Решать проблемы отсутствия электричества — это победа, а не допустить аварии в энергосистемах — вершина искусства
Одержать сто побед в ста битвах — это не вершина воинского искусства. Повергнуть врага без сражения — вот вершина.
Трактат о военной стратегии «Искусство войны» Сунь-цзы
В конце января произошло масштабное аварийное отключение (blackout) энергосистем в стране и у ближайших соседей — в Узбекистане и Кыргызстане. Чтобы разобраться в этой ситуации, нужно понять, как устроена энергосистема Казахстана.
Энергосистема РК работает совместно с энергосистемой части России и Центральной Азии по сетям высокой мощности. Казахстан находится в центре четырехлучевой звезды с направлениями на Урал, Сибирь, Омск и Центральную Азию. Энергосистема Казахстана в силу географического расположения делится на три зоны – Северную, Южную и Западную. Северная зона связана с Сибирью. Южная соединяется со странами Центральной Азии: это Кыргызстан, Узбекистан и Таджикистан.
Электроэнергетическая система Казахстана связывает электростанции, электросети и потребителей электроэнергии. Это обеспечивает надежность параллельной работы нескольких электростанций, бесперебойное электроснабжение потребителей в виде промышленных предприятий, городов и поселков, качество электроэнергии (частота, напряжение), управление резервами мощности, функционирование оптового рынка электроэнергии.
Потребление электроэнергии зависит от времени, причем в этой зависимости просматриваются как периодические процессы — с периодом год, неделя и сутки, так и апериодические. К числу последних относится погода. Зависимость энергопотребления от указанных факторов варьируется и от условий региона.
Дополнительный фактор в развитии энергосистемы Казахстана — возобновляемые источники энергии (ВИЭ) на основе ветра и солнца. В 2020 году доля таких источников в общем энергобалансе достигла 3%. На начало 2021 года в республике действовало 115 объектов ВИЭ суммарной мощностью 1,635 тыс. МВт. В мае 2021 года глава государства заявил, что необходимо добиться 15% доли ВИЭ к 2030 году вместо 10%. Давление на компании, которые работают с генерацией на ископаемом топливе, таком как уголь, нефть и газ, оказывают как акционеры, так и банки. Крупнейшие кредитные организации мира поддерживают движение к низкоуглеродному будущему.
В 2021 году впервые с момента заключения Парижского соглашения об изменении климата темпы кредитования ведущими мировыми банками «зеленой» энергетики превысили финансирование проектов на ископаемом топливе.
Возобновляемые и распределенные ресурсы, такие как солнечные и ветряные электростанции, экологичны, поскольку используют чистые источники энергии, что приводит к меньшему воздействию на окружающую среду по сравнению с процессами добычи, преобразования и сжигания ископаемого топлива. Кроме того, при использовании ВИЭ выбросы парниковых газов значительно снижаются.
Южная зона энергодефицитна, а северная энергоизбыточна за счет неравномерного распределения топливно-энергетических ресурсов по территории страны. Задача усугубляется ростом производства электроэнергии, постоянно изменяющимися возобновляемыми источниками — ветровыми и солнечными электростанциями. Глобальный переход к возобновляемым источникам энергии приводит к тому, что энергосистемы становятся на порядок сложнее с позиции регулирования работой, прогнозированием производства и потребления, оценкой и принятием решения.
Для решения возникающих задач применяется современный инструментарии ввода в эксплуатации. Мировые тенденции развития энергетики демонстрируют приоритетную реализацию новых возможностей на основе внедрения технологий интеллектуальных электроэнергетических систем smart grid, элементов промышленного интернета вещей, глубокой аналитики в реальном режиме работы.
На базе казахстанского решения FACEPLATE было реализовано два проекта. Первый — автоматическое распределение нагрузки. Суть его работы — в постоянном мониторинге потребления электроэнергии по стране и определении того, какая нагрузка должна быть на каждой генерирующей станции в режиме реального времени. Раньше задание выдавалось один раз в день на основе отчета, который делался раз в сутки, теперь это происходит в режиме реального времени. Расчеты делаются чуть ли не каждую секунду.
Второй проект представляет собой развитие первого – надо не только видеть, что происходит, но и прогнозировать состояние нагрузки. В проекте решается задача точного потребления на следующие сутки по Казахстану, поэтому можно принимать решения заранее и не допускать аварий или внештатных ситуаций. В рамках этого проекта используются прогнозные модели на базе алгоритмов машинного обучения: с сотнями моделей для каждой станции и подстанции.
Работы в этом направлении идут. Существуют инициативы со стороны оператора наших энергосетей и наших партнеров в соседних странах. Используя современный математический и информационный инструментарий, казахстанские энергосети могут стать более надежными. То есть, возвращаясь к эпиграфу (и несколько его перефразировав), решать проблемы отсутствия электричества — победа, а не допустить аварии в энергосистемах — вершина искусства.
