Индустриальный Интернет. Энергетика становится умнее.

Зачем вещи говорят между собой?

В проектах IIoT речь по сути идёт о прямом взаимодействии объектов, оснащённых электронными датчиками с информационными аналитическими системами. Их задача – информацию с датчиков «поднять» в информационные системы, правильно оценить текущую ситуацию и при необходимости отправить управляющую команду для выполнения того или иного действия. В идеале в системах индустриального Интернета должен полностью отсутствовать ручной ввод информации – участие человека в таких системах необходимо только в случае принятия решения.

Отраслями, которые наиболее выигрывают от внедрения решений промышленного Интернета и потому продвинулись дальше остальных, являются логистика и дискретное машиностроение. Значимое место в процессе этой цифровой индустриальной революции занимает и электроэнергетика. Для этой отрасли решение проблем рационального использования оборудования и сетей, предотвращение системных аварий и сбоев, оптимизация больших ремонтных и профилактических работ – основные направления развития. В очень большой степени решение этих проблем зависит от качественной технической аналитики, причём предиктивной (прогнозной), поэтому энергетику часто называют одним из основных «вдохновителей» двух ключевых ИТ-трендов: больших данных (BigData) и «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT).

«Примером внедрения технологий индустриального Интернета в энергетике могут служить прогностические системы мониторинга и диагностики. На объектах генерации используется значительное количество «вращающихся механизмов» – насосы, компрессоры, турбины, то есть дорогостоящее, технически сложное оборудование, для которого поломки критичны и чрезвычайно затратны», – отметил в беседе с «Перетоком» директор Центра стратегических инноваций ПАО «Ростелеком» Борис Глазков.

При использовании технологий индустриального Интернета в какое-либо оборудование, например в турбину, устанавливают множество датчиков, которые считывают информацию о функционировании агрегата. Затем эти устройства передают информацию через сеть в центр мониторинга, где на основе сложной математической модели происходит обработка и строится прогноз: сколько времени осталось до ремонта, когда и по какой причине оборудование может выйти из строя и т. д.

«Мы исходим из того, что технологии индустриального Интернета являются одной из инфраструктурных основ электроэнергетики будущего, которая включает в себя гибкие распределительные сети, а также интеллектуальную сеть распределённых объектов генерации и потребления электроэнергии», – говорит Борис Глазков.

Как у них?

За рубежом индустриальный Интернет в энергетике уже нельзя назвать редким явлением. Например, компания First Wind, разработчик береговых ветроэлектростанций из США, активно экспериментирует с увеличением количества датчиков на ветряках и качества обработки получаемой с них информации. Сенсоры на новых турбинах собирают в три –пять раз больше полезной информации, чем несколько лет назад. Апгрейд 123 ветряков на двух электростанциях уже позволил компании увеличить производство электричества на 3%.

Другая американская энергетическая компания, PSE&G, с помощью ИТ-решений для аналитики определяет эффективный срок эксплуатации трансформаторов, предотвращая их выход из строя и аварии на сетях. Ежеминутно анализируются такие показатели, как температура масла, уровень нагрузки, время охлаждения и нагрузка вентиляторов. Это позволяет создать реальную картину потребности в профилактике и ремонтах важного оборудования.

Изменения в отрасли стимулируют и компании, формально от неё далекие. Например, Google запустила линейку устройств Google’s Nest – программируемых, самообучающихся устройств с сенсорами и Wi-Fi для создания энергоэффективных жилищ. Эти устройства позволяют управлять потреблением энергии, сокращая затраты потребителей и оптимизируя нагрузку на сети, что, соответственно, отражается на тарифах, так как поставщик энергии может меньше тратить на её поставку и поддержку сетей, и на затратах конечных потребителей, что увеличивает их лояльность к поставщику энергии.

Домашние заготовки

В отечественной энергетике отдельные решения в области индустриального Интернета только начинают внедряться.

