CC BY
56DOI 10.47576/2712-7516_2021_6_2_141 УДК 620:9:338.4:004.9
ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В ЭНЕРГЕТИКЕ РОССИИ
Коварда Владимир Васильевич,
кандидат физико-математических наук, доцент, Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Россия, e-mail: [email protected]
Тимофеева Ольга Геннадьевна,
кандидат экономических наук, Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Россия, e-mail: [email protected]
Ширкова Елена Сергеевна,
студент, Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Россия, e-mail: [email protected]
Кузьмичёва Ирина Георгиевна,
студент, Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Россия, e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются предпосылки цифровизации энергетической отрасли России. С позиции обеспечения национальной безопасности России рассмотрены основные интересы ее субъектов в области энергетики. Указано, что цифровая трансформация энергетики является инструментом обеспечения национальной и экономической безопасности, соблюдения интересов всех субъектов. Ключевыми направлениями считаются: цифровизация текущей операционной модели, использование продвинутой аналитики, изучение новых технологий с последующей апробацией пилотных проектов. Отмечаются успешные практики российских компаний и зарубежный опыт цифровизации в области энергетики: блокчейн, технологическая инициатива Energy Net, пост-литиевые технологии.
Ключевые слова: цифровизация энергетики; информационные технологии в энергетической сфере; блокчейн; рынок электроэнергии; российская энергетика; возобновляемая энергия; цифровая трансформация; цифровые технологии.
UDC 620:9:338.4:004.9
PREREQUISITES FOR THE DEVELOPMENT OF DIGITAL TECHNOLOGIES IN THE ENERGY SECTOR OF RUSSIA
Kovarda Vladimir Vasilievich,
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, SouthWestern State University, Kursk, Russia, e-mail: [email protected]
Timofeeva Olga Gennadievna,
PhD in Economics, Southwest State University, Kursk, Russia, e-mail: [email protected] Shirkova Elena Sergeevna,
student, South-West State University, Kursk, Russia, e-mail: [email protected] Kuzmichyova Irina Georgievna,
student, South-West State University, Kursk, Russia, e-mail: i.kuzmi4yowa@ yandex.ru
The article examines the prerequisites for the digitalization of the energy industry in Russia. From the standpoint of ensuring the national security of Russia, the main interests of its subjects in the field of energy are considered. It is indicated that the digital transformation of the energy sector is a tool for ensuring national and economic security, respecting the interests of all entities. Key areas are considered: digitalization of the current operating model, the use of advanced analytics, the study of new technologies with the subsequent testing of pilot projects. The successful practices of Russian companies and foreign experience of digitalization in the field of energy are noted: blockchain, technology initiative Energy Net, post-lithium technologies.
Keywords: digitalization of energy; information technology in the energy sector; blockchain; electricity market; Russian power engineering; renewable energy; digital transformation; digital technologies.
Энергетика представляет собой стратегически важную отрасль, от которой в полной мере зависит экономическое состояние страны в целом. Это важнейшая часть единого топливно-энергетического хозяйства государства, которое включает добычу и использование энергоресурсов, трубопроводный транспорт нефти, установки по производству, передаче и распределению электро- и теплоэнергии и т. д.
Достижение национальных целей и задач, выраженных в фокусе безопасности и обеспечения экономического роста, основывается на цифровой трансформации всех, процессов, что отмечено на всех уровнях власти и закреплено в ряде нормативно-правовых
актах. Так, в Указе Президента Российской Федерации от 07.05.2018 № 204 (ред. от 21.07.2020) "О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» отмечена необходимость формирования цифровой экономики в России, а на основе данного документа разработаны конкретные цели, задачи, мероприятия по их достижению. Энергетическая отрасль выполняет как функцию по обеспечению бесперебойного гарантированного поступательного движения национальной экономики, так и играет ключевую роль в формировании федерального бюджета (рис. 1).
Предпосылки совершенствования энергетической отрасли России посредством цифровизации
бесперебойное
обеспечение функционирования отраслей экономики
I
повышение эффективности формирования федерального бюджета России
значительная социальная роль предприятий ТЭКа
Рисунок 1 - Предпосылки цифровизации энергетической отрасли
Представленные предпосылки обусловлены интересами субъектов национальной безопасности, которые были отмечены в Стратегии национальной безопасности Российской Федерации стратегии, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 31.12.2015 № 683 (утратила силу в связи с подписанием Указа Президента Российской Федерации от 02.07.2021 № 400). В новой стратегии указывается, что национальные интересы представляют собой объективно значимые интересы личности, общества и государства в безопасности и устойчивом развитии.
