема может быстро реагировать на любые колебания в всех звеньях — генерации, распределения и потребления электрической энергии.
Энергетики SmartGrid позиционирует как «автоматизированную» энергетическую систему, который обеспечивает двусторонний поток электрической энергии и информации между электрическими станциями и потребителями. за счет применения новейших технологий, инструментов и методов, SmartGrid дополняеет электроэнергетику «знаниями, технологиями», позволяющими быстро повысить эффективность функционирования энерго системы».
Можно отметить, что на сегодняшний день публично представленные принципы и варианты данной концепции не рассматриваются как окончательные и нормативно закрепленные. Их развитие, конкретизация и апробация рассматриваются за рубежом как одна из основных задач.
Прежде всего, следует подчеркнуть, что в рамках развиваемой концепции отражены и интегрированы большинство современных научно-технических, методологических, управленческих и технологических направлений, развиваемых как самостоятельные. Что может представлять интерес при разработке подобных аналогичных стратегий, программ и проектов. Проведенный анализ позволяет сформулировать следующие
2186
исходные положения, принятые при разработке и развитии концепции ЗшагЮпё:
1. Концепция БшагЮпё предполагает системное преобразование электроэнергетики (энергосистемы) и охватывает все ее основные элементы: генерацию, передачу и распределение (включая и коммунальную сферу), сбыт и диспетчеризацию,
2. Энергетическая система в будущем рассматривается как подобная сети Интернет-инфраструктуры, предназначенная для поддержки энергетических, информационных, экономических и финансовых взаимоотношений между всеми субъектами энергетического рынка и другими заинтересованными сторонами сторонами,
3. Развитие и функционирование энергетической системы должно быть направлено на удовлетворение согласованными всеми заинтересованными сторонами основных требований - ключевых ценностей, выработанных в результате совместного видения всеми заинтересованными сторонами целей и путей развития энергетики,
4. Долгосрочное преобразование электроэнергетики должно быть направлено на развитие существующих и создание новых функциональных свойств энергосистемы и ее элементов, обеспечивающих в наибольшей степени достижение этих ключевых ценностей,
5. Электрическая сеть рассматривается как основной объект формирования нового технологического базиса, который даст существенного улучшения имеющихся и создания новых свойств энергосистемы,
6. Разработка концепции комплексно охватывает все основные направления развития: от исследований до практического применения и размножения и улучшает научную, нормативно-правовую, экономическую, социальные, технологическую, организационно-техническую, управленческо-информационные сферы,
7. Реализация концепции носит инновационный характер и отражает переход к новому. Этот факт обуславливает как масштабность и сложность
2187
проблемы, так и позиционирование ее в первую очередь как системной задачи, включая необходимость разработки и применения новых методов планирования, организации и управления такого рода работ.
Методология разработки концепции SmartGrid основана на современных подходах теории стратегического управления. Она определяет стратегическое видение развития в электроэнергетике, что включает в себя понимание ее роли и места в современном и будущем обществе. Это видение устанавливает цели, требования к развитию, подходы, принципы и способы их достижения, а также необходимый технологический базис. Формирование стратегического видения опирается на потребности и интересы широкого круга заинтересованных сторон, таких как компании, отрасли, государственные структуры и т.д. Оно создает согласованную основу для выбора направлений развития, определения конкретных целей, разработки стратегии и принятия управленческих решений. Подходы к разработке концепции SmartGrid привлекли представителей традиционной структуры отрасли, а именно генерацию, передачу, распределение, диспетчеризацию, поставщиков коммунальных услуг, конечных потребителей, государственные структуры, регулирующие органы, производителей оборудования и технологий, исследовательские институты, академии, строительные организации, поставщиков сервисных услуг и банки. Все эти участники играют важную роль в успешном внедрении SmartGrid.
