Ольга Орлова: В России еще не все дома газифицированы. Мы пока не можем отказаться от дровяного и угольного отопления. А энергетический переход, вызванный глобальными изменениями климата, уже требует перестройки всей энергетической отрасли и цифровой трансформации. Если энергетика перейдет на «цифру», то как это изменит жизнь каждого из нас? Об этом будем говорить по гамбургскому счету с ведущим научным сотрудником Института проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук Сергеем Ковалевым. ВИДЕОГРАФИКА Голос за кадром: Цифровая трансформация энергетики – это переход от централизованных энергетических систем к децентрализованным системам нового поколения, таким как интернет энергии, в которых подразумевается распределенное автоматическое управление, осуществляемое путем прямых энергетических трансакций между пользователями. Перевод распределения потребления энергии на «цифру» минимизирует все издержки. Интернет энергии основан на принципах, похожих на современную глобальную информационную сеть. Но мы помним, что многие интернет-технологии 1990-х гг. в свою очередь проектировались по аналогии с большой энергетикой того времени. Теперь глобальный интернет энергии должен стать закономерным итогом развития и объединения в единую сеть активных микрогридов – малых энергетических систем с локальной генерацией энергии на возобновляемых источниках. Такие микрогриды в полной мере воплощают перспективу т. н. трех «д»: декарбонизации, диджитализации и децентрализации цифровой энергетики. Для интернета энергии необходимо создание новых цифровых технологий и платформенных решений в области интернета вещей и развития нейронных сетей. Кому нужен интернет энергии? Специалисты полагают, что заинтересованные стороны автоматически возникнут среди наиболее активных потребителей электроэнергии, разработчиков оборудования, строителей энергосистем и сопровождающего персонала объектов традиционной энергетики. Ольга Орлова: Итак, в России, как и во всем мире, объявлен курс на энергетический переход. И это потребует очень серьезных технологических изменений. Ну вот если говорить про нашу страну, то у нас почти треть областей России, там жители до сих пор топят и углем, и дровами, у нас очень много негазифицированных домохозяйств. Как вы считаете, реально ли вообще обсуждать вот эти серьезные технологические изменения в нашей энергетической отрасли, если у нас такие проблемы до сих пор остаются? Сергей Ковалев: Ну, начнем с того, что дрова – это вполне возобновляемый источник топлива, который для отопления небольших объектов вполне может использоваться в соответствии со всеми нормами сегодняшнего, уже четвертого по счету, энергетического перехода. Правда, конечно, это потребует, с одной стороны, решения задач о сохранении баланса возобновления лесов, и, с другой стороны, конечно, использовании соответствующих высоких технологий, например каталитических уловителей дыма, который образуется при горении дров. Ну а первый энергопереход в XIX веке еще как раз был нацелен на замену дров, соответственно, ископаемым топливом, а именно углем. Потом уголь заменялся нефтью, потом уже, считайте, в начале нашего века на смену углю пришел природный газ, а нынче во главу угла поставлено максимально широкое распространение возобновляемых источников энергии и накопителей. Ольга Орлова: Какие самые важные технологические изменения должны произойти в энергетике, чтобы этот четвертый переход на возобновляемые источники и на, так сказать, диверсификацию, чтобы он произошел? Что должно случиться? Сергей Ковалев: Ну смотрите, до недавнего времени основным барьером к переходу на новые источники считалась их стоимость, т. е. стоимость вырабатываемой электроэнергии от солнечных и ветровых станций была существенно выше стоимости работы нефтяных, газовых, угольных станций... Ольга Орлова: И это тормозило как раз. Сергей Ковалев: Да, это, конечно, тормозило. Но с течением времени эта ситуация выравнялась, цены сильно упали, и сегодня уже стоимостной фактор не столь важен. Но на первый план уже выходит тогда проблема обеспечения стабильности и предсказуемости, соответствия электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, требованиям режима в условиях их зависимости, в частности, от капризов погоды и т. д. Ольга Орлова: Как это связано с цифровизацией энергетики? Сергей Ковалев: Ну смотрите, т. е. развитие возобновляемой энергии, так же как и, в общем, для любых новых технологий сопровождается