CC BY
25УДК 004:621.311
Е.П. Грабчак, Е.А. Медведева, И.Г. Васильева1
КАК СДЕЛАТЬ ЦИФРОВИЗАЦИЮ УСПЕШНОЙ
Любая достаточно развитая технология неотличима от магии Артур Кларк
Аннотация. В статье рассмотрены наиболее актуальные вопросы цифровизации электроэнергетики как одной из базовых отраслей экономики Российской Федерации: определена связь данной задачи с основными положениями и целями программы «Цифровая экономика Российской Федерации», обоснована необходимость подготовки стратегического документа по цифровизации отрасли, дана оценка возможности использования зарубежного опыта формирования стратегии цифровизации, представлены парадигма, основные уровни и ограничения цифровой трансформации электроэнергетики, заданы основные принципы использования цифровых технологий и платформенных решений при внедрении интеллектуальных систем управления, а также формирования корпоративных концепций цифровиза-ции, обозначена роль Минэнерго России в упорядочении процессов цифровизации и представлении государственных интересов.
Ключевые слова: цифровая экономика, цифровая энергетика, концепция цифровизации, интеллектуальные системы управления, цифровая трансформация, стратегия, модели взаимодействия, электросетевой комплекс, энергосистема.
E.P. Grabchak, E.A. Medvedeva, I.G. Vasilyeva2
HOW TO MAKE DIGITALIZATION SUCCESSFUL
Abstract. This article considers the most urgent issues concerning digitalization of the power industry as a basic sector of the Russian Federation economy. In particular, it determines a connection between this task and main provisions and goals of the Digital Economy of the Russian Federation program. The need for preparing a strategic document on industry digitalization is justified, and the possible use of foreign experience of digitalization strategy development is assessed. The paradigm, principal levels and restrictions of digital transformation of the power industry are introduced. The basic principles of using digital technologies and platform solutions in the implementation of smart control systems as well as those of formulating corporate concepts of digitalization are established. The role of the Ministry of Energy of the Russian Federation in streamlining digitalization processes and representing state interests is defined.
Keywords: digital economy, digital power industry, digitalization concept, smart control systems, digital transformation, strategy, interaction models, power grid, power system.
1 Евгений Петрович Грабчак - директор Департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике Минэнерго России, e-mail: GrabchakEP@minenergo.gov.ru;
Елена Анатольевна Медведева - заместитель директора Департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике Минэнерго России, e-mail: MedvedevaEA@minenergo.gov.ru;
Ирина Гергартовна Васильевна - главный эксперт отдела оперативного контроля энергообъектов АО «Техническая инспекция ЕЭС», e-mail: VasilevaIG@minenergo.gov.ru.
2 Evgeny P. Grabchak - Head of the Department of Operational Control and Management in Electric Power Industry of the Ministry of Energy of the Russian Federation, e-mail: GrabchakEP@minenergo.gov.ru;
Elena A. Medvedeva - Deputy Head of the Department of Operational Control and Management in Electric Power Industry of the Ministry of Energy of the Russian Federation, e-mail: MedvedevaEA@minenergo.gov.ru;
Irina G. Vasilyeva - Chief Expert of the Department of Operational Control of Energy Facilities at JSC «Technical Inspection of UES», e-mail: VasilevaIG@minenergo.gov.ru.
Конечная цель построения цифровой экономики, заданная программой «Цифровая экономика Российской Федерации», довольно амбициозна: повышение конкурентоспособности на глобальном рынке как отдельных отраслей, так и экономики России в целом. Достичь этого планируется путем создания экосистемы цифровой экономики, в которой данные в цифровой форме являются ключевым фактором производства во всех сферах и устранения ограничений для создания и развития высокотехнологических бизнесов с использованием целого ряда сквозных цифровых технологий. Программа определяет основные стратегии развития базовых уровней цифровой экономики: формирование единой среды, развитие технологий и платформ, оставляя для дальнейшей проработки прикладные отраслевые направления. Такая логика объясняется тем, что задача циф-ровизации каждой отдельной отрасли должна не только быть согласованной и поддерживать развитие цифрового преобразования экономики России, но и обеспечивать эффективное исполнение своей основной отраслевой функции. В отношении электроэнергетики, прежде всего, это обеспечение национальной безопасности и гарантированное удовлетворение потребностей российской экономики и граждан в обеспечении электроэнергией через поддержание и развитие национального энергетического комплекса.
