Как и кислород, электросеть необходима для современной жизни, но не всегда является вершиной ума — до тех пор, пока не возникнут проблемы. Сегодня стареющая сетевая инфраструктура бьёт по всему миру от тяжелых погодных явлений, что приводит к перебоям в электроснабжении, которые угрожают здоровью, безопасности и экономической активности. При этом ряд других факторов также оказывают давление на вековые сетки. Способ производства энергии стремительно меняется — всё больше ветра и солнечной энергии, меньше угля и ископаемого топлива. Для этого требуются новые процессы и способы управления. «Кто» тоже меняется, при этом энергия в настоящее время производится не только крупными энергетическими компаниями, но и множеством новых конкурентов и потребителей (потребителей, производящих энергию).

И не только мир природы быстро меняется, но и технологический мир продвигается на галопе. Облачные технологии искусственного интеллекта (ИИ), такие как машинное обучение, аналитика данных и Интернет вещей (IoT), способствуют развитию интеллектуальных сетей, способных управлять гораздо более сложной генерацией и распределением электроэнергии. Эти технологии открывают значительные возможности для тех, кто находится в сложной энергетической экосистеме, способной их использовать.

Что такое потребитель?

Prosumer — это слово, сочетающее в себе «производитель» и «потребитель». Энергетические потребители, как правило, остаются подключенными к центральной сети. Тем не менее, они также способны производить и даже хранить энергию — как правило, с помощью фотоэлектрических солнечных батарей и электробатарей.

В зависимости от количества производимой энергии, эта энергия может использоваться либо для компенсации ежемесячных счетов, либо быть продана обратно в качестве излишка коммунальным компаниям или другим услугам по распределению энергии. Эта модель может быть применена как к жилым, так и к коммерческим потребителям, при этом все большее число предприятий встраивают в сетку свои солнечные батареи и флот электромобилей.

Что такое интеллектуальная энергосистема?

Интеллектуальная сеть — это сеть, интегрирующая распределение энергии и цифровые коммуникационные технологии в двустороннем потоке электроэнергии и данных. Это позволяет коммунальным предприятиям оптимизировать генерацию, передачу и распределение электроэнергии. Кроме того, это позволяет потребителям извлекать выгоду из историй, которые рассказывают все данные, помогая им лучше понимать, какую энергию они используют, и даже энергию, которую они производят и хранят через такие вещи, как солнечные батареи и электробатареи.

В чем разница между традиционной сеткой и интеллектуальной сеткой?

Основное различие между традиционными системами и интеллектуальными сетями заключается в возможности обмена информацией в обоих направлениях по всей сети, от коммунальных предприятий до потребителей и наоборот. Некоторые из основных функций, которые отличают интеллектуальные сетки, включают:

• Технологии: ИИ, облачные и цифровые технологии позволяют всем устройствам и активам в сети взаимодействовать, поддерживая улучшенный контроль и саморегулирование.
• Распределение: Энергия, генерируемая потребителями и другими возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная энергия или ветер, может быть прерывистой и неравномерной. Технологии интеллектуальных сетей помогают координировать, хранить и распределять энергию из таких источников в устойчивый и надежный поток.
• Генерация. Прогнозная аналитика в интеллектуальных системах позволяет прогнозировать штаммы с высоким спросом и распределять их по нескольким заводам и подстанциям.
• Датчики. Датчики Интернета вещей по всей сети помогают выявлять риски на ранних этапах, перераспределяя мощность, чтобы уменьшить перебои в работе и выравнивать нагрузку без прямого вмешательства операторов.
• Саморемонт и диагностическое обслуживание. Датчики также могут использоваться для обнаружения механических проблем и выполнения простых действий по устранению неполадок и ремонту, уведомляя техников только при необходимости —до того, как что-то действительно сломается.
• Выбор клиента: к сети может присоединиться больше поставщиков энергии, кооперативов и микрогенераторов, что позволяет потребителям иметь больше выбора в том, как они получают энергию.

Применение ИИ в интеллектуальных энергетических решениях: перспектива сектора энергетики и ЖКХ

Искусственный интеллект является «интеллектуальным агентом» интеллектуальных сетей, оценивающим окружающую среду и принимающим меры для достижения максимальной цели. ИИ имеет основополагающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии, стабилизации энергетических сетей и снижения финансовых рисков, связанных с нестабильностью в инфраструктуре.