всевозможными болезнями роста. Ведь, действительно, в конечном счете получается, что каждый из нас должен стать не просто потребителем, а активным потребителем, который имеет свои локальные генерирующие установки солнечные и ветровые, имеет накопители электроэнергии, способен устанавливать такие же взаимоотношения грамотные и энергетически интересные, взаимовыгодные отношения с другими такими же активными потребителями. Дальше, когда мы, например, устраиваем обмен информацией, для того чтобы обеспечить совместную, координированную работу всех этих небольших энергохозяйств, то тут же возникают всевозможные мыслимые разночтения и разногласия на разных сторонах информационного обмена. А уж когда доходит дело до финансового вознаграждения, то там уж совершенно необходимо применять распределенный реестр, блокчейн, смарт-контракты и цифровые активы, и опять мы этим всем пока еще не умеем пользоваться. И в этих условиях, разумеется, наша инфраструктура оказывается постоянным объектом всевозможных кибератак, злонамеренных действий недобросовестных пользователей, т. е. возникает еще необходимость все это защищать. Ольга Орлова: А вот мы сейчас вот про Россию говорим? А что, в России это все происходит? Сергей Ковалев: Россия, надо сказать, стремительно подтягивается к реалиям энергоперехода. Например, в качестве химических источников топлива в контексте четвертого энергетического перехода наиболее перспективным рассматривается водород, ну потому что, как известно, он сгорает в атмосферном кислороде с образованием воды без каких-либо вредных выбросов. Так вот Россия может стать одним из лидеров по производству, экспорту водорода, и постольку-поскольку водород сейчас в основном образуется при переработке природного газа... Но здесь, правда, также возникают определенные углеродные элементы, которые надо улавливать при этом. А уж вторичный водород, который будет получаться электролизом воды, он будет абсолютно экологически чистым. И уже далее этот водород может быть использован на транспорте, в промышленности и т. д. В связи с этим в прошлом году правительство России приняло концепцию развития водородной энергетики. Еще один важный вклад России в энергетический переход может быть связан с тем, что Россия традиционно, наши недра богаты залежами редкоземельных элементов и металлов, которые требуются в значительно бо́льших количествах, чем раньше, именно для выпуска современных высокотехнологичных единиц оборудования, таких как солнечные панели и литий-ионные те же накопители. Ольга Орлова: Опять-таки, для того чтобы это произошло, если это требует цифровой трансформации, в чем она будет заключаться? Сергей Ковалев: Да, смотрите, т. е. этот самый энергопереход нынче, вот этот четвертый, часто описывают в терминах, значит, три «д»: это, соответственно, декарбонизация, децентрализация и дигитализация, т. е. цифровизация, если по-русски переводить. Значит, декарбонизация – это у нас с вами уменьшение углеродного следа, это как раз климатические и экологические аспекты перехода. Децентрализация – это у нас переход вот как раз от больших энергосистем к малым в самом широком смысле этого слова, то, о чем мы говорили и видели в т. ч. в ролике, вплоть до ситуации, когда энергохозяйство будет напоминать глобальную информационную сеть Интернет. То есть будет возможность обычным, вот нам с вами, рядовым активным потребителям, т. е. участникам энергетического рынка, обмениваться порциями электроэнергии, так сказать, по нашему усмотрению, когда у меня есть немножко лишнего, а вам немножко не хватает, я могу просто вам произвольным образом перебросить, это вот такого рода перспектива. Но ясно, что все это не будет работать без появления цифровых технологий, которые действительно способны охватить весь цикл работы с энергоресурсами первичной, так сказать, разведки и извлечения, включая всевозможные преобразования, включая финансовые взаиморасчеты и, собственно, достижение, так сказать, нашей с вами удовлетворенности, вот. Ольга Орлова: Сергей, а скажите, а как это может сказаться на жизни вот конкретного домохозяйства, энергопотребителя, ну вот частных лиц, физических лиц? Как это скажется на мне, жителе конкретного дома или члене конкретного ТСЖ? Сергей Ковалев: Так вот и получается, что если раньше вот как раз накопители, средства обмена и соответствующие информационные, цифровые технологии были доступны только каким-то достаточно большим, достаточно сложно устроенным