Таким образом, одним из наиболее приоритетных вопросов в настоящее время является подготовка и утверждение национальной стратегии цифрового преобразования электроэнергетики. Частично основные направления данной стратегии заданы в Указе Президента РФ от 07.05.2018 № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». Перед отраслью поставлены задачи осуществления преобразования энергетической инфраструктуры посредством внедрения цифровых технологий и платформенных решений, а также гарантированное обеспечение доступной электроэнергией, в том числе за счет внедрения интеллектуальных систем управления электросетевым хозяйством на базе цифровых технологий.
Цифровая трансформация должна предполагать изменения и получение положительных
результатов на уровне отрасли и страны и не может носить сугубо корпоративный характер. При этом важно соблюсти баланс интересов всех субъектов отрасли. Учитывая технологическую взаимосвязь значительного количества субъектов отрасли в процессе производства, транспортировки, распределения и сбыта электроэнергии, формируемая национальная стратегия цифрового преобразования электроэнергетики должна заложить основу для формирования не противоречащих ей корпоративных стратегий, концепций и программ цифро-визации. В конечном счете изменениями будут затронуты все аспекты функционирования отрасли: от технологического взаимодействия до финансово-рыночных взаимоотношений.
Отраслевой стратегический документ по цифровизации необходимо формировать с учетом текущих особенностей отрасли и состояния экономики России, характеризующимся наличием целого ряда вызовов. В этой связи следует критически оценивать использование зарубежного опыта применительно к российской электроэнергетике. Необходимо учитывать отличия в структуре национальных энергетических комплексов различных стран, сложившихся рыночных отношений и особенности регулирования национальных и международных рынков, а также существующие тренды на повышение национальной энергетической независимости на фоне недостатка собственных энергоресурсов у ряда стран. Ярким примером является Германия, где формирование энергостратегии проходило в условиях требований прекращения использования вредных производств, в первую очередь ядерных реакторов, сокращения выбросов СО2 в атмосферу, а также постепенного сокращения выбросов в атмосферу других веществ (фреона, элегаза). При этом основные источники возобновляемой энергии в виде ветропарков размещались на севере страны, а центры производства на юге. Усиление существующих электрических сетей и строительство новых линий существенно ограничены. Отдельным вызовом для немецких энергетиков является управление ветропарками в условиях нестабильной нагрузки и высокой волатильности ветро- и солнечной генерации. Именно поэтому наряду с использованием гидроаккумуляторов и других накопи-
телей сформировались определенные требования к тем самым «умным» сетям (Smart Grid), а также концепция объединения множества мелких производителей в единую систему, работающую как большая электростанция (виртуальная электростанция). Как видим, энергополитика Германии, направленная на стимулирование развития солнечной и ветровой генерации, а также массовое внедрение «умных» сетей, формировалась как реакция на технологические, экономические и политико-социальные условия функционирования энергетического комплекса страны. Насколько эффективна такая стратегия для России, обладающей избытком мощностей порядка 20 ГВт и значительным запасом пропускной способности электросетевого хозяйства? В условиях, когда за все, в том числе и за излишки и резервы, платит конечный потребитель энергоресурсов, актуально говорить об оптимизации использования имеющихся активов, переходить от наращивания резервов под пиковые нагрузки и заявленную мощность к управлению потреблением и более точной и сбалансированной оценке фактической потребности в мощности. В таком ракурсе «умные» сети служат уже инструментом управления нагрузкой, а цифро-визация с использованием методов непрерывного проектирования предоставляет средства оптимизации и повышения эффективности электросетевого комплекса. Именно таким образом можно уйти от привычной практики решения технологических проблем и производственной неэффективности за счет роста тарифов и экономических ограничений для потребителей.
