Сейчас у нас много говорят и пишут о необходимости перехода к новой экономике, основанной на использовании киберфизических систем и технологий Интернета. Энергетика — одна из самых перспективных областей внедрения Индустриального Интернета вещей (Industrial Internet of Things, IIoT). Что делается в энергетике в области IIoT сегодня? И что будет делаться завтра? Попробуем разобраться.
Инициативы по реорганизации у нас в стране идут, как правило, сверху. Поэтому начнем с одного из ключевых ведомств. На наши вопросы ответил Евгений Грабчак, директор департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике Министерства энергетики РФ.
PC Week: Для чего нужен Индустриальный Интернет государству в целом и вашему ведомству в частности?
Евгений Грабчак: Государству и Минэнерго России как ответственному за госфункцию по развитию отрасли интересно обеспечить необходимый уровень автоматизации, который позволил бы всем получить свои преимущества от ее внедрения. Для нас это мониторинг и аналитика. Государство не собирается вмешиваться в деятельность субъектов, но по результатам аналитики может вносить изменения с точки зрения законодательной базы и давать стратегические посылы для развития отрасли. Энергетика относится к стратегическим отраслям, влияющим на национальную безопасность, и нам нужны ее оптимизация, унификация и более понятная логистика производственных процессов.
Читайте по теме:
PC Week: Энергетический комплекс состоит из сбытовых, генерирующих и транспортных компаний. Вы контролируете все три составляющие?
Е. Г.: Мы контролируем энергетику в целом. В сбытовых компаниях госучастия нет, оно есть в магистральном транспорте. Если речь идет о 110 кВт и выше, то это стратегическое предприятие и здесь 100%-ное государственное участие. В генерации электроэнергии мы участвуем через крупные государственные холдинги, такие как Газпромэнергохолдинг и «Интер РАО» для тепловых станций; «РусГидро» — в сфере выработки электроэнергии через гидроэлектростанции и т. д.
PC Week: У каждого участника энергорынка будет свой Индустриальный Интернет?
Е. Г.: С точки зрения рациональности нужно делать единую вертикально интегрированную систему с горизонтальными уровнями. У всех разные задачи — внутри сетей, внутри генерации, внутри сбыта. Но взаимодействие этих трех субъектов тоже ставит нам разные задачи по оптимальности режимов загрузки, по экономической эффективности, по управлению активами на макроуровне. Все компании имеют свои системы автоматизации и свои системы управления активами, которые позволяют им проводить собственную оптимизацию. Наше общее понимание сейчас разрозненно и не увязано. Индустриальный Интернет в классическом варианте в электроэнергетике кое-где реализован как на макро- (на уровне управляющих компаний), так и на микроуровне. Пример микроуровня — цифровые подстанции, которые полностью обвязаны и за которыми можно и нужно наблюдать в реальном времени. И имеется система управления активами, которая пока только может своевременно собирать информацию по состоянию своих подстанций и сигнализировать оператору, когда и какой элемент цифровой подстанции нужно поменять.
Читайте по теме:
«Мы готовы предложить в России два десятка сценариев Интернета вещей»
PC Week: Что вы собираетесь делать в этом направлении?
Е. Г.: Совместно с Роснано и Ростелекомом формируем национальный проект по Индустриальному Интернету на основе пилотного проекта развития системы удаленного мониторинга и диагностики парогазовых установок. У любого оборудования есть свой жизненный цикл, и его можно отслеживать с помощью датчиков. Нам как получателю хотелось бы оптимизировать все ремонтные программы. И получить некую унификацию жизненного цикла оборудования, чтобы вовремя формировать заказ на поставку запчастей. Это позволит унифицировать логистические цепочки поставки, на основе пула компаний создать единую базу аварийного запаса, которая могла бы формироваться и пополняться не в зависимости от потребностей одного предприятия, а от потребностей всех компаний, расположенных рядом.
Информация о состоянии оборудования могла бы поступать в единый информационный центр, чтобы уже там искать свободную запчасть, которую можно было бы поставить оперативно и с минимальным логистическим плечом доставки.
PC Week: А что это дает государству?
Е. Г.: Здесь есть польза не только для компаний, но и для государства. Мы можем прогнозировать спрос на запчасти в целом по отрасли и передавать эту информацию в Минпромторг России. Мы формируем отраслевой заказ и имеем понимание по производителям основных элементов — когда и какой из них нужно произвести, к какому сроку, как его доставить и как эксплуатировать. Это позволит выстроить рыночную модель функционирования производителей российского оборудования, которой сейчас нет. Пока же наши производители говорят, что хотят производить, участвовать в импортозамещении, но просят гарантированного заказа. А это длинные деньги, нужны кредиты, нужна бизнес-модель. Если они не знают, будет ли рынок, то не могут инвестировать производство.
«Обвязав» всё датчиками, мы сможем анализировать — в каких случаях какое оборудование более работоспособно. Энергосистема построена на резервировании. Всегда есть вторая линия, обеспечивающая загрузку. Распределением потоков занимается системный оператор, у него есть модель распределения, которая зависит, например, от аварийных режимов. Но эта модель не интеллектуальная.
