CC BY
54Цифровая трансформация электроэнергетики:
от Союза Советских Социалистических Республик к Содружеству Независимых Государств
Купчиков
Тарас Вячеславович
Председатель Исполнительного комитета Электроэнергетического Совета СНГ (ИК ЭЭС СНГ)
Борматин
Василий Евгеньевич
Заместитель Председателя ИК ЭЭС СНГ
Герих
Валентин Платонович
Советник Председателя ИК ЭЭС СНГ
Ермоленко Георгий Викторович
Директор Департамента внешних связей ИК ЭЭС СНГ
Рахимов
Азамат Сухробович
Директор Департамента экологии, энергоэффективности и ВИЭ ИК ЭЭС СНГ
Фролова Ольга Юрьевна
Директор Департамента по стратегии ИК ЭЭС СНГ
Аннотация
Дан краткий обзор развития цифровизации электроэнергетики в СССР, а также в объединении энергосистем государств — участников СНГ. Дано описание стратегических документов планирования на современном этапе сотрудничества государств — участников СНГ, регуляторных механизмов, целей и задач цифровой трансформации в государствах — участниках СНГ на национальном, отраслевом и корпоративном уровнях, применяемых технологий, терминологии и отраслевых стандартов в этой области. Приведена информация об Электроэнергетическом Совете СНГ — его составе и функциях, рабочих структурах, роли в организации и координации сотрудничества государств — участников СНГ в области цифровой трансформации электроэнергетики. Цифровизация представлена, как «окно возможностей» для научной кооперации и повышения эффективности и управляемости энергосистем государств — участников СНГ. Рассмотрены вопросы внедрения цифровых технологий, формирования центров компетенций и профессионального образования в этой области. Сформулированы потенциальные совместные задачи в рамках СНГ.
Ключевые слова
Цифровизация, сквозные технологии, цифровые данные, трансформация, электроэнергетика, энергосистема.
Введение
Развитие процессов автоматизации и масштабного перехода от аналоговых на цифровые технологии во всех отраслях экономики привело к появлению понятий «оцифровка», «цифровизация», «цифровая трансформация», которые вошли в употребление в профессиональной среде. Несмотря на то, что многие институты различного уровня (международные организации, государственные органы, корпорации и компании, научные организации) предложили свои определения и описания этих понятий, в том числе и для электроэнергетики, их общепринятые определения пока не сложились ни в научной литературе, ни в международных руководствах, ни в государственных документах.
Рассмотрение широкого спектра этих понятий позволяет условно описать их следующим образом (рис. 1):
Оцифровка — это перевод параметров процессов из аналогового в цифровой формат. Оцифровка может повысить эффективность, когда оцифрованные данные используются для автоматизации процессов и повышения уровня доступности, но оцифровка не означает оптимизацию самих процессов или баз данных.
Цифровизация — следующий уровень изменений, на котором переведенные в цифровой формат данные и процессы можно использовать для упрощения и оптимизации операций: изменения бизнес-модели и предоставления новых возможностей получения дохода и создания ценности является процессом перехода к «цифровому бизнесу».
Цифровая трансформация — более глубокий и масштабный процесс. Это комплексное преобразование предприятия с использованием цифровых решений и технологий. Его цель — выход на новые рынки, создание новых каналов продаж и решений, которые генерируют новую чистую выручку и приводят к увеличению стоимости компании.
ОЦИФРОВКА
ЦИФРОВИЗАЦИЯ
ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ
Перевод процессов из аналогового в цифровой формат (данные)
Использование (процесс)
Создание (бизнес)
Рис. 1. Определения оцифровки, цифровизации и цифровой трансформации.
Под цифровой экономикой понимается совокупность общественных отношений, складывающихся при использовании цифровых технологий, цифровой инфраструктуры и услуг, технологий анализа больших объемов данных и прогнозирования в целях
оптимизации производства, распределения, обмена, потребления и ускорения социально-экономического развития государств. Данные в цифровой форме становятся одним из ключевых факторов развития производства и условий формирования добавленной стоимости во всех секторах экономики.
В электроэнергетике наиболее часто встречается понятие «цифровизация», и практически все государства — участники СНГ активно используют его, однако определяют его несколько по-разному. Несмотря на различия используемых определений, по сути, цифро-визация электроэнергетики для государств — участников СНГ представляет собой один из ключевых инструментов повышения эффективности функционирования отрасли в условиях меняющихся рынков, растущей конкуренции и ужесточения экологических требований.
Цифровизация — не новое явление для отрасли, однако ее современный виток, характеризующийся переходом от точечного внедрения цифровых технологий к комплексному подходу администрирования отрасли с учетом особенностей целостности и взаимосвязанности, меняет сложившуюся архитектуру взаимодействия между участниками отрасли и требует интенсификации сотрудничества в области цифровой трансформации электроэнергетики государств — участников СНГ.
Немного истории
В электроэнергетике цифровизация, как отмечено выше, не новое явление, цифровые технологии десятилетиями помогают совершенствовать энергетические системы. Фактически, электроэнергетический сектор был одним из первых, внедривших крупные системы информационных технологий (ИТ).
В 1970-х годах энергетические компании были пионерами цифровых технологий, используя ИТ для совершенствования управления и эксплуатации энергосистем.
В СССР с середины прошлого века разрабатывались ИТ в энергетическом секторе для автоматизации решения задач со значительным объемом сложных вычислений. В энергетической отрасли начинали свой путь основоположники советской вычислительной техники С.А. Лебедев, И.С. Брук и др. Первый в 1945 г., работая во Всероссийском электротехническом институте (ВЭИ), изготовил электронную аналоговую машину для расчета режимов энергосистем. Свою первую и первую в СССР цифровую ЭВМ «МЭСМ» он разработал в 1948-1951 годах, уже работая в Академии наук Украинской ССР. Первая же, так называемая «малая ЭВМ» М-1, была создана в 1951 г. группой молодых ученых под руководством И.С. Брука в Московском энергетическом институте.