Копирование опыта европейских стран по государственной поддержке, в том числе финансовой, внедрению интеллектуальных сетей не гарантирует получения сопоставимых положительных результатов. Кроме того, мировой опыт не так однозначен. Например, проект построения масштабной системы интеллектуального учета в электросетевом комплексе канадской провинции Онтарио показал, что планируемые изначально издержки были недооценены в два раза, а выгоды переоценены в 10 раз. За 10 лет было установлено 4,8 млн приборов, но в 2014 г. проект оказался на грани провала. В то же время имеются российские примеры положительного опыта в данной области. Их необходимо изучать и масштабировать.
При формировании российской стратегии цифрового преобразования электроэнергетики необходимо принимать во внимание, что национальная электроэнергетика существует в условиях международных санкций на поставки электроэнергетического оборудования, отсутствия производства ряда компонентов и целых классов энергетического оборудования на территории России, высокой стоимости заемного финансирования и низкой инвестиционной активности. Поэтому в стратегический документ необходимо включать вопросы преимущественного использования российских решений и технологий, создание стимулов для развития российского производства, а также инвестиционной привлекательности отраслевых проектов.
Но прежде всего парадигма цифровой экономики направлена на выстраивание новых связей в общей информационной среде. Основной принцип - открытый обмен цифровыми данными (в соответствии с политиками обращения данных различных категорий), использование платформенных решений. Обмен данными в едином цифровом пространстве приводит к горизонтальной и вертикальной интеграции как в рамках одного субъекта экономики, так и отрасли, а затем и национальной экономики в целом.
Цифровизация электроэнергетики должна охватывать следующие основные уровни:
- создание единого информационного поля, включая единую концептуальную информационную модель всей энергосистемы; единую метамодель, как язык взаимодействия; единые регистры объектов; единую систему идентификации; набор единых задач ориентированных классификаторов и справочников;
создание единой распределенной технологической среды взаимодействия, построенной по сетецентрическому принципу с распределенным хранением данных. Среда с такой архитектурой обеспечивает максимальную живучесть сети управления и возможность принятия решений по единым принципам на всех уровнях управления (децентрализованный интеллект и децентрализованное управление), а также дает основу горизонтальной и вертикальной интеграции между компаниями электроэнергетики, удаленными друг
от друга объектами электроэнергетики и всеми заинтересованными участниками взаимодействия на протяжении всей цепи создания стоимости. Она поддерживается едиными принципами построения, стандартами взаимодействия, политиками работы с данным;
трансформация существующих моделей управления для максимизации положительных эффектов за счет использования возможностей цифровых технологий, ускорения обмена данными и повышения прозрачности и достоверности информации. Основным инструментом новых моделей управления должны стать системы поддержки принятия решений для задач разного уровня, обеспечивающие анализ информации с использованием технологий искусственного интеллекта, больших данных и т.п.
Ключевым базисом построения интеллектуальных систем управления объектами, системами и сетями электроэнергетики является непрерывное цифровое проектирование, которое включает в себя цифровые модели прогнозов и планирования, предназначенные для принятия и оценки сложных решений в отношении производства, процессов и проектирования; является обязательным условием для проецирования реальных процессов на цифровую модель в режиме реального времени (при условии почти мгновенной передачи данных в систему управления данными), позволяет смоделировать реальные сценарии и проанализировать развитие событий в течение определенного периода времени для разработки мер по устранению возможных проблем. В контур интеллектуального управления включаются как автоматические системы управления технологическими процессами и системы поддержки принятия решений различного уровня, так и линейный персонал, передающий и получающий информацию требуемого уровня и объема об объекте воздействия. Монтёр становится не столько субъектом воздействия на энергообъект, но и участником процесса управления энергетической инфраструктурой. Это принципиально отличает циф-ровизацию от автоматизации производственных процессов. Использование цифровых тех-
нологий и платформенных решений позволяет предотвратить монополизацию функции учета энергопотребления. Наиболее перспективным необходимо признать отказ от использования замкнутых моделей интеллектуальных систем, создаваемых на базе одного из типов субъектов отрасли (ТСО, гарантирующих поставщиков и т.п.) и ориентированных на собственные приборы учета. Вместо этого данные, поступающие с интеллектуальных приборов учета, независимо от их балансовой принадлежности, должны предоставляться в соответствии с действующими политиками доступа к данным всем участникам рынка, соответствующим задаваемым регулятором критериям. Это позволит сохранить уже понесенные на установку приборов учета затраты, обеспечить конкурентный рынок интеллектуальных систем и приборов учета. При этом необходимо законодательно обеспечить доступность данных учета всем участникам производственной цепочки поставки электроэнергии и стимулировать развитие интеллектуальных систем путем сохранения полученной за счет их использования экономии.
