Формування концепції поетапного впровадження цифрових двійників в електроенергетиці

Анотація

Стаття присвячена систематизації концептуальних засад та аналізу практичних аспектів застосування технології цифрових двійників в енергетичній галузі. Актуальність дослідження зумовлена прискореною цифровою трансформацією енергосистем, зростанням частки відновлюваних джерел енергії у структурі генерації та недостатністю традиційних інструментів диспетчерського управління для вирішення завдань предиктивного моніторингу і оптимізації режимів роботи в умовах підвищеної стохастичності навантажень. На основі критичного аналізу наявних підходів проведено дослідження та встановлено, що для електроенергетики цифровий двійник доцільно розглядати як трирівневу кіберфізичну систему, яка охоплює фізичний рівень, рівень передачі та обробки даних і рівень цифрової моделі та забезпечує безперервну синхронізацію з фізичним об’єктом у режимі, наближеному до реального часу. Показано, що ефективна реалізація цифрових двійників в енергетиці ґрунтується на конвергенції пристроїв вимірювання комплексної амплітуди, стандарту IEC 61850, хмарних обчислень та засобів обробки великих даних, а інтеграція алгоритмів машинного навчання розширює функціональність цифрових двійників до прогнозування стану, оцінювання залишкового ресурсу та оптимізації диспетчерських рішень. Проведено порівняльний аналіз цифрових двійників із системами диспетчерського управління та збору даних у реальному часі, який засвідчив, що традиційні системи забезпечують переважно реактивний контроль, тоді як цифрові двійники формують предиктивну спостережність, підтримують сценарне моделювання та замкнений цикл оптимізуючого управління. Узагальнення практичних кейсів підтвердило економічну й операційну доцільність застосування цифрових двійників у сегментах генерації, передачі та накопичення електроенергії, а SWOT-аналіз умов впровадження в енергетичній системі України виявив як наявні інституційні передумови, так і суттєві технологічні, фінансові та кібернетичні обмеження. На цій основі обґрунтовано дорожню карту поетапного впровадження цифрових двійників в енергосистему – від цифрової репрезентації фізичного об’єкта або системи, яка оновлюється в режимі реального часу на рівні підстанції до повноцінного цифрового двійника на загальносистемному рівні.