В 1957 году комиссией под руководством Г.М. Кржижановского был разработан перспективный план научных исследований по проблеме создания Единой энергетической системы (ЕЭС) СССР. В соответствии с этим перспективным планом создание и развитие ЕЭС должно было быть переведено на качественно новую ступень [1]. К числу основных направлений этой стратегии относилась комплексная автоматизация электростанций различных типов, автоматическое управление энергосистемами и ЕЭС с применением ЭВМ, с автоматическими устройствами на электростанциях и подстанциях [2].
С середины 1950-х энергообъединения, сформированные в промышленно развитых регионах, начали объединяться в Единую энергетическую систему страны. Необходимость формирования ЕЭС была продиктована растущими потребностями в обеспечении надежного энергоснабжения развивающейся послевоенной экономики страны и подкреплена развитием технологий, в том числе появлением технологий противоаварийно-го управления на базе аналоговой и релейной техники, а с середины 1960-х годов — с при-
менением ЭВМ, для более полного использования пропускной способности сетей внутри и между крупными энергообъединениями и их надежной параллельной работы.
Увеличение объемов и сложности исследований были связаны с необходимостью комплексного анализа, при котором вопросы надежности, экономичности и качества электроэнергии рассматриваются в их взаимосвязи. Для этого необходимо было применение сложных математических методов: оптимизация сложных целевых функций, математической статистики, теории вероятности и др. Кроме того, для расчетов по краткосрочному (суточному) планированию режимов ЕЭС, и особенно для его оперативной корректировки, необходимы были вычислительные устройства, обладающие высоким быстродействием и памятью.
Развитие электроэнергетической отрасли вызвало зарождение кластера электронно-вычислительного машиностроения и последующего успешного внедрения ЭВМ в электроэнергетику СССР.
Советская энергетика находилась на острие научно-технического прогресса. Уже в начале 1960-х годов советские специалисты на сессиях СИГРЭ (Международный Совет по большим энергосистемам) докладывали мировому энергетическому сообществу
0 применении в СССР вычислительной техники для расчетов и анализа переходных процессов в энергосистемах (динамической устойчивости), об исследованиях коронного разряда на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП), о разработке релейных защит с полупроводниковыми элементами, о строительстве передачи постоянного тока ± 400 кВ Волгоград-Донбасс.
Первые расчеты установившихся режимов ЕЭС для 36-узловой расчетной схемы были проведены на ЭВМ М-2 (на радиолампах) — вычислительной машине с вводом и выводом данных на узкой бумажной ленте (16 мм), с оперативной памятью 256 кбайт. Но даже при таких условиях производительность ЭВМ во много раз превышала производительность «ручного труда» специалистов-энергетиков. Позднее расчеты проводились на построенной под руководством С.А. Лебедева ЭВМ БЭСМ-2 в Вычислительном центре Академии наук (АН) СССР, что было надежнее и быстрее.
С 1964 по 1967 гг. Объединенное Диспетчерское Управление (ОДУ) ЕЭС уже проводило систематические расчеты во ВНИИЭ1 на ЭВМ «Урал-2» и «Урал-4». Программное обеспечение разрабатывалось рядом профильных научно-исследовательских институтов.
В 1966 г. ОДУ ЕЭС подготовило Техническое задание на проектирование схемы Государственного диспетчерского управления Единой энергетической системы Союза ССР.
В 1968 г. ОДУ Востока была приобретена и смонтирована в АН СССР ЭВМ БЭСМ-4 (рис. 2), разработанная под руководством С.А. Лебедева и изготовленная оборонным заводом в Ульяновске.
1 Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики
Рис. 2. ЭВМ БЭСМ-4 в ОДУ Востока.
В 1968 г. в ОДУ ЕЭС была создана служба вычислительной техники. В службе появились технологи, программисты, операторы ЭВМ. Это дало возможность выполнять сложнейшие расчеты на 300-узловой расчетной схеме для анализа возможности присоединения ОЭС Юга к ЕЭС. Результаты проведенных испытаний идеально совпали с расчетными, и в июле 1969 г. ОЭС2 Юга и ОЭС Северного Кавказа вошли в состав ЕЭС.
К концу 1960-х годов на ЭВМ БЭСМ-6, «Урал», М-220 начали производить расчеты суточных диспетчерских графиков с оптимизацией загрузки электростанций, токов короткого замыкания и многие другие.
В это время в СССР полным ходом шли работы по созданию автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) ОЭС и ЕЭС на базе современных систем сбора, обработки и отображения информации, развивалась система единой сети связи, телемеханики и передачи данных, совершенствовалась система противоаварийного управления на базе ЭВМ и микропроцессорных средств сбора информации.
Поскольку создание автоматизированной системы диспетчерского управления началось фактически с нуля, и в работе над ней принимало участие много научно-исследовательских, проектных институтов и предприятий, то для лучшей координации их действий в Центральном Диспетчерском Управлении (ЦДУ — ранее ОДУ) ЕЭС, в дополнение к существовавшей с 1969 г. службе АСДУ, были созданы более узкоспециализированные службы: отраслевой автоматизированной системы управления (ОАСУ), информационного обеспечения (ИО), разработки средств оперативного управления (РСОУ), математического обеспечения (МО) и вычислительной техники оперативного управления — ВТОУ.
В 1971-1972 годах там была введена в строй ЭВМ М-222, поскольку БЭСМ-4 уже не обеспечивала потребности в машинном времени. Затем на базе двух ЭВМ ЕС-1010В фирмы «Видеотон» начал формироваться оперативно-информационный комплекс (ОИК), остающийся по сей день основным вычислительным комплексом оперативно-диспетчерского управления. За это время он пережил несколько модификаций и модернизаций, и сейчас диспетчеры, управляющие ЕЭС России, используют современный ОИК, введенный в эксплуатацию в 2019 году.
