Поглянувши на термінологічні визначення відповідних понять в «Концепції впровадження “розумних мереж” в Україні до 2035 року» (розпорядження Уряду від 14.10. 2022 № 908-р ), Законі України від 21.10.2021 № 1818-IX “Про енергетичну ефективність” та «Концепції розвитку штучного інтелекту в Україні» (розпорядження Уряду від 02.12.2020 № 1556-р ) практично виникає відчуття доєднання до ультрасучасного технологічного прогресу та приходить, ніби після ознайомлення з рекламними проспектами, усвідомлення деяких переваг його застосування для процесів енергопостачання. Проте, як приблизно працюють ІТ-технології, яка між ними різниця та яким чином відбувається/забезпечується їх синергія з енергосистемами для підвищення ефективності останніх – виникає лише багато питань.
Спробуємо отримати відповіді хоча б мінімально.
1. ЗАГАЛЬНІ ТЛУМАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ТЕРМІНІВ
При тому, що уніфікованих визначень ані міжнародними організаціями, ані лідерами світової ІТ-індустрії майже не встановлено, тим не менш все ж візьму відповідальність системно внести ясність в особливості технологічних рішень, узагальнюючи різні офіційні інтернаціональні джерела (зокрема, Міжнародного Енергетичного Агентства (далі – МЕА), Організації Економічного Співробітництва та Розвитку, Європейської Мережі Операторів Системи Передачі Електроенергії (далі -ENTSO-E), Європейської Комісії (далі – ЄК), ІТ – компаній) та спираючись на власні фундаментальні знання, набуті під час роботи у відповідній сфері та постійно оновлювані.
Стартуватимемо від Закону Європейського Союзу (далі - ЄС) про ШІ (Регламент ЄС 2024/1689 від 13.06.2024), який декларує, що «ключовими характеристиками систем ШІ є різниця з простішими традиційними програмними системами …, що базуються на правилах, визначених виключно фізичними особами для автоматичного виконання операцій».
Вочевидь, ШІ відрізняється від систем, в яких фізична особа (розробник) визначає стандартизовані ознаки подій/ситуацій/умов та типові заздалегідь визначені правила (попередньо запрограмовані алгоритми) реактивних дій на них згідно з еталонною умовою із встановленого переліку (в класичній кібернетичній теорії середини XX – початку XXІ століття такі моделі детермінувалися, як інтелектуалізовані або частково інтелектуальні).
Найпростішою формою інтелектуалізованих систем є автоматизовані, що використовують програмне забезпечення для виконання повторюваних або заснованих на правилах завдань і інтеграції декількох стандартних процесів.
Більш складними від елементарно автоматизованих є smart системи, що складаються з датчиків, алгоритмів керування (алгоритми обробляють дані датчиків, приймають рішення згідно з їх показниками та надсилають команди виконавчим механізмам), виконавчих механізмів та комунікаційних мереж (дозволяють передавати дані між датчиками, виконавчими механізмами та центральними процесорами). Ці ознаки smart систем відповідають і атрибутам інтегрованих smart систем, які досліджуються у межах Рамкової програми ЄС з досліджень та інновацій «Горизонт 2020».
Таким чином, маніпулювання наразі в Україні терміном «розумні» фактично більш релевантно за суттю українською мовою професіоналів поняттю «інтелектуалізовані» (для побутових споживачів використання терміну «розумні» - це більш рекламно-маркетинговий хід).
Інтелектуальні системи (ІС), часто звані ШІ.
ІС або ШІ можуть самостійно розв’язувати неформалізовані за алгоритмами задачі та нештатні проблемні ситуації, які виникають у процесі функціонування. Ключовими характеристиками систем ШІ є здатність до виявлення закономірностей нових ситуацій, самонавчання (машинного навчання), що дозволяє системі змінюватися під час використання (адаптуватися) та генерувати висновки, такі як прогнози, рекомендації або рішення, які можуть впливати на підвищення ефективності.
Smart (інтелектуалізованих) та ШІ (інтелектуальних) загального призначення не існує, а лише спеціалізовані. Проте обидві платформи працюють на базі цифрових технологій.
2. ЦИФРОВІЗАЦІЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ
18.10.2022 ЄК прийняла «План дій – Цифровізація енергетичної системи» (Комюніке [COM (2022) 552 final] ), в якому визначила, окрім іншого, перспективні цифрові технології для енергетичного сектору (smart - пристрої та лічильники Інтернет речей, підключення 5G та 6G, сервери хмарних обчислень та цифрові двійники), а також підкреслила про синергію між енергетичним та цифровим порядком денним ЄС, яка має відбиватися і при оновленні Національних планів з енергетики та клімату (далі - НПЕК).
