Рост конкуренции и потребность в оптимизации процессов побудили ведущие компании теплоэнергетического комплекса перейти к цифровизации. Новые технологии позволяют предприятиям эффективно взаимодействовать с потребителями электро- и теплоэнергии, снизить издержки, мониторить состояние сетей и экономить энергию.
Еще в 2018 году министр энергетики РФ Александр Новак назвал ТЭК важнейшим компонентом национальной программы «Цифровая экономика РФ» и заявил, что эта отрасль должна стать пионером цифровизации. При этом приоритеты цифровизации энергетической сферы в стране Минэнерго обозначило еще в 2016 году, утвердив прогноз научно-технологического развития отраслей ТЭК до 2035 года. В частности, проводится работа в рамках национального проекта «Интеллектуальная энергетическая система России». Также реализуется проект Энергетической стратегии РФ на период до 2035 года, который предполагает переход от ресурсно-сырьевого к ресурсно-инновационному развитию ТЭК.
Цифра становится реальностью
Многие компании теплоэнергетического комплекса уже приступили к внедрению или использованию «умных» технологий на практике. «Цифровые технологии охватывают датчики, оборудование, каналы передачи, информационные системы, данные и программное обеспечение. Простейшая информационная система состоит из датчика, передающего устройства и компьютера для обработки данных. В принципе, не все компоненты обязаны быть собственно „цифровыми“, например, и датчики, могли бы быть и аналоговыми, однако поскольку данные стали „большими“, обработать их может только компьютер, а ему удобнее работать с нулями и единицами. Главное преимущество цифровизации — в оперативной обработке поступающих данных, которые в наше время обрабатывают на компьютерах, и никак иначе», — убежден аналитик ГК «ФИНАМ» Леонид Делицын.
Цифровая трансформация в топливно-энергетическом комплексе РФ идет полным ходом и затрагивает все области отрасли. Так, в сфере производства внедряется оптимизационное моделирование, интеллектуальная диагностика агрегатов и роботов. Управление персоналом производится с помощью системы управления знаниями и обучением. А в охране труда проводится автоматизация нарядно-допускных систем и терминалов экспресс-диагностики. Кроме того, создаются высокотехнологичные вычислительные кластеры для обработки технических данных.
Многие компании начинают цифровизацию с применения оборудования, которое занимается сбором и передачей данных системам мониторинга. «Мониторинг — это простейшая функция, обеспечивающая процесс регулирования теплоэнергетических систем (поддержания их параметров в заданном диапазоне). Он подразделяется на мониторинг генерации, мониторинг состояния сети и мониторинг потребления энергии. Мониторинг поставляет данные, которые обрабатываются и сигнализируют оператору о различного рода рисках. Экономию от внедрения цифровых технологий в теплоэнергетический комплекс региона, после того, как решения будут полностью внедрены, можно оценить в 8-12 млрд руб.», — объясняет Леонид Делицын.
Технологии проследят за расходами
В некоторых регионах теплоэнергетические компании уже приступили к установке в многоквартирных домах устройств сбора и передачи данных (УСПД). Оборудование подключается к узлам учета тепловой энергии, и в дальнейшем с его помощью собирается информация о потреблении внутри дома. Сведения дистанционно передаются в ресурсоснабжающую организацию. При этом расходы по установке устройств и их обслуживанию несет энергокомпания. Новые счетчики освобождают клиентов от ежемесячных сборов и передачи энергетикам сведений для расчетов за отопление и горячую воду. За счет этого энергетики будут получать необходимую информацию из точек теплопотребления в режиме онлайн. Выгода использования новых счетчиков в том, что они позволяют избежать ситуаций, когда управляющая компания не передает показания приборов учета, и начисления производятся по нормативу.
На приборах установлено специальное программное обеспечение, благодаря которому теплоэнергетики контролируют качественное отопление жилого фонда и снабжение жителей горячей водой. В режиме реального времени эксперты могут видеть на экране монитора процесс тепло- и водоснабжения отдельно взятых домов и оперативно реагировать на изменение ситуации и направлять на поврежденные участки ремонтные бригады. Это позволяет в режиме «онлайн» отслеживать состояние сетей и предотвращать аварийные ситуации на этапе их возникновения.