В середине 1970-х на базе ЭВМ серии ЕС были разработаны и внедрены пока еще одноуровневые АСДУ, которые вывели технологию расчета и ведения режимов на новый уровень, коренным образом изменили работу диспетчерского персонала, дав ему в руки качественно новый инструмент управления динамично развивающейся ЕЭС СССР. Информация из АСДУ отображалась и на щите управления, и на рабочих местах.
Диспетчерский щит в ЦДУ был введен в октябре 1976 г. Он был оснащен комплексом средств отображения оперативной информации, включающим в себя цифровые приборы, информационное табло, цветные и черно-белые дисплеи, систему сбора оперативно-диспетчерской и технологической информации и многомашинный комплекс на базе ЭВМ третьего поколения. Комплекс состоял из двух малых ЭВМ «Видеотон» 1010Б и двух универсальных ЭВМ М-4030. Они обеспечивали прием, обработку телеинформации и управление средствами отображения, ведение суточной диспетчерской ведомости, прием и обработку производственно-статистической информации, поступающей от ОДУ и энергосистем ОЭС Центра с помощью аппаратуры передачи данных, а также решение задач планирования режимов. Управление диспетчерским щитом осуществлялось с помощью специализированной управляющей машины ТА-100, а при ее повреждении — от ЭВМ «Видеотон» 1010Б. Малые ЭВМ работали в режиме автомати-
2 Объединенная энергетическая система
ческого резервирования и, кроме задач приема, обработки и отображения, обеспечивали автоматическую передачу телеинформации и данных суточной ведомости в одну из универсальных ЭВМ.
Таким образом, именно электроэнергетикой, а точнее — оперативно-диспетчерским управлением, столкнувшимся в середине 20-го века с задачами управления большими системами со множеством элементов, был сформирован запрос к ученым на создание автоматизированных вычислительных средств высокой производительности, что положило начало тому, что в 21-м веке принято называть «цифровизацией электроэнергетики» [3].
Активное внедрение электронно-вычислительной техники и телекоммуникационных технологий позволило совершить прорыв в сфере противоаварийного управления энергосистемами, регулирования частоты, мониторинга работы энергообъектов, значительно усовершенствовать ключевые процессы оперативно-диспетчерского управления.
70-е годы прошлого века многие страны прошли под флагом реформирования систем оперативно-диспетчерского управления, в большинстве государств, получивших иерархическую структуру, их технологического переоснащения на основе информационно-вычислительных систем, создания систем планирования режимов, а также автоматического и оперативного управления режимами энергосистем. Энергетика СССР, в которой первые элементы автоматического противоаварийного управления появились в 1940-х, трехуровневая структура оперативно-диспетчерского управления в конце 1950-х, а ЭВМ при расчетах электрических режимов применялись с конца 1960-х, входила в число лидеров этой модернизации.
К концу 80-х годов был создан хорошо организованный и весьма эффективно работающий электроэнергетический комплекс страны, высокая эффективность которого была достигнута благодаря реализации ряда основополагающих стратегических направлений:
• объединение энергосистем на параллельную работу и создание уникального энергообъединения, Единой энергосистемы СССР, которая в конце 80-х годов стала крупнейшим централизованно управляемым энергообъединением в мире;
• создание и ввод большого количества мощных и эффективных агрегатов тепловых, гидравлических и атомных электростанций;
• взаимоувязанное развитие ЕЭС страны с её системой управления и создание на этой основе эффективной иерархической системы планирования развития и управления системой, позволяющей решать весь комплекс задач, связанных с ее оптимальным развитием и функционированием, с использованием принципа оптимальности на каждом уровне временной и территориальной иерархии при обеспечении требуемого уровня надежности [4].
В 1990-е годы появилась проблема переосмысления параллельной работы ЕЭС России с энергосистемами бывших союзных республик. Все объекты электроэнергетики, расположенные на территориях вновь образованных независимых государств, стали их собственностью, а ЕЭС бывшего СССР превратилась в межгосударственное энергообъединение стран СНГ и Балтии.
Отсутствие заранее согласованных и принятых всеми партнерами правил серьезно осложняло процедуры планирования и управления режимами параллельной работы энергосистем бывших союзных республик, требовалось срочно приводить отношения между субъектами оперативно-диспетчерского управления в соответствие с новыми реалиями.
Стало развиваться сотрудничество в обеспечении энергетической безопасности государств — участников СНГ, что предопределило необходимость объединения информационно-коммуникационных пространств энергосистем и широкого использования цифровых технологий.
Цифровые технологии в электроэнергетике на современном этапе
Энергосистемы в современном мире становятся все более сложными технологически и экономически, испытывают на себе множество природных и техногенных воздействий и при этом растет их значение для жизни общества. Разворачивающаяся комплексная цифровая трансформация экономик делает задачу разработки и внедрения цифровых технологий в электроэнергетической отрасли ещё более актуальной. От того, насколько стабильно и надежно функционирует энергосистема, как быстро она справляется с аварийными режимами, зависит не только жизнь и благополучие отдельных потребителей, но и экономика государства.
Цифровая трансформация топливно-энергетического комплекса (ТЭК) представляет собой ключевой инструмент повышения эффективности в условиях меняющихся рынков, растущей конкуренции и ужесточения экологических требований, в составе которого особое место занимает дистанционное управление энергообъектами — в последние годы этот технологический инструмент получает все более широкое распространение в крупнейших энергосистемах мира [5].
Новый виток развития и внедрения цифровых технологий в электроэнергетику меняет взаимодействие между участниками отрасли. Цифровые технологии обеспечивают перевод в цифровую среду физических и бизнес-процессов, сквозную интеграцию всех процессов и более гибкое автоматизированное управление объектами энергосистемы. Рынки электроэнергии теперь отслеживаются и контролируются в режиме реального времени на обширных территориях, обслуживающих большое количество клиентов.
Цифровые технологии как класс включают огромное количество инструментов и наработок: от различных датчиков состояния до научных разработок, обосновывающих области оптимального применения той или иной архитектуры построения программного обеспечения.