Таким образом, можно отметить преемственность в определении субъектов национальной безопасности, что в целом обусловлено фундаментальностью категорий.
На рис. 2 представлены основные интересы субъектов национальной безопасности России в области энергетики.
Цифровизация является своеобразным средством достижения целей повышения эффективности энергетики в интересах всех заинтересованных субъектов. При этом следует отметить, что цифровизация энергетики не сводится к простому распространению информационно-коммуникационных тех-
нологий (ИКТ). Она предполагает развитие производственных, организационных и экономических отношений на основе цифровых подходов. Основными направлениями циф-ровизации этой отрасли считаются:
- цифровизация текущей операционной модели;
- использование продвинутой аналитики;
- изучение новых технологий с последующей апробацией пилотных проектов.
Государство
Общество
Гражданин
Развитие энергетической сферы
экономики, расширение экспорта соответствующей
продукции, трансформация в соответствии с
мировыми тенденциями, устойчивость функционирования хозяйственного комплекса и обеспечение энергетической
Основные интересы
Развитие энергетической сферы
экономики - рост занятости, снижение себестоимости продукции и, соответственно, отпускных цен и тарифов, устойчивость функционирования хозяйственного комплекса и обеспечение энергетической безопасности
Развитие энергетической сферы экономики - рост
занятости с соответствующей оплатой труда,
снижение себестоимости продукции, рыночных цен и тарифов, устойчивость функционирования хозяйственного комплекса и обеспечение энергетической
Рисунок 2 - Основные интересы субъектов национальной безопасности России в области энергетики
Координатором цифровизации энергетической отрасли стало Министерство энергетики Российской Федерации. Именно перед ним стоит задача стимулировать развитие отраслей топливно-энергетического комплекса (ТЭК). В марте 2018 г. был утвержден паспорт программы «Цифровая трансформация электроэнергетики России», основная цель которой - повышение надежности и эффективности функционирования ЕЭС путем внедрения риск-ориентированного управления на базе цифровых технологий. Данное положение означает формирование информационно-телекоммуникационной инфраструктуры и системы комплексов аппаратно-программных средств для промышленного Интернета вещей. Сегодня в стране реализуется более 12 программ, направленных на цифровизацию разных энергетических отраслей. Реализацией таких программ непосредственно занимаются компании. Среди них особое место занимают Газпром,
Роснефть, Россети и др. Для достижения максимального эффекта цифровизации нужно объединить усилия государства, частных компаний и инновационного сообщества.
Нельзя сказать, что российская энергетика только вступила на путь цифровизации. При этом некоторые процессы управления энергетикой уже автоматизированы: используется релейная защита, внедрены технологии телеуправления, телемеханизации, налажены датчики, осуществляющие двусторонний обмен информацией. Чтобы анализировать и находить ошибки эксплуатации, созданы специальные автоматизированные мониторинговые системы. Более того, они часто используются в качестве системы раннего предупреждения. Распространение передовых технологий в России продолжается с опорой на мировой опыт [2].
В рамках программы «Цифровая экономика» в России разработан проект «Интернет вещей», который позволил добиться высоких
результатов в энергетической отрасли. Эта концепция позволила создать автоматизированные системы, которые образовали некую сеть, благодаря которой снизился общий уровень затрат на производство электроэнергии, значительно выросла эффективность, а главное - появилась возможность управления спросом и моделирования производительности.
В рамках Национальной технологической инициативы действует программа Energy Net, которая представляет собой долгосрочную программу развития технологий, стандартов и сообществ в сфере построения электроэнергетики нового технологического уклада, своего рода точка сборки национальных инициатив в области создания «умной» энергосистемы.
Одной из ключевых компаний, реализующих проекты цифровизации, являются «Рос-сети». С 2014 г. в Калининграде автоматизируются центры питания, что уже привело к сокращению времени, затрачиваемого на восстановление электроснабжения. В перспективе планируется подобное внедрение технологий и в других городах России: Уфе и Севастополе. По прогнозам ожидается еще более эффективное внедрение цифровых технологий, которое снизит риски потери энергоснабжения в среднем на 6 -7 %. Кроме того, в настоящее время применяются
беспилотные летательные аппараты для мониторинга выполнения работ на воздушных линиях электропередачи ПАО «МРСК Центра» и ПАО «МРСК Центра и Приволжья» (70 единиц техники).
Новые модели функционирования энергосистем создают возобновляемые источники энергии (ВИЭ), оборудование для микрогенерации, накопители энергии (ИНЭ), средства регулирования нагрузки, смарт-контакты.