Данный метод направлен на обеспечение развития отрасли, при котором изменения в ней главным образом должны рассматриваться с позиций получения выгод для заинтересованных сторон, что позволяет обеспечить их поддержку и большую вовлеченность в реализацию преобразований. Главная роль среди заинтересованных сторон в этом случае принадлежит потребителю, обеспечивающему, в конечном счете, оплачиваемый им спрос на продукцию и услуги электроэнергетики. Требования других заинтересованных сторон в основном, достигаются за счет создания ценности для потребителя, которую формирует не собственно продукт или услуга, а полезный эффект, получаемый от их применения.
2188
Таким образом, начальной точкой разработки концепции БтагЮпё в большинстве развитых стран стало формирование конкретного стратегического пути - планы и задач развития электроэнергетики, отвечающей будущим требованиям общества и всех заинтересованных сторон: государства, науки, экономики, бизнеса, потребителей и других институтов. Разработка стратегического видения исходила из следующего базового положения: «Осуществить прорыв в энергетической системе посредством изменения технологий XXI века, чтобы достичь плавного перехода на современные технологии в генерации, передаче и потреблении электрической энергии, которые обеспечат выгоды для государства и потребителям общества». В результате, БтагЮпё ориентирована на создание умной сети, способной эффективно управлять и распределять энергию, интегрировать возобновляемые источники энергии, обеспечивать стабильность и надежность системы, снижать нагрузку на существующие инфраструктуры, а также уменьшать негативное воздействие на окружающую среду в результате оптимизации потребления электроэнергии.
Заключение.
Использование интеллектуальных систем учета энергоресурсов в системе электроснабжения предприятия является важным шагом на пути повышения эффективности производства, снижения затрат и минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Системы учета обеспечивают точные и своевременные данные о потреблении энергии, а также помогают оптимизировать использование ресурсов [3] и снизить затраты. Это позволяет предприятиям достигать экономической эффективности и устойчивого развития в условиях постоянно меняющейся энергетической среды, значительно повышает ее надежность, безопасность и эффективность. Технологии машинного обучения, анализа данных и автоматизации играют важную роль в оптимизации работы предприятий, обеспечении их стабильной и безаварийной работы. Внедрение интеллектуальных систем в энергетике
2189
является важным шагом на пути совершенствования систем электроснабжения и обеспечения устойчивого развития промышленности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Академик РАН Фортов В.Е., Академик РАН Макаров А.С., Дорофеев В.В., Д.т.н., проф. Шакарян Ю.Г., Член-корр. РАН Воропай Н.И.,Д.т.н., проф. Бушуев В.В. Концепция интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью;
2. Ли Ч.М., Чжан Л.Р., Вайс. Интеллектуальные системы в энергетическом менеджменте промышленных предприятий. Издательство «Энергоатомиздат», 2015.intelligent_systems;
3. Мастер-план развития системы электроснабжения ПС. «Энергетические технологии и ресурсы», 2020;
4. Патхак., Райан Д. Применение искусственного интеллекта в современных системах электроснабжения. Журнал «Энергетический менеджмент», 2018. key_areas;
5. Смит М. Интеллектуальные системы учета энергии. Журнал «Энергетика и автоматизация», приложения 2017 г;
6. Хауген О., Уотсон Д., Зирински К. Введение в интеллектуальные системы. Издательство «Мир», 2009.artificial_mteШgence
2190
Altynbaev A.R.
Almetyevsk State Technical University (Almetyevsk, Russia)
ARTIFICIAL INTELLIGENCE.
USING INTELLIGENT ACCOUNTING SYSTEMS ENERGY RESOURCES IN THE ENTERPRISE ELECTRIC SUPPLY SYSTEM
Abstract: Altynbaev.A.R. Artificial intelligence. The use of intelligent energy metering systems in the enterprise power supply system. This article discusses the use of intelligent energy metering systems in the power supply system of an enterprise. The importance of using such systems for effective energy management, increasing economic efficiency and reducing negative impacts on the environment is substantiated. The article presents the advantages of using smart metering systems, examples of their successful use, as well as the importance of analyzing data and optimizing energy consumption.
Keywords: artificial intelligence, intelligent systems, energy accounting, power supply, energy supply.
2191