организациям с высококвалифицированным персоналом, со специальными требованиями к помещению, оборудованию и т. д., то нынче как раз все эти технологии становятся доступны для обычного массового рядового человека. Я могу привести пример. Я еще перед пандемией рассматривал вопрос о цифровой трансформации применительно к системе энергоснабжения обычного дачного участка. Я составил типичный график потребления, т. е. что, собственно, требуется, передал проектировщикам. Те, значит, посмотрели, действительно, предложили некоторые варианты, в принципе реализуемые. Ну, на тот момент, наверное, технически были вполне реализуемы и накопители, и средства управления, и солнечные панели. Но трудность вызвала ветровая станция. Дело в том, что у нас в Подмосковье, в общем, довольно неудобный с точки зрения производства электричества ветер, ну то есть он в основном находится в том диапазоне, который обычные, серийные ветровые станции рассматривают скорее как разгоночный, чем как основной, рабочий. Ну, со временем ситуация развивается, поэтому я предполагаю в скором времени вернуться к этому. Ольга Орлова: Ну вот смотрите, если говорить все-таки про самую населенную часть нашей страны, а это в основном Центральная Россия, у нас Центральная Россия – это у нас немного ветра и немного солнца. Ну, про Москву и Московскую область говорить не приходится, насколько я знаю, в Москве примерно 60 солнечных дней в году таких. Соответственно, насколько для нас переход на возобновляемые источники энергии, если мы опять-таки не берем дрова, трудно себе представить, что города-миллионники можно отапливать дровами, если мы про эту часть не говорим, – насколько для нас это вообще актуально? Сергей Ковалев: В российских нормативно-правовых документах по энергопереходу к возобновляемым источникам, адекватным с точки зрения требований перехода, относят и гидроэнергию электрическую, и атомную электроэнергию. Опять же, перспективы появления, в общем, атомных реакторов, которые по своим масштабам, объемам потребления в принципе соответствуют домохозяйствам, – это уже вполне ощутимые перспективы, они вполне могут дойти до такого потребительского уровня. Ольга Орлова: То есть с помощью цифровизации мы все равно сможем осуществить переход на такие небольшие накопители, на распределенные сети для маленьких домохозяйств или для садовых товариществ небольших? То есть для нас в этом смысле неважно, какой это будет источник энергии, солнечной, ветровой или атомной, важно то, что мы получим к нему прямой доступ? В этом смысл? Сергей Ковалев: Да, верно. И вообще надо сказать, что четвертый энергопереход в некотором смысле выдвигает на первый план концептуально процессы хранения и распределения электрической энергии по отношению к традиционным процессам генерации и потребления. Ольга Орлова: То есть на самом деле каждый житель России должен был бы быть заинтересован в этом переходе, в этом четвертом энергетическом переходе и в переходе на «цифру» в энергетической отрасли? Сергей Ковалев: Точно так. Это, безусловно, так и есть. И более того, я могу здесь рассказать еще об одном любопытном сюжете, который тоже возникает как раз в контексте вот такого рода, будем говорить, широкого распространения вот таких интересных разных отношений, моделей рынка в энергетическом секторе, – это т. н. агрегаторы. То есть агрегаторы – это специальные субъекты рынка, которые способны собирать небольшие возможности или потребности маленьких потребителей в некие крупные экономические объекты, стоимость которых уже может быть оптимизирована за счет масштабных эффектов. Ну, например, рассмотрим агрегатора спроса, он же называется у нас оператором ценозависимого снижения потребления. Значит, здесь идея очень простая на самом деле, что дело в том, что восполнить некую потребность в электроэнергии, особенно в пиковый час, когда она остро требуется, можно не только за счет генерации или отбора из накопителей, но и за счет отказа от ранее запланированного потребления. То есть если некий потребитель, например завод, заказал себе, например, через трое суток определенную порцию, 100 киловатт электроэнергии, а потом отказался от нее, то эти самые 100 киловатт энергии по факту появились на рынке и могут быть направлены на закрытие острой потребности тех, кто не может отказаться. При этом каждый отдельный потребитель, который должен вот так немножко поджаться, так сказать, в своем потреблении, т. е. отказаться от какого-то объема заранее