Похожий подход к изменению моделей взаимодействия и созданию новых рынков видится перспективным и на уровне распределительных сетей, представленных в настоящее время множеством территориальных сетевых организаций (ТСО). Внедрение стандартов, определяющих единство осуществления функций сетевыми организациями для удовлетворения нужд потребителей, задает требуемый уровень качества оказания услуг энергоснабжения и оперативно-технологического управления, добиться которого позволит использование цифровых технологий. Крупные компании могут самостоятельно выстраивать подобные интеллектуальные системы управления, а также оказывать сервисные услуги более мелким ТСО, снижая их затраты на управление и повышая его качество. Такая консолидация ТСО посредством единого оперативно-технического управления без смены владельцев энергетической инфраструктуры как раз и возможна с использованием цифровых технологий и представляется наиболее легкодостижимой и ценной с точки зрения потребителей.
Учитывая значимость функциональной устойчивости электроэнергетической инфра-
структуры для национальной экономики и ее первоочередную задачу обеспечения потребностей в энергоресурсах, стратегия цифровизации должна носить эволюционный характер. Объем цифровизации определяется технико-экономическими характеристиками. Необходимо предотвратить ситуацию, когда цифровые преобразования ограничиваются только созданием информационно-коммуникационной инфраструктуры и дальнейшей автоматизацией без изменения моделей управления и взаимодействия, что приведет к отсутствию положительных результатов и эффектов цифровизации.
Концепции цифровизации отдельных компаний отрасли будут успешными, если они задаются в векторе двух стратегий: бизнес-стратегии и стратегии по внедрению цифровых технологий, а предлагаемые планы и мероприятия нацелены на развитие цифровых возможностей и компетенций компаний от понимания и моделирования своих технологических и бизнес-про-цесоов до внедрения новых подходов и моделей взаимодействия.
О повышении конкурентоспособности российских компаний до мирового уровня можно говорить, когда они выходят на опережающий уровень цифровизации и используют такие понятия, как:
- выстраивание взаимодействий на основе платформенных решений;
- покупка/поставка эффектов вместо покупки/поставки конечного оборудования;
- постоянная аналитика и управление стоимостью жизненного цикла;
- клиентские сервисы высокого уровня -кастомизированный выбор услуги, а не автоматизация отдельных процессов взаимоотношения с клиентами (например, подачи и обработки заявки в электронном виде);
- использование цифрового двойника энергосистемы и т.п.
Кроме того, необходимо учитывать технико-экономические характеристики преобразований. Затраты на цифровизацию должны окупаться, проекты должны быть интересны для потенциальных инвесторов и не ложиться дополнительной тарифной нагрузкой на потребителя.
Свою задачу Минэнерго, как основной регулятор отрасли, представляющий государственные интересы, видит в организации и упорядочении процессов цифровой трансформации, создании условий для внедрения цифровых технологий и формирования единого информационного пространства, обеспечивая при этом энергетическую стабильность национальной экономики и сдерживая рост тарифной нагрузки для потребителей.
Поступила в редакцию 10.09.2018 г.
