Вчорашні енергетичні мережі працювали згідно з правилами, ручним втручанням і процедурами. Сучасні сітки працюють на основі даних. Завдяки Інтернету речей (IoT) і цифровізації розумні технології формують те, як ми генеруємо, розподіляємо та споживаємо електроенергію. Тут Александр Пунценбергер, президент постачальника систем автоматизації COPA-DATA CEE/ME, досліджує перехід від відключеної, неефективної енергетичної мережі до розумної мережі майбутнього. Ласкаво просимо в епоху розумної енергії.
Енергетична мережа зазнала радикальних змін. Відбувся значний відхід від традиційних систем розподілу енергії, оскільки технологія виявила слабкі місця в мережах минулого. Раніше електромережі керувалися централізовано, технічне обслуговування планувалося заздалегідь, і вони керувалися на основі фіксованих, незмінних моделей.
Відключення електроенергії на північному сході в серпні 2003 року виявило вразливість застарілих мережевих систем. Одна лінія електропередач в Огайо, США, була відключена, але програмний збій запобіг роботі сигналізації, тобто оператори не були попереджені про проблему. За кілька годин каскадний збій залишив без електроенергії 50 мільйонів людей у США та Канаді, зменшивши навантаження на 61 800 МВт, що коштувало 6 мільярдів доларів і призвело до щонайменше 11 смертей.
Інцидент показав, що людські помилки та застаріла інфраструктура можуть швидко розвиватися з катастрофічними наслідками. Ці проблеми в поєднанні зі зростаючим попитом на енергію, диверсифікацією поєднання відновлюваних джерел енергії та амбітними кліматичними цілями показали сувору правду: традиційні системи більше не відповідали меті.
Поява великих даних та Інтернету речей (IoT) змінила гру для грід-мереж. Інтелектуальні датчики, моніторинг у реальному часі та розширена аналітика дозволяють швидше приймати рішення на основі даних — перехід від реактивного до проактивного керування мережею. Це призводить до оптимізації потоків енергії, більш плавної інтеграції відновлюваних джерел енергії та зниження викидів.
Глобальні тенденції вказують на масове прискорення інвестицій у ці розумні системи. За прогнозами, світовий ринок IoT в управлінні енергетичними мережами, оцінений у 27,4 мільярда доларів США у 2023 році, до 2033 року зросте більш ніж утричі й досягне 87,9 мільярда доларів. За прогнозами, ринок розумних електромереж, оцінений у 44,56 мільярда доларів у 2024 році, до 2034 року зросте до понад 215 мільярдів доларів.
Краще, швидше, розумніше
Далекі від мереж минулого, розумні мережі, які ми бачимо сьогодні, є інтуїтивно зрозумілими, здатними динамічно реагувати на виявлені зміни. Використання сенсорів із підтримкою Інтернету речей, прогнозної аналітики та моніторингу активів у режимі реального часу дозволяє операторам мереж безперервно збирати дані про величезний діапазон параметрів, включаючи напругу, навантаження та умови навколишнього середовища. Ці дані можна обробляти й аналізувати, щоб позначати аномалії, визначати області, які потребують покращення, або прогнозувати невдачі.
Ця зміна дозволяє більш проактивно підходити до обслуговування. У минулому підстанції покладалися на звичайні перевірки або видимі ознаки пошкоджень, такі як застаріла інфраструктура або коливання напруги, щоб розпочати ремонт, часто після того, як збої в роботі вже відбулися.
Навпаки, величезні обсяги даних, зібраних у всій системі розумної електромережі, означають, що аналітичні системи можуть ідентифікувати закономірності та візуалізувати потенційні точки стресу, дозволяючи операторам активно втручатися.
Інтелект в дії
Використання концепцій Big Data та IoT є цінним не лише для повсякденної роботи та обслуговування мережі — воно може оптимізувати всю роботу. Програмні рішення для автоматизації електромереж інтегрують моніторинг і контроль у реальному часі разом із розширеною аналітикою в єдину уніфіковану платформу. Це дозволяє операторам дистанційно керувати мережами та активами за допомогою таких функцій, як автоматичні послідовності перемикання, визначення місця несправності та обчислення потоку.
Практичним прикладом цього є Gorenjske Elektrarne, словенський виробник відновлюваної енергії. Компанія використовує zenon від COPA-DATA для створення централізованої системи керування, яка доступна звідусіль. Це забезпечує видимість у реальному часі, швидке реагування на проблеми та оптимізацію на основі даних. У результаті Gorenjske Elektrarne скоротило час простою на 15 відсотків, а експлуатаційні витрати – на 30 відсотків. Тепер інженери швидше приймають рішення, використовуючи мобільний доступ до поточних даних про продуктивність заводу в 36 місцях.
Крім операційного контролю, розумні мережі також допомагають вирішувати одну з найдинамічніших проблем сучасності: коливання попиту на енергію. Управління навантаженням — це рівномірний розподіл енергії по мережі, що має вирішальне значення для запобігання перевантажень, відключень і втрат.
Програмне забезпечення може давати уявлення про моделі споживання, прогнозувати попит і автоматично регулювати потік енергії, коли це необхідно. Державний постачальник електроенергії KOMIPO в Кореї розгорнув систему інтелектуальної мережі на вітровій електростанції Jeju Sangmyeong за допомогою програмного забезпечення zenon із вдосконаленою системою зберігання енергії (ESS). Це дозволило електростанції автоматично зберігати надлишок енергії вітру та перерозподіляти її в мережу під час пікового попиту.