запланированного потребления, он может и не очень сильно пострадать, но главное, что вот за это свое небольшое «страдание» он получит денежную компенсацию, дополнительную по отношению к просто закупке электроэнергии. Это все, в мире этот механизм известен давно, называется он demand response по-английски, т. е. ценозависимое снижение потребления. В России уже больше 2 лет ведутся эксперименты на эту тему, реальные примеры существуют. И здесь понятно, что задача такого агрегатора является в том, чтобы собрать пул потребителей, которые действительно способны вот так в заданные часы произвести такое снижение суммарно с достаточным запасом, чтобы... Ольга Орлова: И быстро как бы перераспределять в зависимости от потребностей? Сергей Ковалев: Совершенно верно, в т. ч. в режиме скользящего окна и так дальше. И вот понятно, что для такого координированного управления, может быть, десятками, если не сотнями потребителей агрегатору необходимы новые цифровые информационные технологии в новом объеме. Ольга Орлова: Вы знаете, все так. Но ведь то, что вы описываете, – это ведь повышает т. н. волатильность, которую мы хорошо понимаем, что такое, как это развивается на финансовых рынках и как, в общем, люди во всем мире страдают от этого, а тут получается, что такие вещи очень сильно повышают вот ту самую волатильность рынка энергопотребления. И становится как-то страшновато. Сергей Ковалев: Так абсолютно так. Так энергетическая волатильность – это у нас с вами одна из главных тем энергоперехода, начиная с того, что у нас с вами облачка, просто проходящие мимо солнца, они приводят к кратным колебаниям импульсов в производстве солнечной энергии, например. И в связи с этим, кстати, опять же актуальны такие цифровые приборы, которые анализируют изображение с цифровых камер, установленных рядом с солнечными батареями, с тем чтобы оценить в пределах, например, в горизонте +15 или +30 минут вероятность и объем облачности, которая придет в это время, и в случае, если она будет критично большой, то, например, успеть подключить резервный дизельный генератор или какие-то еще резервные источники. То есть даже очень краткосрочное прогнозирование возможного затенения и, соответственно, сильного изменения в выработке солнечной станции оказывается актуальным. Ольга Орлова: Это да. Все-таки мы понимаем, что такого рода сложная регуляция этих систем требует какой-то ну невероятной технической четкости и безопасности. Сергей Ковалев: Все верно. Ольга Орлова: Как это может быть достигнуто? Сергей Ковалев: Ну, здесь как раз надежда на технологии т. н. четвертой промышленной революции, которая тоже у нас с вами идет во многом параллельно четвертому энергетическому переходу. В первую очередь это, конечно, технологии искусственного интеллекта и машинного обучения, которые мы активно развиваем, притом не только в части, например, прогнозирования, как я сказал, затемнения солнца от облаков. Но очень важным является также прогнозирование поведения потребителя, соответственно, проективной оценки его потребностей в электроэнергии, при этом с учетом потерь, с учетом режимных ограничений, с учетом стабильности. То есть, соответственно, важен некий взаимный баланс, соответственно, прогнозов потребления и прогнозов генерации, и для этого требуются уже такие как бы метатехнологии, способные управлять нижестоящими элементарными технологиями машинного обучения, для того чтобы собирать некие кластеры взаимозависимых между собой таких интеллектуальных элементов. Ольга Орлова: Во многом новый такой переход и, можно сказать, интернет энергии, который возникает, ну как бы есть некая аналогия, первый проект интернета, новые информационные технологии, когда он возникал, он строился на принципах той системы энергетики, которая тогда была в мире. Теперь наоборот, сейчас как бы энергетическая новая система строится по принципу интернета. Но мы же видели с вами, т. е. мы были свидетелями на протяжении, в общем, нашей жизни, что, когда интернет возник, это была такая территория невероятного добра, открытости, открытого программного обеспечения, взаимного доверия, информация, во-первых, была открытой и бесплатной, все делились друг с другом. Прошло примерно 30 лет, сейчас абсолютно противоположная ситуация. Не возникнет ли такого же изменения в связи с интернетом энергии? Когда это будет приземлено на почву психологии людей, общества, политики и т. д., то тут возникнет прямо противоположная ситуация битвы за