Рассматривая цифровую трансформацию электроэнергетики необходимо выделить несколько определяющих технологий: облачные и распределённые вычисления, общая информационная модель (С1М), большие данные и интернет вещей. Во вторую по важности группу технологий входят блокчейн, цифровые двойники, дополненная реальность, аддитивное производство, роботы и когнитивные технологии.
Самой важной и определяющей технологией является цифровая платформа. Платформа как программный продукт аккумулирует в себе все остальные необходимые технологии, предоставляя огромному количеству пользователей доступ к информации, высококачественным сервисам по планированию, аналитике и, самое главное, доступ к рынку (клиентам, производителям, сервисным организациям и т.д.).
Участие в отраслевых, инфраструктурных, информационных и иных цифровых платформах энергетических компаний, обладающих богатейшим креативным опытом межотраслевого сотрудничества, позволит внести большой вклад в преобразование множества горизонтальных и вертикальных бизнес-процессов, оптимизацию операционных процедур, изменение устоявшихся моделей и форматов взаимодействия между участниками цепочек создания добавленной стоимости в широком спектре секторов экономики государств — участников СНГ.
Стратегические документы сотрудничества государств - участников СНГ в области цифровой трансформации
Согласованные подходы государств — участников СНГ к целям, основным задачам, принципам, основным направлениям, а также механизмам межгосударственного взаимодействия в сфере цифровой трансформации, отражены в Концепции сотрудничества государств — участников Содружества Независимых Государств в области цифрового развития общества, принятой 25 октября 2019 года.
Государства — участники СНГ исходят из того, что создание необходимых условий для их цифрового развития является одним из основных факторов для повышения конкурентоспособности их экономик, ускорения экономического роста, укрепления национального суверенитета, развития общества знаний, повышения благосостояния и качества жизни населения.
В декабре 2020 г. была утверждена Стратегия сотрудничества государств — участников СНГ в электроэнергетике до 2030 года (Стратегия 2030) и План мероприятий по ее выполнению. В Стратегии 2030 указана актуальность взаимодействия государств — участников СНГ в рамках Электроэнергетического Совета СНГ, а также определены цели и стратегические задачи по направлениям деятельности, среди которых вопросы цифровой трансформации электроэнергетики находятся в числе приоритетов энергетической повестки государств — участников СНГ. Цифровая трансформация электроэнергетики представляет собой один из ключевых инструментов повышения эффективности функционирования отрасли. Внедрение цифровых технологий повышают эффективность планирования развития, функционирования и управления энергосистем государств — участников СНГ, управления активами, развития информационных технологий, релейной защиты и автоматики.
Электроэнергетический Совет СНГ и его роль в координации цифровой трансформации электроэнергетики государств - участников СНГ
Важную роль в координации рассмотрения и решения вопросов цифровой трансформации электроэнергетики играет Электроэнергетический Совет СНГ (ЭЭС СНГ).
Совет является межправительственным органом отраслевого сотрудничества Содружества Независимых Государств [6], созданным в соответствии с межправительственным Соглашением о координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики СНГ, подписанным главами правительств государств Содружества, 14 февраля 1992 г.
В соответствии с Положением об Электроэнергетическом Совете Содружества Независимых Государств [7] в состав ЭЭС СНГ входят руководители энергетических ведомств стран СНГ, руководители соответствующих центральных органов исполнительной власти, а также электроэнергетических ведомств и национальных энергетических компаний государств — участников СНГ, наделенные от имени государства соответствующими полномочиями [8].
В настоящее время Президентом ЭЭС СНГ является Министр энергетики Российской Федерации Н.Г. Шульгинов, Вице-Президентом ЭЭС СНГ — Министр энергетики Туркменистана Ч.Х. Пурчеков.
При ЭЭС СНГ действуют следующие рабочие структуры:
• Комиссия по оперативно-технологической координации совместной работы энергосистем СНГ и Балтии (КОТК);
• Комиссия по координации сотрудничества государственных органов энергетического надзора государств — участников СНГ;
• Рабочая группа «Формирование и развитие общего электроэнергетического рынка государств — участников СНГ»;
• Рабочая группа по низкоуглеродному развитию электроэнергетики;
• Рабочая группа по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики;
• Рабочая группа по технологическим вопросам надежности и безопасной работы оборудования;
• Секция по качеству электроэнергии в рамках Рабочей группы по технологическим вопросам надежности и безопасной работы оборудования;
• Рабочая группа по вопросам профессионального образования и подготовки кадров.
Основная цель ЭЭС СНГ — проведение совместных и скоординированных действий
в области электроэнергетики, направленных на обеспечение устойчивого и надежного электроснабжения экономики и населения [9]. Одним из важнейших направлений деятельности ЭЭС СНГ является формирование общего информационного пространства государств — участников СНГ в области электроэнергетики [10].
На 55-м заседании Электроэнергетического Совета СНГ 25 октября 2019 года в развитие этого направления деятельности было принято решение поручить Рабочей группе «Обновление и гармонизация нормативно-технической базы регулирования электроэнергетики в рамках СНГ» изучить опыт работы энергосистем государств — участников СНГ в части цифровой трансформации электроэнергетики и подготовить аналитический доклад о состоянии дел в государствах — участниках СНГ по данному вопросу.
На 1-м заседании Координационного Совета при Электроэнергетическом Совете СНГ, 19 августа 2021 г., был рассмотрен вопрос о подготовке аналитического Доклада о состоянии дел в государствах — участниках СНГ в части цифровой трансформации электроэнергетики для создания информационно-аналитической базы для принятия решений по первоочередным задачам сотрудничества и мероприятиям по их реализации.