Например, возможности искусственного интеллекта для самообучения, адаптации и расчета имеют значительный потенциал для решения проблемы прерывистого характера возобновляемых источников энергии. Дисбаланс в пиках производства и потребления часто выражается через «кривую утки» и может затруднить контроль над этими источниками энергии. Использование искусственного интеллекта в интеллектуальных сетях поможет решить эту проблему за счет выравнивания неравенства между производственными и потребительскими нагрузками.

Интеллектуальные сетевые технологии помогают сделать деятельность в сфере энергетики и ЖКХ более прозрачной и конкурентоспособной. Некоторые приложения ИИ и машинного обучения в интеллектуальных сетях:

• Гибкость и устойчивость: когда возобновляемые источники энергии генерируются новыми партнерами, такими как кооперативы и потребители, они часто бывают прерывистыми и переменчивыми. Датчики и автоматизация могут использоваться для определения уязвимых частей сети и реагирования с помощью автоматизированной ремаршрутизации, которая позволяет хранить избыточную энергию во время пиковой генерации и перенаправлять ее во время пропусков в потоке.
• Более точное прогнозирование: в секторе энергетики и ЖКХ наблюдается повсеместная изменчивость цен из-за изменений в потреблении. Модели прогнозной аналитики можно использовать для более надежного прогнозирования нагрузки электроэнергии и выработки возобновляемых источников энергии. Объединяя данные из инфраструктуры интеллектуального измерения (AMI) с ИИ, прогнозы являются более точными, чем традиционные подходы.
• Более сложные предупреждения об отключении: сеть датчиков, счетчиков и приводов в интеллектуальной сети может дать «последнюю газу» короткую передачу сигнала, включая время и дату, чтобы обозначить потерю мощности из-за частичных или полных отключений. Кроме того, функции прогнозирования искусственного интеллекта и данные интеллектуальных счетчиков в реальном времени могут уведомлять операторов об отключениях до их возникновения. Эти системы могут даже различать индивидуальные, уличные и зональные отключения.
• Оптимизированная мощность: использование сетей датчиков на базе ИИ на этапах генерации также может использоваться для оптимизации выхода электроэнергии. Аналогичным образом, солнечная энергия также получает преимущества от инструментов ИИ для повышения производительности, прогнозируя солнечное излучение.
• Улучшенное автоматическое переключение: способность инструментов искусственного интеллекта прогнозировать дисбаланс сети и различать краткое прерывание питания и полномасштабное отключение скоро позволит автоматизировать протоколы переключения. Это позволит коммунальным предприятиям перенаправлять энергию или изолировать пострадавшие районы до возникновения серьезных повреждений или распространения отключения на другие районы. Эти инструменты представляют собой линию защиты, которая обеспечивает безопасность необходимого оборудования, используемого для изоляции и устранения неисправностей.
• Более гибкое управление спросом (DSM): Пики в энергетическом спросе поставили коммунальные предприятия под большую нагрузку. Использование искусственного интеллекта и интеллектуальных счетчиков в домах и офисах может помочь с планированием, планированием, выполнением и мониторингом изменений в потреблении энергии, чтобы поставщики могли их удовлетворить. Это может существенно повлиять на энергопотребление, как показано в США. Федеральная комиссия по регулированию энергетики (Federal Energy Regulatory Commission), которая установила, что пиковые нагрузки могут быть снижены до 150 ГВт за счет управления спросом. Аналогично, по оценкам Института исследования электрической энергии (EPRI), эти интеллектуальные инструменты могут привести к снижению пиков летней энергии на 175 ГВт к 2030 году.
• Повышение безопасности. Кибербезопасность является основной проблемой для всех секторов бизнеса. И растущее количество и сложность стратегий кибератак представляет риск как для существующих, так и для новых электрических сетей. Инструменты ИИ могут помочь снизить этот риск, обнаружив функции сетевых атак, вредоносное ПО и вторжение, а также обеспечив защиту сетевой безопасности для энергетических систем. Кроме того, другие технологии, такие как блокчейн, могут предоставлять прозрачные, защищенные от несанкционированного доступа и безопасные системы, позволяющие создавать новые бизнес-решения, особенно в сочетании с интеллектуальными контрактами.