Тенденция повышения энергоэффективности имеет положительную динамику во всем мире. По данным Международного агентства по возобновляемой энергии IRENA, за 2017 г. мощность станций на ВИЭ в мире увеличилась на 8,3 % - до 2,18 тыс. ГВт. Этот тренд удерживается значительными сокращениями цен на технологии. Ярким примером может служить удельная стоимость фотовольтаических станций, которая занимала значимое место в инвестициях в энергетику. В среднем за последние семь лет она сократилась на 15 %, и такая тенденция сохраняется.
Исходя из рис. 3, можно сделать вывод, что рост мощностей систем накопления электроэнергии в мире экспоненциальный: в среднем в каждом последующем году по сравнению с предыдущим увеличивается на 2000-3000 МВт.
Рисунок 3 - Прогноз установленной мощности систем накопления электроэнергии в мире, участвующих в сетевых и системных услугах, МВт накопленным итогом.
В последнее время отмечается разработка технологий, которые превращают потребителя в активного субъекта энергетического рынка. Данная тенденция является общемировой и отражает объективность направления. Так, в странах Восточной Ев-
ропы, Средней Азии и Латинской Америки бурно развивается рынок интеллектуальных приборов учета (smart mereting), активно применяется технология «smart grid». Они стали энергоэффективными технологиями, которые смогли сформировать резервную мощ-
ность у конечных потребителей. Они значительно снизили стоимость электроэнергии, ускорили рост автоматизированных процессов на производстве и создали прочную базу для внедрения цифровых устройств в быту. Более того, использование технологий с низким уровнем выбросов снизило процент загрязнения окружающей среды [3].
Используемые технологии позволяют быстро определять поврежденные элементы, изолировать их, а впоследствии даже восстанавливать при минимальных затратах. В Японии активное внедрение такой технологии привело к инкорпорированию солнечной энергии в энергосистему. «Умные» счетчики автоматически собирают массив данных о потребителях, и энергокомпаниям также необходимо обеспечить безопасность своих коммуникационных каналов с клиентами.
На современном этапе цифровизации все большую популярность набирает блокчейн как ведущая технология в сфере смарт-контактов. Она предполагает упрощение управления распределением электроэнергии. Адаптированный счетчик сможет в реальном времени найти покупателей электроэнергии и зашифровать смарт-контакт в блокчейн. В итоге он будет контролировать частоту и напряжение, а в дальнейшем - балансировать энергосеть в целом.
По оценке консалтинговой компании Indigo Advisory, общее количество случаев применения блокчейн-технологии в энергетике уже перевалило за 100, из них 40 % приходится на распределенную генерацию, по 20 % — на управление сетью и зарядку электромобилей, еще по 10 % — на измерительную инфраструктуру и Интернет вещей [1].
Что касается электрических и тепловых сетей, то зарубежные страны могут стать
Таблица - Энергое
ориентиром для регионов России. В этой области некоторые страны оказались более оснащенными, что обусловлено их особым вниманием к стратегически важным отраслям.
Подводя итог сказанному, важно определить сущность процесса повышения эффективности функционирования энергетики посредством ее цифровизации. Первоочередной задачей является определение ключевых объектов внимания в энергетике. Так, в настоящее время основное внимание в России направлено на получение энергии от системы, однако в ряде стран концентрируют внимание на новых технологиях, позволяющих получать энергию, не нанося вред окружающей среде. Такие технологии должны применяться повсеместно, так как они снижают издержки, затраченные на производство, уменьшают количество отрицательных экстерналий.
Однако события конца сентября - начала октября 2021 г. на рынке газа в Европе свидетельствуют о недостаточной проработке обоих направлений. В целом необходимо переориентироваться на развитие цифровой энергетики с акцентом на повышение ее эффективности и уменьшение антропогенного воздействия на окружающую среду, но при этом сам процесс должен быть детально проработан и исключать политизированные решения без четкого социально-экономического обоснования.
Основные показатели развития энергетики в России доказывают, что цифровизация этой отрасли обеспечивает более рациональное использование ресурсов, снижение уровня загрязнения окружающей среды, а главное - снижение энергоемкости ВВП (табл.).
кость ВВП России
Показатель 2015 г. 2019 г. Темп роста, %
Энергоемкость ВВП, т н. э./тыс. долл. 0,18 0,36 -2,0
Душевое энергопотребление, т н. э./чел. 4,59 5,44 0,7
Выбросы СО2, млн т 1521 1546 0,1
Согласно этим данным, душевое энергопотребление увеличилось на 0,7 %, то есть производство энергии способно увеличится за счет цифровизации, минимизируя при
этом токсичные выбросы в окружающую среду.