Исполнительный комитет ЭЭС СНГ подготовил Доклад. На 60-м заседании ЭЭС СНГ 14 июля 2022 г. Доклад был рассмотрен и по нему принят ряд решений, а именно:
• трансформировать Рабочую группу «Обновление и гармонизация нормативно-технической базы регулирования электроэнергетики в рамках СНГ» в Рабочую группу по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики, с определением ее конкретных задач и функций;
• поручить Рабочей группе по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики разработку:
- раздела «Цифровая трансформация электроэнергетики» в рамках Концепции сотрудничества государств — участников СНГ в сфере энергетики на период до 2035 года;
- проекта стандарта по терминологии цифровой трансформации электроэнергетики;
- дорожной карты совместных действий по созданию единого информационного пространства для внедрения унифицированной методики обмена информацией на основании общей информационной модели С1М;
- вопроса о целесообразности разработки «сквозных» критериев оценки уровней цифровизации энергосистем.
• поручить Исполнительному комитету ЭЭС СНГ:
- рассмотреть Перечень вопросов в области развития отраслевого международного научно-технического обмена для совместной проработки в рамках рабочих структур ЭЭС СНГ;
- подготовить предложения по активизации работы по гармонизации нормативно-правовых актов и стандартизации цифровой трансформации электроэнергетики;
- проработать вопрос об активизации сотрудничества между Центрами компетенций в области цифровой трансформации электроэнергетики государств — участников СНГ с привлечением представителей научно-экспертного сообщества ЭЭС СНГ;
- проработать совместно с Рабочей группой по вопросам профессионального образования и подготовки кадров вопрос активизации взаимодействия между организациями, разрабатывающими инициативы в области дополнительного профессионального образования в сфере цифровой трансформации электроэнергетики.
Вышеперечисленные поручения включены в разработанный план Рабочей группы по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики.
Цифровизация, как «окно возможностей» для научной кооперации и повышения эффективности и управляемости энергосистем государств - участников СНГ
Цифровизацию можно рассматривать прежде всего, как появившуюся на определенном этапе развития науки и техники возможность выявить те физические и технологические особенности функционирования энергосистем и оборудования, а также свойства материалов, которые ранее находились в «слепой зоне». Однако сведение цифровизации в электроэнергетике к точечному внедрению той или иной цифровой технологии, а также к их совокупности, без учета особенностей целостности и взаимосвязанности, а также комплексности отрасли представляется недостаточным.
Цифровизация, как результат развития информационно-вычислительных технологий, вычислительной техники, алгоритмов, в том числе экспертных систем, а также каналов передачи информации, представляет собой одновременно не только расширенный инструментарий для мониторинга, сбора и анализа больших массивов данных, в том числе для сопоставления данных из различных отраслей, сфер деятельности и накопленной информации о характеристиках природных явлений, но и создает дополнительные возможности для изучения, моделирования, прогнозирования, и как результат, влияния на функционирование энергосистем. Особенно это проявляется в контексте серьезных технологических и научных вызовов, связанных с изменением состава генерирующего оборудования, с увеличением доли сложно прогнозируемых и распределенных объектов генерации на основе энергии солнца и ветра, изменений климата, увеличения запроса на прозрачность, экономичность, экологичность и социальное одобрение принимаемых решений.
Для разработки методик прогнозирования сценариев отказа оборудования в зависимости от изменения данных мониторинга состояния соответствующего оборудования (что необходимо для перехода на ремонт по состоянию), с учетом длительности сроков эксплуатации оборудования, для накопления необходимых массивов данных в целях установления причинно-следственных связей между изменением контрольных параметров и сценариями отказов необходим анализ отказов в масштабах нескольких крупных энергосистем.
Для управления современными электроэнергетическими системами требуется применение интеллектуальных алгоритмов, способных обрабатывать быстрорастущие объемы доступных данных, поступающих от многочисленных датчиков, установленных на первичном силовом оборудовании и интеллектуальных исполнительных устройств, которые появились на месте традиционных вторичных устройств. Для оптимизации выделяемых на обслуживание ресурсов и снижения инвестиций в максимально возможной степени требуются быстрые и надежные модели и инструменты, которые способны производить оценку состояния всего парка оборудования.
Оптимизация управления активами на фоне усиления социальной функции электрификации и растущих требований к повышению доступности энергоснабжения, наряду с обеспечением необходимого уровня надежности, гибкости и устойчивости энергосистем, а также технологического суверенитета становится одним из ключевых приоритетов в области управления и регулирования отрасли.
Организация совместной работы по сбору, систематизации и анализу данных от энергетических компаний на площадке Электроэнергетического Совета СНГ при участии формируемой по поручению Экономического Совета СНГ отраслевой сети научно-экспертного сообщества государств — участников СНГ может стать основой для формирования общей методологической базы по прогнозированию сценариев отказов оборудования и/или определения наименее отказоустойчивых узлов и агрегатов, что даст дополнительные конкурентные преимущества экономикам, снизив тарифное давление через повышение качества управления активами, прогнозируемость аварийных ситуаций и управление сроком службы оборудования.
Формирование при участии ЭЭС СНГ национальных и региональных центров коопераций в области сбора и анализа данных, могло бы стимулировать применение наработанных алгоритмов и рекомендаций к другим отраслям, в которых используется электротехническое оборудование (железнодорожный транспорт, нефте- и газодобыча и др.), а также распространить успешный опыт на другие задачи развития. При этом накопленные в СНГ «банки данных» могут развиваться и дополнять друг друга во взаимодействии с отраслевыми структурами БРИКС (Бразилия, Россия, Индия, Китай, Южно-Африканская Республика), ШОС (Шанхайская организация сотрудничества) и других объединений.
В рамках международного научно-технического обмена выявляются «открытые» вопросы в области цифровизации электроэнергетики, поиск ответов на которые ведется в международном научном сообществе. Активизация международного научно-технического обмена в рамках СНГ позволит укрепить позиции отраслевой науки стран и принять активное участие в формировании глобального целевого видения энергосистемы будущего.
Правовое регулирование цифровой трансформации государств - участников СНГ
Принимаемые в государствах Содружества стратегические документы и нормативные правовые акты отражают как схожие, так и отличные решения в поддержку цифровой трансформации экономик в целом и секторов электроэнергетики, в частности. Обобщение и анализ этих сходств и различий позволит выявить общие позиции, оценить круг вопросов, требующих согласования, определить направления и формы сотрудничества и сформулировать задачи, требующие совместного решения.