Влада народу
У той час як старіші електромережі надавали клієнтам небагато інформації про їхні власні звички користування, сучасні споживачі, які мають більшу екологічну та фінансову свідомість, потребують більшого. Зростання цін на енергоносії та усвідомлення проблем клімату означають, що люди хочуть як ефективності, так і цінності.
Заходи з енергоефективності на основі даних — наприклад, перенесення споживання в години непікової навантаження або зменшення навантаження за потреби — дозволяють здійснювати моніторинг у реальному часі та коригувати споживання. Такі технології, як інтелектуальні лічильники, які реагують на зміни цін або звички користувачів, допомагають оптимізувати використання енергії споживачем, підвищуючи стабільність мережі та знижуючи витрати на комунальні послуги.
Візьмемо австрійську комунальну компанію Stadtwerke Feldkirch. Він модернізував свої мережеві операції за допомогою zenon, що дозволило керувати активами з одного інтерфейсу з поточними даними процесу та автоматизованим контролем. Управління аварійними сигналами та аналіз тенденцій виявляють потенційні проблеми до їх загострення, а безпечний віддалений доступ дозволяє інженерам швидко й легко відстежувати та коригувати продуктивність із мобільних пристроїв, навіть на місці зі смартфонів.
Більше того, споживачі тепер отримують вигоду від хмарного інтерфейсу, який надає інформацію про їх споживання енергії, забезпечуючи розумніше використання енергії та більшу ефективність. У цьому випадку великі дані та IoT безпосередньо сприяють зменшенню викидів і відповідальному управлінню енергією.
Сучасні мережі відповідають сучасним викликам
Однак ці нові розумні технології пов’язані з ризиками. Оскільки системи автоматизації та програмного забезпечення стають складнішими, зростають і загрози, з якими вони стикаються. За останні роки кількість кібератак, спрямованих на енергетичні компанії, різко зросла, і тільки в 2023 році 90 відсотків найбільших постачальників зазнали порушень безпеки.
Наслідки можуть бути руйнівними, від збоїв до фінансових втрат. У відповідь уряди посилюють правила кібербезпеки для постачальників енергії, роблячи надійний захист необхідним під час модернізації. Такі стандарти, як IEC 62443, керують безпечною мережею та системою. Використання платформи, сертифікованої IEC 62443, як-от zenon, забезпечує безпеку, вбудовану в проектування, розробку та тестування.
Ще одним бар’єром для енергетичних компаній є інтеграція застарілого обладнання в сучасну підключену мережу. Заміна активів може бути дорогим і трудомістким, але наявне обладнання часто не сумісне з сучасними мережами. Щоб вирішити цю проблему, програмні платформи, що не залежать від постачальників, можуть з’єднувати будь-який тип апаратного забезпечення, дозволяючи провайдерам оцифровувати свої системи за допомогою модульного, поетапного підходу.
Майбутнє розумних мереж
Великі дані та IoT переносять мережу в епоху цифрових технологій, але в міру того, як розумні мережі стають все більш складними, штучний інтелект (ШІ) відіграватиме вирішальну роль у спрощенні операцій. Завдяки навчанню в режимі реального часу та адаптивному контролю AI може точніше прогнозувати попит, визначати ризики та неефективність і покращувати автоматизацію.
Цифрові близнюки — віртуальна копія фізичної мережі — дають операторам комплексне уявлення про роботу мережі, що дозволяє тестувати сценарії та приймати рішення на основі даних. Віртуальні підстанції, побудовані на програмно-визначеній архітектурі та підтримувані такими платформами, як zenon від COPA-DATA, пропонують спосіб подальшого покращення інтелектуальної мережі шляхом централізації керування, підвищення гнучкості та зменшення залежності від апаратного забезпечення. Оскільки утиліти віртуалізують функції захисту, автоматизації та контролю (PAC), вони закладають основу для масштабованої, стійкої та стійкої інфраструктури інтелектуальної мережі.
Щоб ще більше посилити захист від витоку даних, технологія блокчейн може запропонувати платформу для безпечних децентралізованих енергетичних транзакцій і запобігання зловживання даними.
Дивлячись вперед
Вчорашні електромережі створювалися для іншого світу, але сьогодні інтелектуальні системи, що працюють на основі даних, переосмислюють мережу, дозволяючи приймати рішення в режимі реального часу, розширюючи можливості споживачів і прискорюючи перехід до більш екологічної та стійкої енергії.
Дивлячись у майбутнє, еволюція розумних технологій не тільки модернізує мережу, але й сформує майбутнє самої енергетики.
Дізнайтеся більше про автоматизацію для енергетики.
COPA-DATA: © Adobe Stock
Розумні технології живлять мережу завтрашнього дня.
Про COPA-DATA
COPA-DATA — незалежний виробник програмного забезпечення, який спеціалізується на цифровізації для промисловості та енергетичного сектора. Його програмна платформа zenon® дозволяє користувачам у всьому світі автоматизувати, керувати, контролювати, інтегрувати та оптимізувати машини, обладнання, будівлі та електромережі. COPA-DATA поєднує десятиліття досвіду автоматизації з потенціалом цифрової трансформації та сильним прагненням до рішень, що сприяють стійкості. Таким чином компанія допомагає своїм клієнтам досягати своїх цілей легше, швидше та ефективніше.
Сімейний бізнес був заснований Томасом Пунценбергером у 1987 році в Зальцбурзі, Австрія. У 2024 році з більш ніж 450 співробітниками по всьому світу він отримав дохід у розмірі 99 мільйонів євро. Майнові права Ing. Punzenberger COPA-DATA GmbH були передані сімейному фонду в 2024 році. Метою фонду є довгострокове та орієнтоване на зростання збереження прибутковості та інноваційної корпоративної культури компанії-розробника програмного забезпечення.