При этом планируется к 2040 г. достигнуть следующих результатов (рис. 4)
□Нефть ИГ аз □ Уголь □ Атомная энергия ■Гидроэнергия □Биоэнергия Рисунок 4 - Потребление первичной энергии в условиях цифровизации
В результате цифровизации энергоотрасли природный газ останется доминирующим ресурсом, что позволит России поддерживать устойчивое положение на европейском рынке. При этом низкоуглеродные источники увеличат свою долю на 9 %. В дальнейшем в рамках цифровизации именно на их внедрение будет акцентировать внимание Правительство России. Значимость твердого топлива, предположительно, значительно сократится, однако оно также будет использоваться. В итоге будет произведена трансформация баланса, где приоритет будут иметь низкоуглеродные источники получения энергии. Все вышеперечисленное будет иметь следующие положительные последствия:
1) стоимость энергопотребления значительно уменьшится. Произойдет это благодаря исключению из субъектов энергопотребления сбытовых компаний, что повлечет за собой снижение расходов, связанных с обслуживанием счетчиков и приборов учета.
2) информация, связанная с потреблением энергетики, будет в открытом доступе, а следовательно, потребитель получит возможность в любое время воспользоваться ею, при необходимости предоставить другим поставщикам энергии.
3) У малых и средних предприятий появится возможность выйти на оптовый ры-
Список литературы_
нок энергетики. Объединившись в одну виртуальную сеть, они смогут конкурировать с крупными предприятиями большой мощности.
Однако наряду с преимуществами цифровой энергетики выделяют проблемы, которые мешают комплексной трансформации отрасли. Прежде всего, уровень внедрения цифровых технологий в энергетику остается ниже потенциально возможного, так как бизнес-заказчики, порой, не понимают, как извлечь из этого максимальную прибыль. Помимо этого, стоит отметить высокую ре-сурсозатратность на внедрение передовых технологий. К сожалению, на многих предприятиях, связанных с энергетической деятельностью, можно наблюдать недостаток финансирования, из-за чего цифровизация значительно замедляется. Особенно это касается региональных организаций [4].
Таким образом, цифровизация энергетики является объективным процессом с широкими возможностями развития производственных процессов и повышения социальной и экономической эффективности. Однако имеются и сдерживающие факторы как национального, так и общемирового характера, что предъявляет дополнительные требования к системе государственного регулирования в энергетике.
1. Коткова, А. Блокчейн в российской энергетике: преимущества и перспективы цифровизации отрасли / А. Коткова // Криптовалюты и блокчейн по-русски. - URL: https://bits.media/blokcheyn-v-rossiyskoy-energetike-preimushchestva-i-perspektivy-tsifrovizatsii-otrasli/ (дата обращения: 01.09.2021).
2. Мартынова, А. Электроэнергетика 4.0: перейти на цифру / А. Мартынова // Атомный эксперт. - URL: https:// www.rvc.ru/press-service/media-review/nti/132228/ (дата обращения: 01.09.2021).
3. Матвеев, И. Е. Цифровизация энергетики: международный опыт и взгляд в будущее / И. Е. Матвеев // Мировая энергетика. - URL: http://matveev-igor.ru/articles/415125 (дата обращения: 01.09.2021).
4. Рынок систем накопления электроэнергии в России: потенциал развития / под ред. Ю. Удальцова. - Москва : Роснано, 2018.
References_
1. Kotkova A. Blokchejn v rossijskoj e'nergetike: preimushhestva i perspektivy' cifrovizacii otrasli. Kriptovalyuty' i blokchejn po-russki. URL: https:/^ts.media/Nokcheyn-v-rossiyskoy-energetike-preimushchestva-i-perspektivy-tsifrovizatsii-otrasli/ (data obrashheniya: 01.09.2021).
2. Marty'nova A. E'lektroe'nergetika 4.0: perejti na cifru. Atomny'j e'kspert. URL: https://www.rvc.ru/press-service/ media-review/nti/132228/ (data obrashheniya: 01.09.2021).
3. Matveev I. E. Cifrovizaciya e'nergetiki: mezhdunarodny'j opy't i vzglyad v budushhee. Mirovaya e'nergetika. URL: http://matveev-igor.ru/articles/415125 (data obrashheniya: 01.09.2021).
4. Rynoksistem nakopleniya e'lektroe'nergii vRossii: potencialrazvitiya/podred. Yu. Udal'czova. Moskva : Rosnano, 2018.
