Новый энергетический реализм

Две технологические революции определяют начало XXI века: развитие глобальной сети и переход к глобальной энергетической системе, свободной от углерода. С появлением глобальной сети вещей эти две революции быстро сходятся и в конечном итоге приведут к глобальной сети энергии.

Декарбонизация, децентрализация, цифровизация, киберфизация наряду с ростом объёмов квантовых вычислений изменяют энергетику. Эти глобальных тенденции изменяют производство, распределение и потребление электроэнергии. В результате исчезает традиционный энергетический ландшафт - с несколькими крупными электростанциями. Ускоряющийся переход к низкоуглеродным источникам энергии требует совершенно нового системного подхода. В энергетическую систему добавляются миллионы малых генераторных установок. Они должны быть организованы и эффективно управляться для достижения максимальной полезности. Кроме того, роль субъектов рынков электроэнергии дефенотипизируется, появляются те, кто производит и потребляет, а также продает и покупает электроэнергию.

В этой децентрализованной системе все более важны инновационные сетевые технологии. 

Основными факторами перехода к новой системе глобальной сети энергии являются:
- рост числа подключённых устройств. По данным Statista количество подключенных к всемирной сети устройств в мире вырастит с 20,35 млрд. в 2017 году до 75,44 млрд. к 2025 году. То есть среднегодовой прирост за 8 лет составит 46%, суммарный 370%. Такой рост подключенных устройств – потребителей электроэнергии предъявляет новые требования к энергоснабжению по доступности электроэнергии (в широком смысле) и способности удовлетворять потребителей повышением качества электроснабжения и снижением цен на электроэнергию. При этом рост количества подключённых устройств ведёт к фрагментированности спроса и расползанию центров нагрузок.

- неадекватность централизованной энергосистемы. По мере того, как энергетическая система будет становиться сложнее, центры нагрузок будут все больше расползаться, а фрагментированность спроса и стохастичность источников электроэнергии расти, содержание невостребованной централизованной энергосистемы будет все большей нагрузкой на потребителей, тем сильнее энергосистема будеет децентрализовываться.

- использование цифровых технологий для соединения в единую систему производителей и потребителей энергии с использованием в качестве информационного канала между энергоустановками всемирной сети повышает надежность и доступность электроснабжения. Оцифрованные сети (умные сети) не является прерогативой только сетевых организаций и позволяют организовывать такие бизнес модели, которые повышают конкуренцию между участниками отношений в электроэнергетике и повышают эффективность электроснабжения.

- массивы данных – рост децентрализации электроэнергетики ведёт к росту объёма данных. Общий объем данных растет неснижающимися темпами. Согласно недавнему исследованию, опубликованному IDC, компанией по исследованию рынка, глобальный объем данных, как ожидается, возрастет с нынешнего уровня 16 ЗБ (1 ЗБ=10²¹ байт) до 163 ЗБ в 2025 году - в десять раз. Одной из основных проблем отрасли является использование этих данных для улучшения функционирования электроэнергетики.

- киберфизация - искусственный интеллект и квантовые вычисления преобразуют энергетический сектор. Мы не можем осмысленно использовать эти огромные объемы данных с использованием обычных технологий. Фактически, искусственный интеллект уже начинает преобразовывать энергетический сектор и, например, используется для управления и поддержания разного рода промышленного оборудования. Например, искусственный интеллект в виде машинных алгоритмов помогает достичь более длительных интервалов обслуживания промышленного оборудования. Алгоритмы автоматически анализируют рабочие данные, условия окружающей среды и свойства компонентов лучше, чем специалисты.

Ключевые направления развития нового энергетического реализма России:
- внедрение новых бизнес моделей функционирования рынка электроэнергии – объединение механизмов управления спросом, децентрализованной распределённой электроэнергетики и накопителей электроэнергии в единый рынок электроэнергии на принципах P2P (peer-to-peer).

- повышение конкуренции – увеличение количества разнообразных источников энергии, объединённых с помощью цифровой сети в единую систему с потребителями электроэнергии и накопителями.

- снижение доли организаций и учреждений в электроэнергетике, контролируемых государством и муниципальными образованиями. Цифровизация – передовой инструмент, создающий такие условия функционирования электроэнергетики, при которых целесообразность существования больших компаний естественным образом сводится к нулю. Большие компании в цифровизованной электроэнергетике теряют свойственные им преимущества, такие как эффект масштаба и др. Сетевые организации в цифровизованной энергосистеме могут сохранить за собой агентскую функцию по обслуживанию сетевого оборудования, так как другие функции будут цифровизованы участниками рынка.

- снижение расходов на электроэнергию у потребителей за счёт: data mining - (использования чужих вычислительных возможностей для обработки данных); networking - (создание системы отношений между участниками рынка электроэнергии, основанной на доверительных и долгосрочных отношениях); краудсорсинг - (привлечение заинтересованных участников решение значимых для них задач); киберскорринга; перехода на цифровые каналы связи; co-working; meter mining (технология использования параметрических данных сторонних измерительных устройств); Р2Р-сетей (в контексте киберфизации бессерверный одноранговый обмен данными из «расшаренных» папок пользователей); М2М-сетей (в контексте киберфизации машинный бессерверный одноранговый обмен массивами данных, например, с использованием ГЛОНАСС-систем и пр.); использование облачных данных; IoT(E) (форма реализации технологии Р2Р-сети и М2М-сети); открытых распределенных реестров (механизм повышения прозрачности принятия алгоритмизированных решений, путем передачи части полномочий сетевым образом организованному сообществу) и др.

- построение интеллектуальных систем обмена данными на основе беспроводных сетей. Например, систем интеллектуального учёта на основе беспроводной mesh сети – любой участник, обладающий системой учёта (соответствующей требованиям) превращается в полноценного участника системы. Нет единого центра для получения доступа к системе. Маршруты в системе полностью распределенные и динамические. Объединение систем учёта электроэнергии происходит в автоматическом режиме — когда систему учёта одновременно связана с другими системами учёта она становится мостом, который их объединяет. Плюсы: более высокие эксплуатационные характеристиками при значительно меньшей капиталоёмкости, независимость от провайдера, при стихийных бедствиях позволяет иметь сеть на месте происшествия, хотя возможно и отрезанную от глобальной части, гарантированное шифрование всего трафика проходящего через сеть, динамическая, авто-конфигурируемая маршрутизация, возможность объединять mesh сети через обычный интернет.

- киберфизация и использование квантовых вычислений в электроэнергетике – для криптографической защиты, тестирования программного обеспечения, финансовых расчётов на энергорынке, прогнозирования погоды (значимо для электроэнергетики), цен и спроса на электроэнергию.

- использование смарт-контарктов в электроэнергетике – техническое закрепление обязанностей участников рынка электроэнергии. То есть, для реализации действия, предусмотренного контрактом нужно выполнить определённую работу, позволяющую зачесть взятые обязательства. Никак иначе их зачесть нельзя.

Какими могут быть первые шажки к новому энергетическому реализму России?
- разработка интерфейса обмена данными: протокол передачи, трекер и др.
- решение проблемы перекрёстного субсидирования в электроэнергетике.
- снятие барьеров для развития децентрализованных распределённых энергетических систем.
- преобразование представления о функционировании электроэнергетики.
- децентрализация энергетического бизнеса параллельно с дефенотипизацией ролей участников рынка электроэнергии.