Результаты систематизации стратегических документов, принятых государствами — участниками СНГ в поддержку цифровой трансформации на государственном, отрасле-
вом и корпоративном уровнях, сравнение целей, поставленных в рассмотренных документах, показали, что:
• Все государства Содружества приняли пакеты стратегических документов по трансформации национальных экономик. Эти документы многочисленны и многообразны по форме и содержанию и представляют собой законы, декреты, указы, концепции, стратегии, государственные программы, дорожные карты, постановления правительств, национальные проекты. Таким образом, в государствах — участниках СНГ разработана обширная нормативная правовая база. Эта база регламентирует основные этапы поддержки цифровой трансформации от формулирования основных принципов и задач — законы и стратегии — до определения механизмов использования этих принципов при решении задач, программы и проекты.
• Большинство государств Содружества приняли отраслевые стратегические документы цифровой трансформации электроэнергетики: концепции, стратегические дорожные карты, программы и проекты развития и модернизации отрасли, правила функционирования оптового рынка, стандарты в области информационно-коммуникационных технологий и автоматизации контроля и управления в электроэнергетике. Анализ этих документов показывает, что активизация взаимодействия полномочных органов государств — участников СНГ по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики, согласования и гармонизации предлагаемых стратегических документов и стандартов внесла бы существенный вклад в укрепление как национальных секторов электроэнергетики, так и в более согласованное и эффективное развитие общего энергетического потенциала государств Содружества.
• Большинство энергетических компаний Содружества также приняли стратегические документы и реализуют конкретные проекты цифровой трансформации. В этих документах учитываются реалии и тренды развития электроэнергетики, такие как интеграция в энергосистему генерации на основе ВИЭ, появление/наличие реверсивных потоков электроэнергии, регулирование спроса в режиме реального времени, повышение эффективности производства, передачи и распределения электроэнергии, а также повышение результативности инвестиций в инфраструктуру. В условиях параллельной работы энергосистем государств — участников СНГ совместное решение всего комплекса задач, стоящих перед энергокомпаниями, как представляется, должно быть в центре сотрудничества государств Содружества.
В государствах — участниках СНГ цели цифровой трансформации на государственном уровне можно в обобщенном виде представить, как:
• создание системы правового регулирования цифровой экономики;
• внедрение цифровых технологий и платформенных решений в сферах государственного управления и оказания государственных услуг, в том числе в интересах населения и субъектов малого и среднего предпринимательства;
• совершенствование функционирования приоритетных отраслей экономики и социальной сферы посредством внедрения цифровых технологий и платформенных решений;
• создание глобальной конкурентоспособной инфраструктуры передачи, обработки и хранения данных;
• обеспечение информационной безопасности на основе отечественных разработок при передаче, обработке и хранении данных, гарантирующей защиту интересов личности, бизнеса и государства;
• обеспечение подготовки квалифицированных кадров для цифровой экономики;
• создание «сквозных» цифровых технологий;
• создание системы финансирования проектов по разработке и внедрению цифровых технологий и платформенных решений.
На отраслевом уровне цели цифровой трансформации в государствах — участниках СНГ можно в обобщенном виде представить, как:
• реализация основных положений государственной политики в сфере цифровой энергетики;
• создание возможности для развития распределенной генерации, многочисленных объектов генерации, в том числе на основе ВИЭ;
• обеспечение диверсифицированного и экологически чистого производства электроэнергии;
• достижение среднемировых стандартов эффективности и качества услуг;
• внедрение единой информационной модели С1М, как информационного ядра цифровой трансформации электроэнергетики;
• развитие современных систем управления электроэнергетикой, проработка новых принципов информационного взаимодействия субъектов электроэнергетики, обеспечение их информационной безопасности;
• разработка принципов вовлечения в управление энергопотреблением, как отдельных активных потребителей, так и интеллектуальных микросетей;
• внедрение системы управления ресурсами, автоматизации производственных и управленческих процессов, программно-аппаратного комплекса диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) и системы контроля и учета электрической энергии (АСКУЭ) во всех иерархических уровнях управления электроэнергетики;
• улучшение технического состояния производственных фондов электроэнергетики;
• снижение аварийности объектов электроэнергетики, связанной с их техническим состоянием.
На корпоративном уровне цели цифровой трансформации в государствах — участниках СНГ можно в обобщенном виде представить, как:
• повышение экономической и операционной эффективности энергокомпаний за счет внедрения инновационных технических и управленческих решений, направленных на увеличение срока службы и производительности оборудования;
• развитие технологий повышения надёжности и экономичности эксплуатации оборудования; повышение качества диагностики оборудования и проактивное выявление и устранение производственных рисков; повышение производительности труда;
• создание геоинформационной системы (ГИС) и автоматизированной системы диспетчеризации распределительных сетей;
• реализация электронной торговли на оптовом рынке электроэнергии, стимулирование либерализации розничной торговли, разработка электронной торговой площадки межгосударственной оптовой торговли электроэнергией;
• создание единой информационной системы для удалённой передачи информации из систем учёта электроэнергии потребителей, подключённых к распределительной сети;
• повышение надежности, качества, доступности услуг по передаче электроэнергии, а также развития конкурентных рынков сопутствующих услуг;
• повышение эффективности функционирования энергокомпании за счёт цифро-визации энергосбытовой деятельности, трейдинга, ключевых бизнес-процессов в сфере управления производством и фондами, а также за счёт предложения новых цифровых сервисов;
• снижение зависимости от импортного оборудования, развитие промышленной кооперации и укрепление технологического суверенитета;
• снижение негативного влияния на окружающую среду с внедрением цифровиза-ции процессов мониторинга, верификации и учёта выбросов парниковых газов.