Примітка: У контексті останнього, включно в частині НПЕК, автором цих строк у вересневому випуску за 2022 рік журналу «ECOBUSINESS. Екологія підприємства» опублікована стаття «Синергія зеленої та цифрової трансформації: чому, як і що потрібно від політикуму?» (текст розміщено на Web-сайті Офісу сталих рішень 21.11.2022).
В супровідному до Комюніке [COM (2022) 552 final] акті ЄК «Робочий документ співробітників Комісії» [WD(2022) 341] акцент робиться на smart технологіях і підкреслюється про їх ЗНАЧНІ ПРОГАЛИНИ для створення smart енергетичних систем (ШІ згадується лише один раз).
3. SMART СИСТЕМИ ДЛЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО СЕКТОРУ
3.1. Різниця між традиційними та smart електричними мережами
На відміну від традиційних мереж, які залежать від централізованого одностороннього потоку енергії, smart електричні мережі завдяки використанню цифрових технологій:
- забезпечують двосторонній обмін електроенергією та одночасно в режимі реального часу інформацією між виробниками енергії, споживачами та розподільчими мережами, що забезпечує покращення моніторингу, контролю та управління розподілом енергії;
- дозволяють здійснювати моніторинг та управляти транспортуванням електроенергії з усіх джерел генерації й регулювати споживання енергії в режимі реального часу (краще узгоджувати попит та пропозиції електроенергії, зменшувати споживання в години пік, щоб запобігти перебоям та оптимізувати ринкові операції тощо).
Кількість окремих технологій smart мереж величезна. Останні технологічні розробки та ринкові тенденції в царині smart мереж у ЄС докладно оглянуто у звітах ЄК «Обсерваторія технологій чистої енергії» за 2022, 2023 та 2024 роки.
Вбачається за доцільне особливу увагу зі звітів ЄК привернути до smart технологій для еволюції електромереж, які наводяться нижче.
Smart зарядки електромобілів, що забезпечують повернення енергії «від транспортного засобу до мережі» в періоди високого попиту, а зарядження транспортного засобу в години поза піком. Smart зарядки розглядаються основоположними для максимізації синергії між електромобілями, виробництвом відновлюваної енергії та мережевими послугами.
Smart лічильники (ключова їх роль визнана на глобальному рівні) та програми для них, що спрямовані на підтримку а) управління мережею, б) контролю мережі та в) планування розподілу Оператором Розподільчих Систем на базі даних про критичні вузли мережі (про перебої та якість напруги). Їх призначення може також охоплювати сприяння прогнозуванню стану мереж та навантаження клієнтів, дозволяти створювати моделі споживання клієнтами, виявляти та запобігати перебоям/порушенням, планувати активи мережі тощо.
Примітка: На відміну від звичайних або аналогових/електронних лічильників із можливістю, як загально відомо, лише фіксувати показники (наприклад споживання), smart лічильники забезпечують двосторонній зв'язок, тобто здатні автоматично передавати дані постачальнику послуг у режимі реального часу через дистанційний цифровий зв'язок.
Силові трансформатори, що відіграють фундаментальну роль при декарбонізації енергетичної інфраструктури з переходом до високої частки Відновлюваних Джерел Енергії (далі – ВДЕ) та у підтримці функціонування smart мереж, потребують оснащення smart електронними пристроями й використання ШІ.
Доволі є явним, що перелічені технологічні рішення відповідають трактуванню інтелектуалізованих систем, які можуть бути запрограмовані за принципом «якщо, - то» та на базі дискретної таблиці відповідності «ознака події» та згідно з нею «алгоритм функціонування системи» із забезпеченням розпізнавання зміни ситуації та автоматичного перемикання на інший режим.
Ефективність запровадження smart систем для стійкості електромереж залежатиме, перш за все, від ретельності аналізу енергетиками стандартних ситуацій та встановлення вичерпного переліку їх ознак.
3.2. Потенціал smart технологій для ринку газу
Для газового ринку загально smart системи використовують такі технології, як smart (інтелектуалізовані) лічильники, пристрої Інтернет речей та аналітику даних з метою підвищення ефективності, безпеки та обслуговування клієнтів у газорозподілі. Ці системи дозволяють здійснювати дистанційний моніторинг, автоматизоване зчитування показників лічильників постачальником про споживання, виявляти витоки та краще управляти споживанням газу.
3.3. Взаємозв’язок smart систем та ШІ
Інтелектуальнішими smart системи робить інтеграція до них програмного забезпечення ШІ. Роль ШІ за різними його технологічними рішеннями для smart систем у доступній формі викладено в науковому виданні Швейцарського федерального технологічного інституту (м. Лозанна) «Frontiers» 04.02.2025 (https://doi.org/10.3389/frai.2025.1551661).
4. ШІ ДЛЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО СЕКТОРУ.