Если же у нас будет интеллектуальная модель, использующая исходные данные, данные о планируемой нагрузке и ее интенсивности, о планируемых выводах оборудования, то мы сможем оптимизировать загрузку станций с учетом затрат, оптимизировать стоимость доставки электроэнергии для конечного потребителя и добиться минимизации стоимости электроэнергии на конечном рынке.
Индустриальный Интернет в нашем понимании помог бы провести большую оптимизацию в электроэнергетике и существенно снизить операционные затраты.
PC Week: Расскажите подробней, какую роль IIoT мог бы сыграть в оптимизации ремонтных работ.
Е. Г.: Сроки планового ремонта в паспорте на газовую турбину определяются исходя из номинальной загрузки. Например, она должна быть загружена на
PC Week: Насколько подход «ремонт по состоянию» соответствует нашему текущему законодательству?
Е. Г.: Пока законодательно делать это нельзя. Но мы работаем в данном направлении, выпустили методологию о ремонте по техническому состоянию, которую сейчас законодательно закрепляем. Собственник сможет провести диагностику и самостоятельно продлить ресурс.
PC Week: А как еще может быть использована статистическая информация, собираемая в рамках систем IIoT?
Е. Г.: У нас много разнообразного вспомогательного оборудования: трансформаторы, системы подачи топлива, даже соединительные муфты. У каждого устройства свой ресурс и своя наработка. Если мы всё «обвяжем» датчиками и будем мониторить ситуацию, то сможем набрать статистику и провести анализ с целью оптимального выбора узлов и уменьшения OPEX. Сможем понять, как собрать конструктор объекта в целом из разных узлов с минимальной стоимостью жизненного цикла.
Можно также получить информацию о наработке устройств и о стоимости жизненного цикла как единицы оборудования, так и комплекса в целом. Сможем брать данные о поведении турбины в качестве исходных для разработки собственных турбин. У нас, к сожалению, нет конструкторских бюро с серьезной аналитикой, и все попытки создания отечественных газовых турбин большой мощности пока не увенчались успехом.
PC Week: Сейчас вы используете западные газовые турбины большой мощности. Но у них ведь уже налажен сбор информации с датчиков?
Е. Г.: Да, налажен. Но вся информация уходит в дата-центры за рубежом. Они ею не делятся. У них есть сервисные контракты на эксплуатацию, которые стоят огромных денег. Стоимость жизненного цикла отечественных разработок на отечественном оборудовании как минимум на порядок дешевле. Более того, когда западные компании поставляют нам оборудование, там помимо скрытых закладок есть декларируемые возможности по удаленному мониторингу и оказанию воздействий. Это представляет угрозу для национальной безопасности. Электростанции на газовых турбинах стоят в крупных городах и дают порядка 20 ГВт электроэнергии. Производители, конечно, дорожат своей репутацией, но если, например, американское правительство скажет General Electric отключить наши газовые турбины, то они их отключат. А у нас на вырабатываемой ими электроэнергии вся оборонка и промышленность. И что мы будем делать? Все структуры взаимосвязаны. Мы не сможем с помощью только атомных и гидроэлектростанций управлять всей системой. Все маневровые мощности вырабатываются на газовых турбинах. Нашу энергосистему просто парализует.
PC Week: И что тут можно сделать?
Е. Г.: Мы можем разработать законодательно-нормативную базу, которая позволит внедрять инновации, связанные с Индустриальным Интернетом. А, кроме того, через советы директоров компаний с госучастием внедрять эту идеологию. Например, через утверждение концепции развития систем управления активами, что мы сейчас делаем в ПАО «Россети».
PC Week: Вы уже разработали концепцию развития Индустриального Интернета в энергетике? Есть ли у вас соответствующая дорожная карта?
Е. Г.: Такой концепции у нас пока нет, и в этом основная проблема. Когда мы запускаем Индустриальный Интернет в критически важной отрасли, нам нужно понимать последствия, в первую очередь в плане безопасности. Сейчас оборудование в наших сетях на 80% — аналоговое. И с ним внешние злоумышленники — преступники, хакеры, зарубежные спецслужбы — ничего не сделают. Как работало, так и будет работать. Но эволюция идет, и даже с точки зрения оптимизации нужно переходить на цифру, делать единую сеть, единую базу. И обеспечивать межмашинное взаимодействие в рамках Индустриального Интернета.
Дорожной карты, естественно, тоже нет. До недавнего времени всё это даже не называли Индустриальным Интернетом — называли системой управления активами. И только в нынешнем году решили заниматься этим очень серьезно. Мы уже создали рабочую группу из энергетиков. Но к работам нужно привлечь Минкомсвязи и Минпромторг, чтобы создать единую целостную концепцию. А еще предстоит Индустриальный Интернет связать с пользовательским Интернетом вещей.
PC Week: Какие элементы IIoT уже работают в нашей энергетике?