Для совместного решения всего комплекса задач, стоящих перед энергокомпаниями в области цифровизации, целесообразно разработать Дорожную карту совместных действий национальных системообразующих энергокомпаний государств Содружества по созданию единого информационного пространства для внедрения унифицированной методики обмена информацией между энергосистемами СНГ на основе общей информационной модели С1М.
Для наглядного отображения степени внедрения международных и национальных стандартов цифровой трансформации электроэнергетики государств — участников СНГ и определения направлений, требующих проработки для создания в этой области унифицированного нормативного правового пространства, используемые стандарты приведены в таблице 1.
Из таблицы 1 следует, что в государствах Содружества применяются ряд международных стандартов, схожих по своему предназначению с их национальными аналогами. В некоторых случаях имеет место их конкретная адаптация к национальным условиям (Кыргызская Республика). Национальные стандарты наиболее проработаны в Российской Федерации и Республике Беларусь. Российская Федерация разработала Национальный стандарт для реализация защищенного профиля протокола МЭК3 60870-5-104. Кыргызская Республика приняла корпоративный стандарт «Цифровая подстанция. Методические указания по проектированию ЦПС4», разработанный ПАО «ФСК ЕЭС»5.
Для унификации стандартов и создания единой информационной базы цифровой трансформации электроэнергетики представляется целесообразным распространить внедрение адаптированной к национальным условиям группы стандартов (МЭК 60870, 61850, 61968, 61970) с учетом положительного опыта их применения в Республике Беларусь и Российской Федерации.
3 МЭК - Международная электротехническая комиссия
4 ЦПС - цифровая подстанция
5 ПАО «ФСК ЕЭС» - Публичное акционерное общество «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы»
Таблица 1. Применение международных и национальных стандартов в государствах — участниках СНГ.
Проекты цифровизации электроэнергетики в государствах - участниках СНГ
Информация об используемых технологиях при реализации проектов цифровизации указывает на уровень цифровой трансформации электроэнергетики в государствах — участниках СНГ, раскрывает перспективные направления для взаимовыгодного сотрудничества и позволяет определить проекты для совместной реализации в Содружестве.
Сопоставление реализованных, реализуемых и планируемых проектов цифровой трансформации электроэнергетики в государствах — участниках СНГ проводилось по степени внедрения (внедрено, ведется работа/планируется/не планируется) информационно-коммуникационных и цифровых технологий, таких как АСКУЭ, SCADA, цифровая подстанция, CIM-model, интеллектуальные сети, управление спросом, цифровой двойник.
Результаты для сопоставления представлены в Таблице 2.
6 ГОСТ Р - государственный стандарт России
7 ТКП - технический кодекс установившейся практики, утвержденные Государственным комитетом по стандартизации Республики Беларусь
8 СТП - стандарт организации Республики Беларусь
9 СТО - стандарт организации России и Киргизии
Таблица 2. Внедрение цифровых технологий в электроэнергетике государств — участников СНГ.
Индикаторы:
На стадии пилотных Массово внедрено Ведется работа/ Не планируется
проектов Планируется
Как видно из таблицы 2, наивысший уровень внедрения в государствах Содружества имеют технологии «АСКУЭ» и «SCADA», в меньшей степени внедрена технология «Цифровая подстанция» (Республика Беларусь, Российская Федерация). Общая информационная модель (С1М) внедрена и распространяется на большинство бизнес-процессов в Республике Беларусь и Российской Федерации.
Также из таблицы следует, что возможности и перспективы обмена опытом и совместной реализации национальных проектов цифровизации электроэнергетики велики, что ставит задачу интенсификации сотрудничества в области цифровизации электроэнергетики государств — участников СНГ на корпоративном уровне на первый план и подготовки позиции ЭЭС СНГ по этому вопросу.
Формирование центров компетенций
В последнее время организации с наукоёмкой деятельностью начинают создавать свои структуры высококвалифицированных услуг — центры компетенций — структуры, нацеленные на поиск новых знаний, их активное применение и оказание консультативных, сервисных и высокопрофессиональных услуг.
В таблице 3 представлена информация о формировании центров компетенций в области развития цифровых и информационно-коммуникационных технологий в государствах — участниках СНГ.
Таблица 3. Формирование центров компетенций в государствах — участниках СНГ.
ГОСУДАРСТВА ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕНТРОВ КОМПЕТЕНЦИИ
а Азербайджанская Республика «Центр развития электронного правительства» [11]
«Центр анализа и координации Четвертой индустриальной революции»
■ Республика Армения Фонд «Цифровая Армения»
«Центр цифрового развития» (планируется создание)
ш Республика Беларусь «Центр перспективных исследований в сфере цифрового развития» (планируется создание)
«Отраслевые офисы цифровизации из числа юридических лиц, подчиненных (входящих в систему) государственным органам и иным государственным организациям, в том числе «офиса цифровизации» в ГПО «Белэнерго»» (планируется создание)
Российская Федерация Отраслевой центр компетенций цифровой трансформации - Ассоциация «Цифровая энергетика»
Республика Таджикистан Центр искусственного интеллекта и инноваций
- Республика Узбекистан Единый центр обработки данных (планируется создание) Проект «Внедрение системы диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA), системы управления энергией (EMS) и соответствующих информационных технологий» (создана Группа реализации проекта)
Отраслевые инициативы в области дополнительного профессионального образования
Одним из приоритетных направлений цифровизации энергетики является повышение квалификации или переподготовка работающих инженеров в контексте развития их цифровой грамотности, компетенций и навыков. В государствах — участниках СНГ такая работа ведется в различных форматах высшими учебными заведениями, национальны-
ми специализированными учебными и исследовательскими центрами, а также учебными структурами в составе крупных энергетических компаний. В таблице 4 представлены организации, разрабатывающие инициативы в области дополнительного профессионального образования специалистов в области цифровой трансформации энергетики.
Таблица 4. Организации, разрабатывающие инициативы в области дополнительного профессионального образования.