Як випливає зі Спеціального звіту МЕА «Перспективи світової енергетики: Енергетика та ШІ», опублікованого у квітні 2025 року, енергетичний сектор стикається з перешкодами на шляху до широкого впровадження ШІ, у т.ч. через відсутність або неадекватний доступ до даних, цифрової інфраструктури та навичок. При цьому з широкого діапазону потенційних застосувань ШІ в енергетичному секторі виділяються два типи: ті, що допомагають визначати ресурси та проєктувати, планувати та будувати об'єкти, та ті, що допомагають оптимізувати, вдосконалювати та автоматизувати роботу енергетичних систем.
На додаток у Звіті МЕА підкреслюється, що програми ШІ найбільш корисні при впровадженні їх у великих масштабах (наприклад, у взаємопов'язаних електричних мережах), але для менших, старих активів з обмеженими цифровими з'єднаннями роль ШІ може бути більш непрямою або обмеженою.
Водночас Агентством зазначається, що нафтогазова промисловість була однією з перших, яка впроваджувала ШІ, використовуючи його для підвищення якості розвідки, видобутку, технічного обслуговування та безпеки. У розвідці та розробці родовищ ШІ може здійснити оцінку ресурсів більш надійною та зменшити невизначеність перед бурінням. В експлуатації він використовується для оптимізації та автоматизації виробничих процесів, виявлення витоків, прогнозування потреб в технічному обслуговуванні та підтримки зусиль щодо скорочення викидів метану. Разом з цим, варто зазначити, що у Законі України «Про ринок природного газу» не згадується ані про інтелектуальні або ШІ, ані про smart/розумні системи.
Поряд із викладеним та для систем передачі електроенергії ENTSO-E визначає наступні можливості застосування ШІ: оптимізація потужності електричного струму; прогнозування втрат електроенергії в електромережі; оптимізація прогнозів на добу наперед; прогнози погоди; виробництво електроенергії з ВДЕ; управління активами: візуальний огляд, управління рослинністю, екологічні загрози, прогнозне обслуговування; оцінка якості даних: виявлення в режимі реального часу, процеси автоматичної перевірки, оцінка та корекція; Велика Мовна Модель для технічної документації, помічник для експлуатації системи та ринкової діяльності, підтримка співпраці Операторів Систем Передачі та Операторів Систем Розподілу шляхом безпечного енерго - постачання/споживання від Розподілених Енергетичних Ресурсів або сховищ; моніторинг стану мережі: система моніторингу ліній електропередачі в режимі реального часу, моніторинг трансформаторів та вимикачів на підстанції; виявлення несправностей на основі інтелектуального підходу глибокого навчання для виявлення та класифікації несправностей ліній електропередачі; використання коду оптимізації для автоматизованої торгівлі енергією та використання Поглибленого Навчання у безпілотниках для обслуговування Повітряних Ліній електропередачі.
Також впровадження ШІ операторами систем передачі електроенергії може дозволити розв’язати такі проблемні питання: структурні перетворення електроенергетичних систем для врахування динамічно зростаючої кількості диверсифікованих та розподілених енергоресурсів; еволюція ринків електроенергії в напрямку збільшення диверсифікації учасників ринку та послуг; сприяння перехідним процесам за допомогою нових цифрових технологій для аналізу та оптимізації моделей попиту на електроенергію з боку споживачів та зростання вимог до стійкості системи, включаючи, наприклад, зміну клімату та техногенні катастрофи.
У підсумку ENTSO-E визначає наступні переваги застосування ШІ: більша гнучкість мережі та можливості операторів приймати рішення на основі даних; скорочення часу підключення установок ВДЕ до мережі та підвищення прозорості процесу авторизації, що проводиться інституційними органами; підтримка рішень та роботи бізнес-користувачів, спрямованих на досягнення тих самих стандартів якості, але за менший час; підвищення продуктивності та підтримка обробки невизначеностей; швидший доступ до ключової інформації та візуалізація впливу на регіональному рівні.
ЗАМІСТЬ ПІСЛЯСЛІВ'Я
Ефективність та економічна доцільність запровадження тих чи інших цифрових технологій та платформ залежить від обрання для конкретної моделі енергосистеми більш адекватної конфігурації та складу smart системи, елементів ШІ за необхідності компетентної співпраці між енергетиками й системними інтеграторами та розробниками віртуальної платформи. Це потребує від професійних учасників енергоринку розуміння принципів функціонування та можливостей відповідних передових і революційних інноваційних розробок цифровізації (на концептуальному рівні цілком достатньо, але тотожно об’єктно діючим алгоритмам), що дозволить, зокрема не попастися на гачок високотехнологічних акул цифрової епохи із запровадження надлишкових високовартісних рішень без отримання доданої вартості енергетикам. При цьому варто як не применшувати, так і в гонці за модою не абсолютизувати можливості ШІ.
Залишається сподіватися, що роз’яснення та посилання на додаткові джерела в цій статті сприятимуть оптимальній трансформації енергосистеми України із застосуванням цифрового переходу.