Е. Г.: После аварии на Саяно-Шушенской ГЭС были проведены модернизация и реконструкция. В декабре прошлого года введена в промышленную эксплуатацию система группового регулирования активной мощности — ГРАМ. Это, по сути, взаимодействие машин между собой и систем с машинами, автоматическое регулирование загрузки гидроагрегатов в зависимости от проходящих в энергосистеме процессов. Есть параметры качества электроэнергии, один из них — частота 50 Гц. ГРАМ позволяет на основании частоты, которая получается в энергосистеме, и балансов мощностей полностью автоматически решать, сколько воды нужно пропускать через гидроагрегаты. Фактически это и есть Индустриальный Интернет. Вышла из строя тепловая станция — тут же больше воды пускается на лопатки и больше вырабатывается электроэнергии.
И еще у нас много крупных подстанций, на 110 кВт, без персонала, которые работают на основе межмашинного (M2M) взаимодействия и удаленного доступа. Пока удаленные переключения осуществляет диспетчер, но в перспективе, с внедрением Индустриального Интернета, будет реализовано автоматическое переключение режимов работы, которое обеспечит оптимальное распределение энергии и выбор оптимального пути её доставки от подстанции до конечного потребителя. Таково реальное и просматриваемое будущее. Пока это всё закрытые сети, но нам интересна обратная связь с конечным потребителем, так что в перспективе может быть выход в публичное облако. Но тут еще предстоит осмыслить и решить много вопросов.
PC Week: Как можно связать Индустриальный Интернет с пользовательским Интернетом вещей в энергетике?
Е. Г.: Энергетика в силу специфики технологических процессов всегда имеет каналы связи. Если взять компании, которые занимаются дистрибуцией электроэнергии, и убрать энергетическую составляющую, то получится самый крупный оператор связи в России. Связь нам необходима для обеспечения управления энергосистемой. Поэтому везде, где есть подстанции на 110 кВт, есть и канал связи, причем на 90% это оптоволокно, которое позволяет передавать данные. Последняя миля — где-то есть, где-то её нет. В новых сетях есть везде. На каждой новой подстанции на 35 кВт имеется выход в Интернет.
Кроме того, существует PLC-технология передачи данных по электрическим сетям, то есть по сути мы можем добраться до любого прибора, который работает от розетки.
PC Week: А что вам даст факт применения Интернета вещей конечными пользователями?
Е. Г.: Для нас это интересно в плане учета электроэнергии, снижения её потерь и повышения эффективности потребления, оптимизации операционных затрат с точки зрения снижения стоимости энергии и повышения экологической безопасности.
Например, есть автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии. Было бы интересно, чтобы пользователь мог зайти на сайт системы и сообщить, какая розетка у него дома должна работать, а какая нет.
Чем лучше мы будем понимать поведение потребителя, тем меньше требуется затрат на поддержание резервов мощности и тем более прогнозируемыми становятся затраты на ремонт, на поддержание инфраструктур и инвестиции в них. Огромные средства тратятся на создание новых сетей. При этом мощности мы сейчас используем на 60% — остальное простаивает. Так что польза получается и для нас, и для потребителей, которым могут быть интересны возможности Интернета вещей.
PC Week: Что вы думаете о концепции «умной» энергетики Smart Grid, получившей активное развитие на Западе?
Е. Г.: «Умный» город, солнечные батареи, Smart Grid (выдача электроэнергии от потребителя в сеть) — всё это у нас не работает и работать не будет по тем же принципам, что в энергосистемах других стран. Энергосистема европейского государства принципиально отличается от российской. Там много маленьких локальных систем, где нет жестких требований к функционированию резерва и нет разной категорийности потребителей. У нас расстояния очень большие, производители электроэнергии и домовые хозяйства далеко разнесены друг от друга, и тот объем, который могут генерировать отдельные хозяйства, тяжело будет доставить до крупного потребителя, не говоря уже о технических проблемах сбора и передачи энергии малой мощности.
Кроме того, если мы начнем собирать энергию от малой генерации, то это будет сильно влиять на энергетическую систему, да мы и не готовы к этому концептуально. Для каждого механизма включение и отключение — это работа в критических условиях. У нас много крупных базовых мощностей — атомных и гидроэлектростанций, которые лучше держать постоянно включенными, потому что если их то включать, то отключать, срок их службы значительно снизится.
PC Week: И вопрос в завершение: какие задачи по развитию IIoT в энергетике нашей страны являются первоочередными?
Е. Г.: Органам госвласти нужно разработать правила игры. Пока их нет, каждый делает что хочет — выбирает протоколы, решает вопросы обеспечения безопасности... Некоторые говорят, что потребители и производители должны самоорганизоваться и решить все вопросы, связанные с Индустриальным Интернетом. Считаю, что без участия государства сделать это нереально, правительство должно поддержать концепцию развития IIoT в стране. Мы же готовы участвовать как активные потребители, заинтересованные в автоматизации процессов, и как поставщики инфраструктуры в энергетике.
PC Week: Спасибо за беседу.