Применение ИИ в интеллектуальных энергетических решениях: потребительская перспектива

Недавние опросы из Великобритании и США демонстрируют менее высокое отношение клиентов к коммунальным предприятиям. С ростом числа поставщиков энергии и потребителей коммунальным компаниям необходимо использовать интеллектуальные решения, чтобы повысить вовлеченность и удовлетворенность клиентов. Ниже приведены некоторые способы повышения удовлетворенности клиентов технологиями интеллектуальных энергосистем:

• Снижение затрат. Интеллектуальное управление энергосистемами на базе ИИ и интеллектуальный учет позволяют клиентам получать почасовую оценку использования электроэнергии, помогая им не только видеть, когда и где они используют больше всего энергии, но и предлагать персонализированные советы и предложения по оптимизации их типичных ежедневных операций для снижения использования в пиковые часы. Это также помогает потребителям управлять производством энергии, которое может быть продано обратно в сеть для дальнейшего снижения затрат.
• Повышение экологичности и прозрачности. Данные интеллектуальных энергосистем помогают клиентам лучше понимать, откуда поступает их энергия, повышая их вовлеченность и помогая демократизировать сеть. Это может помочь им по-новому взглянуть на энергетическое обеспечение и возможность выбора более устойчивых вариантов.
• Сокращение простоев. Как уже упоминалось, инструменты ИИ могут помочь сократить число отключений и смягчить их влияние как для бытовых, так и для коммерческих клиентов. Это означает повышение безопасности и уверенности потребителей, особенно в связи с тем, что погодные явления и рекордные температуры приводят к опасениям о переживаниях и других сбоях.

Недавно оператор распределительной системы Великобритании объявил о пилотном проекте по использованию данных интеллектуальных счетчиков, чтобы помочь потребителям улучшить управление энергоресурсами, оптимизировать сетевые нагрузки и сократить выбросы углекислого газа. Испытание могло бы сэкономить клиентам миллионы фунтов и потенциально сократить миллионы тонн выбросов парниковых газов от годового углеродного следа Великобритании. Это лишь один из примеров потенциальных преимуществ интеллектуальных сетей для клиентов и среды.

Большие данные в энергетике: почему это важно

С точки зрения как клиентов, так и компаний сферы энергетики и ЖКХ это не просто способность этих технологий собирать большие и разрозненные объемы больших данных и управлять ими — это способность использовать и понимать все эти данные и использовать их для оптимизации использования энергии и информирования операций. Большие данные помогают:

• Более эффективная интеграция возобновляемых источников энергии и альтернативных источников энергии в компаниях сферы энергетики и ЖКХ благодаря обучению прогнозированию и управлению периодичностью, а также балансирование множества небольших ресурсов от продуктивных игроков.
• Защитите потребителей, предвидя перебои в работе и перенаправляя ресурсы за доли секунды, а не после того, как все прошло вниз.
• Экономия средств как для компаний, так и для потребителей за счет цифрового обучения на основе прошлых операций и использования этих данных для более эффективного управления и автоматизации повседневной деятельности.
• Быстро получайте ценную информацию, позволяющую компаниям сферы энергетики и ЖКХ принимать уверенные и быстрые решения в условиях растущей конкуренции.

Как современная отрасль энергетики и ЖКХ готовится к интеллектуальным энергосистемам будущего

Нет никаких сомнений в том, что будущее энергетики движется к более децентрализованному, гибкому и устойчивому энергоснабжению. Но мы говорим о глобальной отрасли, которая старше ста лет и часто должна опираться на инфраструктуру почти того давно, чтобы служить миллиардам людей и их быстро меняющимся требованиям.

К числу других проблем относятся сложные изменения в регулировании, рост продуктивности и появление новых стартапов в дерегулированных регионах. Как и любой другой путь трансформации бизнеса и цифровой трансформации, переход к более рациональному управлению сетями начинается с нескольких осторожных шагов, прежде чем перейти к продуктивной эксплуатации. Технологии сектора энергетики и ЖКХ, несомненно, дают возможность для развития этого сектора. Однако для внесения значимых изменений компаниям сферы энергетики и ЖКХ необходимо разработать надежные планы коммуникации, привлечения клиентов и управления изменениями, включая:

• Объяснение видения интеллектуальной сети и согласование групп и стейкхолдеров вокруг нее
• Усиление образования потребителей по вопросам изменений и возможностей
• Мотивация потребителей, потребителей и потенциальных партнеров по дистрибуции на успех
• Разработка метрик для мониторинга хода внедрения и эффективности интеллектуальных сетей
• Уверенность в клиентском опыте и удержании клиентов в условиях дополнительной конкуренции и децентрализации интеллектуального энергетического рынка

Первым шагом на пути является общение с руководителями групп и предметными специалистами по всему бизнесу, разрушение разрозненных стен и поиск информации, часто скрытой внутри. Затем посмотрите, как внедрить интеллектуальные технологии для развития вашего бизнеса.