ГОСУДАРСТВА ОРГАНИЗАЦИИ, РАЗРАБАТЫВАЮЩИЕ ИНИЦИАТИВЫ В ОБЛАСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
I Азербайджанская Республика Главный управленческий центр Научного, образовательного и лабораторного комплекса ОАО «Азерэнержи»
— Республика Армения ЗАО «Высоковольтные Электросети» ЗАО «Научно-исследовательский институт энергетики» Республики Армения
т Республика Беларусь Учебные центры PУП-облэнерго PУП «Витебскэнерго» (учебный центр)
Республика Казахстан Учебные Центры Республики Казахстан
Кыргызская Республика Национальная образовательная программа «Системное повышение цифровых компетенций государственных служащих для поддержания цифрового государственного управления» OAO «НЭС Кыргызстана»
|1:| Республика Молдова 50 университетских программ
Российская Федерация Организации, осуществляющие обучение в рамках федеральных проектов «Кадры для цифровой экономики» и «Развитие кадрового потенциала ИТ-отрасли» национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»
Туркменистан Академия государственной службы при Президенте Туркменистана реализует магистерскую программу по специальности «Цифровое управление»
- Республика Узбекистан Указ Президента Республики Узбекистан от 05.10.2020 «Об утверждении Стратегии «Цифровой Узбекистан — 2030»
Заключение
В ближайшие десятилетия цифровые технологии, перечисленные выше, сделают энергетические системы более гибкими и адаптивными.
Цифровая трансформация уже существенно меняет свойства, возможности, а также принципы функционирования энергетических систем, но она также создает новые риски для безопасности и защиты данных.
Цифровизация электроэнергетики для государств — участников СНГ представляет собой один из ключевых инструментов повышения эффективности:
• функционирования отрасли в условиях меняющихся рынков, растущей конкуренции и ужесточения экологических требований;
• мониторинга, сбора и анализа больших массивов данных, их сопоставления и анализа для изучения, моделирования, прогнозирования, и как результат, влияния на функционирование энергосистем.
Большинство государств Содружества разработали отраслевые стратегические документы цифровой трансформации электроэнергетики: концепции, стратегические дорожные карты, программы и проекты развития и модернизации отрасли, которые регламентируют основные этапы поддержки цифровой трансформации от формулирования основных принципов и задач до определения механизмов соблюдения этих принципов и решения задач на национальном уровне. Анализ этих документов показывает, что активизация взаимодействия полномочных органов государств — участников СНГ по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики, согласования и гармонизации предлагаемых стратегических документов и стандартов внесла бы существенный вклад в укрепление как национальных секторов электроэнергетики, так и в более согласованное и эффективное развитие общего энергетического потенциала государств Содружества.
Анализ исторического контекста и текущего практического опыта цифровой трансформации электроэнергетики в государствах — участниках СНГ показывает, что при параллельной работе энергосистем стран Содружества целесообразно гармонизировать подходы к управлению цифровой трансформацией электроэнергетики.
Работа в этом направлении реализуется, в частности, в рамках ЭЭС СНГ и задачами сотрудничества в этой области, в частности в рамках Рабочей группы по вопросам цифровой трансформации электроэнергетики ЭЭС СНГ являются:
• формирование гармонизированной терминологической базы;
• формирование единых подходов к управлению цифровой трансформацией электроэнергетики;
• формирование механизмов научно-технического обмена и обмена лучшими практиками в области цифровой трансформацией электроэнергетики, в том числе среди молодых специалистов.
Также, в рамках разработки проекта Концепции сотрудничества государств — участников СНГ в сфере энергетики до 2035 года решением 60-го заседания ЭЭС СНГ от 14 июля 2020 года Исполнительному комитету ЭЭС СНГ поручено включить вопросы цифровой трансформации электроэнергетики в отраслевой раздел Концепции.
Совершенствование управления энергосистемами государств—участников СНГ и внедрение цифровых технологий представляется менее эффективным без активного научно-технического сотрудничества представителей системообразующих кампанией и академического сообщества стран Содружества.
Необходимо активизировать сотрудничество государств Содружества в области циф-
ровой трансформации электроэнергетики, в том числе на площадке ЭЭС СНГ, опираясь на существующий значительный ресурс развития научно-технической и промышленной кооперации и собственные возможности государств, а также на позитивный исторический опыт реализации крупномасштабных отраслевых проектов. Необходимо активно масштабировать лучшие практики внедрения цифровых технологий и решений в компаниях отрасли.
Результатом такого сотрудничества станет повышение конкурентоспособности экономик государств — участников СНГ.
Литература
1. Электроэнергетика России. История и перспективы развития / под общей ред. А.Ф. Дьякова. - М.: АО «Информэнерго», 1997. 568 с.
2. Материалы юбилейной сессии ученого совета, посвященные 40-й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции и 25-летию Энергетического института АН СССР - М., 1958. 125 с.
3. К 100-летию образования системы оперативно-диспетчерского управления
в электроэнергетике России. История оперативно-диспетчерского управления: 1921-2021. М., 2021. 416 с.
4. Электроэнергетика в национальных проектах / под ред. Н.Д. Рогалева. - М.:, 2020. - 344 с.
5. https://www.so-ups.ru/functioning/tech-base/digitaL-rem-control,/
6. http://energo-cis.ru/
7. http://energo-cis.ru/wyswyg/fiLe/Sborniki%20NPD/2008%D1%871%D1%801 %D0%9F%D0%BE%D0%BB%20%D0%BE%20%D0%AD%D0%AD%D0%A1%20 %D0%A1%D0%9D%D0%93.pdf
8. http://energo-cis.ru/rumain11/
9. http://energo-cis.ru/wyswyg/fiLe/Sborniki%20NPD/2008%D1%871%D1%801%D0%A1%D0 %BE%D0%B3%D0%BB%20%D0%BE%20%D0%BA%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B4.pdf
10. http://energo-cis.ru/wyswyg/fiLe/strategiya_vzaim_iya_i_sotr_va_gos_v_sng_v_obL_ti_eLen_ ki_bez_priL_.pdf
11. https://ru.president.az/articLes/30657