К примерам «первых шагов» можно отнести введённую в декабре прошлого года в промышленную эксплуатацию систему группового регулирования активной мощности – ГРАМ. Система заработала на восстановленной после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС «Русгидро». Она, по сути, обеспечивает взаимодействие машин между собой и систем с машинами, автоматическое регулирование загрузки гидроагрегатов в зависимости от проходящих в энергосистеме процессов. ГРАМ позволяет на основании частоты, которая получается в энергосистеме, и балансов мощностей полностью автоматически решать, сколько воды нужно пропускать через гидроагрегаты. Благодаря этому соблюдаются параметры качества электроэнергии, один из них – частота 50 Гц. Если выходит из строя тепловая станция, тут же больше воды пускается на лопатки, и вырабатывается больше электроэнергии. Иными словам, реализованы основные принципы индустриального Интернета – оперативность и высокая автономность принятия решений.

Есть в России и довольно продвинутые разработки в области прогностики и удалённого мониторинга. К примеру, система ПРАНА, позволяющая на ранних этапах отследить разрушение лопаточного аппарата газовой турбины, износ или выработку баббитового слоя подшипника, разрушение жаровых труб газотурбинной установки. Суммарно – около 15 разных дефектов, говорится в материалах компании разработчика – холдинга «РОТЭК». Компания, на объектах которой установлена прогностическая система, получает предупреждение об инциденте, способном привести к аварии, в среднем за два-три месяца до его возникновения, утверждают разработчики. ПРАНУ с 2015 года используют в «Т Плюс». В настоящий момент данные системы внедрены на четырёх объектах компании: Пермская ТЭЦ-9, Ижевская ТЭЦ-1, Кировская ТЭЦ-3 и Владимирская ТЭЦ-2.

Про деньги

Рациональное использование оборудования и сетей, предотвращение аварий, своевременные ремонты и профилактика – это те области, в которых может оказаться полезен индустриальный Интернет.

В целом эффект от внедрения систем IIoT в энергетике складывается из снижения рисков сбоев и аварий, повышения точности учёта и распределения, выявления несанкционированных подключений. Система помогает создавать единый план-график работ, рационально распределить ремонтные ресурсы, заранее заказывать нужные запчасти и материалы.

Закономерно, что внедрением индустриального Интернета в энергетике интересуется и профильное министерство. Так, в настоящее время Минэнерго России прорабатывают национальный проект по индустриальному Интернету на основе пилотного проекта развития системы удалённого мониторинга и диагностики парогазовых установок. Основная цель – оптимизировать все ремонтные программы и получить таким образом некую унификацию жизненного цикла оборудования, чтобы вовремя формировать заказ на поставку запчастей. Предполагается, что индустриальный Интернет поможет провести большую оптимизацию в электроэнергетике и существенно снизить операционные затраты.

Стоимость внедрения технологических решений индустриального Интернета может колебаться в очень больших пределах – от нескольких десятков тысяч до сотен миллионов рублей. Всё зависит от сложности и масштабов проекта, уровня готовности предприятия к переходу на технологии промышленного Интернета (например, уровня автоматизации) и иных факторов. Хотя, допустим, стоимость необходимых аппаратных средств с каждым годом снижается. «По мере развития технологий и оборудования для «Интернета вещей» в промышленности, в том числе в энергетике, его стоимость стремительно снижается: всего за три года она сократилась с 5 долларов до 0,1 доллара за датчик», – отмечает Елена Богловская, руководитель внешней пресс-службы компании «Сервионика».

При этом польза от внедрения таких технологий может быть неизмеримо выше.

«По некоторым оценкам, вклад индустриального Интернета в мировую экономику может составить до 11% мирового ВВП к 2030 году. Аналогичные оценки дают и другие аналитики, указывая, что для Российской Федерации эффект от внедрения решений индустриального Интернета в реальном секторе экономики через 4–5 лет может составить 0,8–1,4 трлн рублей за счёт роста производительности труда на 10–25% и снижения затрат в промышленности на 10–20%», – заключает Борис Глазков.

По расчётам «технологических пионеров» из General Electric, индустриальный Интернет уже сегодня может найти применение в секторах экономики, в сумме создающих 32,3 трлн долларов мирового ВВП, а к 2025 году, если верить американцам, эта цифра составит 82 трлн. Повсеместное внедрение индустриального Интернета, по мнению компании, сможет дать прирост мирового ВВП на 10–15 трлн долларов через 20 лет. Кстати, General Electric рассчитывает получить в тех отраслях, в которых она работает, экономический эффект до 150 млрд долларов от внедрения систем IIoT.