Трубы выходят в сеть
Одновременно в ТЭК находит все большее применение индустриальный интернет вещей (IIoT). Он позволяет организовать удаленный сбор технологических данных о работе оборудования с большим сроком эксплуатации. Так как внедрение платформ IIoT производится быстро и стоит сравнительно недорого, а экономический эффект от него превышает затраты, эта технология постепенно становится трендом энергетической отрасли.
В настоящий время на предприятиях тепловых сетей в регионах реализуются проекты по автоматизации центральных тепловых пунктов с применением энергосберегающих технологий и переводом их в автоматический режим работы без постоянного присутствия эксплуатационного персонала на местах.
Вместе с этим реализуется масштабный проект по оснащению объектов и сооружения тепловых сетей, а также теплопринимающих установок потребителей, необходимым составом средств измерений и устройств передачи данных с организацией передачи в автоматическом режиме данных учета тепловой энергии, теплоносителя.
Следующим шагом в развитии и применении цифровых технологий в производственной деятельности теплоэнергетического комплекса является внедрение автоматизированной системы управления теплоснабжением (АСУТ), предназначенной для автоматизированного оптимизационного управления процессом выработки, распределения и потребления тепловой энергии (и теплоносителя) в системах централизованного теплоснабжения Тепловых узлов в целом. Основой АСУТ является достоверная теплогидравлическая математическая модель реального времени режимов работы тепловых сетей — «Цифровой двойник».
Применение «Цифрового двойника» режимов работы тепловых сетей позволит, на основании фактических данных о режимах работы оборудования, исходя из складывающейся проблематики и переходных режимов, по результатам гидравлической и температурной оптимизации, осуществлять выбор в каждый конкретный момент времени наиболее эффективного состава и режимов работы оборудования, соответствующего минимальным удельным затратам на производство, отпуск и транспортировку теплоносителя, с учетом соблюдения требуемых параметров надежности и готовности оборудования и сооружений тепловых сетей, а также параметров качества теплоносителя, поставляемого для конечного потребителя.
Цифровизацию ТЭК сложно представить без реализации проекта «Умных труб». Суть технологии в том, что при перекладке теплосетей специалисты применяют трубы с пенополиуретановой изоляцией и системой оперативно-дистанционного контроля. Эта система позволяет точно определить место появления дефекта и оперативно приступить к его устранению. Срок службы обновленных коммуникаций составит свыше 30 лет.
«Современные „умные трубы“ способны локализовать утечку энергии с точностью до сантиметра, что, безусловно, снижает затраты на обслуживание и ремонт. Трубопроводы обычно оснащены датчиками, которые измеряют степень увлажнения изоляции. Если изоляция отсыревает, например, благодаря утечке воды сквозь дефекты трубы или проникновению воды снаружи, то электрическое сопротивление в изоляции падает, а проводимость растет. Потенциально поврежденные участки зондируются высокочастотными импульсами, а намокание и повреждение вычисляются по задержкам отраженных импульсов. Вопрос заключается в том, кто и когда получает и анализирует эти результаты. Традиционно на трассе стоят специальные технологические помещения, измерительные пункты, куда из труб выводят сигнальный кабель. В таком помещении можно разместить телеметрическую систему, которая передает данные в аналитический центр для оперативной обработки. Система может состоять из аналого-цифрового преобразователя и передающего устройства, которые будут передавать уже преобразованные в „цифру“ данные», — объясняет Леонид Делицын.
Официальный представитель «Альпари» в СНГ Андрей Лобода считает, что в программу «Умного города» необходимо вовлекать всех участников сообщества. «Еще 10 лет назад в России предполагалось, что умный город позволит сделать прорыв в том или ином технологическом направлении. Но самое главное — это люди, ради которых все и совершается. Если программы „Умного города“ не вовлекает всех участников сообщества в единый социальный процесс, включая граждан с низким уровнем компьютерной культуры и доходов, то грош цена таким проектам. России следует трансформировать IT-моногорода в открытые, они должны активно взаимодействовать с различными отраслями экономики, у них должны быть транспрофессиональные связи с обществом. Сегодня умный город должен объединять всех участников сообщества в единый социальный процесс», — считает эксперт.
По его мнению, важно, чтобы технологические новшества и прорывные решения разрабатывали не только монополисты рынка, но и молодые амбициозные компании, тем самым повышая конкуренцию.