контроль. Сергей Ковалев: Ну смотрите, здесь на самом деле в обычном информационном интернете все-таки основным, что ли, источником рисков оказывается содержание той информации, которая передается по каналам связи. То есть интернет действительно дал существенное развитие технологиям передачи информации по форме, т. е. каких-то информационных пакетов по всему миру, мгновенно и т. д., но без какого-то вхождения вглубь содержания этой информации. И оказалось, что в т. ч. легко передавать такую информацию, которую, по идее, надо бы какими-то средствами ограничивать, эти примеры совершенно понятны. А все-таки электроэнергетика в этом смысле информационно нейтральна, т. е. у нас электрический ток сам по себе не несет никакой информационной нагрузки. То есть понятно, что электричество может быть также использовано с вредоносными целями, но это уже вопрос не к отрасли электроэнергетики, а уже к тем отраслям, в которых происходит соответствующее потребление, будь то, не знаю, оружие, действия террористов и т. д., то есть это уже там. А с точки зрения собственно, так сказать, электроэнергии и ее оборота, ну она в этом смысле нейтральна. Ольга Орлова: То есть вы считаете, что здесь как бы риски меньше, чем в случае с передачей информации? То есть передавать энергию в каком-то смысле идеологически, политически, психологически безопаснее, чем передавать информацию? Сергей Ковалев: С этой точки зрения получается, может, и так. Ну и кроме того, понятно, что мы опять же научимся у интернетчиков защищаться в тех точках, где это действительно необходимо, научимся защищать потоки энергии. Аналогично, как раньше научились передавать потоки энергии, научились у информационщиков, теперь научимся у информационщиков защищать их, потому что у информационщиков здесь будут свои технологии. Ольга Орлова: Возвращаясь к России. У нас есть Национальная технологическая инициатива, где уже разрабатывается проект цифровой энергетической платформы, вот существует в России Ассоциация цифровой энергетики. Но реально, если говорить о каких-то социальных группах, – а кто заинтересован в развитии цифровизации этой отрасли? Сергей Ковалев: Вот главным заинтересованным лицом, как я уже говорил, являемся мы с вами, т. е. массовые рядовые участники энергетического рынка. Именно мы все, как я говорю, получаем возможности и основания для того, чтобы выступать активными потребителями в прямой торговле электроэнергией, соответственно, избавиться от зависимости, от каких-то больших компаний, которые где-то вне нас чего-то решили, определили какую-то стоимость и вписали нам ее в платежку, вот будь любезен заплати, мы, будучи активными потребителями, сможем влиять на значение платежки. Если она сильно высока, мы можем рассмотреть возможность установки собственной локальной генерации, мы можем рассмотреть как минимум несколько разных предложений от разных источников. Очень интересными здесь могут быть, например, предложения такого типа, как виртуальная электростанция, это тоже один из новых типов агрегаторов на энергетическом рынке, который может собрать много разных мелких розничных генерирующих установок в некий большой пакет и, соответственно, выставлять на рынок их совокупное предложение по производству электроэнергии. Здесь интересно то, что получается интересная возможность преодолевать как раз проблему нестабильности, потому что можно компенсировать провалы в выработке одних возобновляемых генераторов, соответственно, увеличением выработки других, которые находятся в местах с другой погодой. Соответственно, когда, условно говоря, в одном месте ночь, в другом день, интегрально по виртуальной станции получается, что солнечное электричество производится все время. И здесь пользоваться дополнительными экономическими преференциями, например, через механизм т. н. «зеленых сертификатов», который сейчас активно тоже имеется и развивается и в России в т. ч., когда, получается, потребитель платит не только, собственно, за саму электроэнергию, но также еще дополнительно за некое цифровое свидетельство, удостоверяющее тот факт, что эта энергия действительно произведена из возобновляемых, «зеленых» источников. То есть это некая небольшая дополнительная сумма, которая в сумме от таких сертификатов идет как раз на развитие именно технологий энергоперехода. Ольга Орлова: Спасибо большое! У нас в программе был ведущий научный сотрудник Института проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук Сергей Ковалев.