С 3 по 7 октября на площадке Высшей школы менеджмента СПбГУ прошла 10 ежегодная международная научная конференция по экономике и менеджменту (EMC2023).
Мне довелось представить результаты моего экономического исследования применения цифровых двойников в ядерной энергетике в треке «Операционный менеджмент и бизнес-информатика» во главе с руководителем отделения Российской Ассоциации Искусственного Интеллекта Гавриловой Т.А.
В процессе дискуссии по теме трека пришли к выводу, что область на стыке организации производства и цифровизации слабо изучена, особенно если говорить о цифровизации не в режиме громогласных речей, а с точки зрения достижения количественных результатов и измерении эффектов. Особенно это проявляется, когда игнорируется подготовительный этап в виде отладки сквозных процессов, устранения дублирующих функций и гармонизации, подготовки персонала.
Возвращаясь к теме моего доклада, то для такого предприятия как АЭС продукцией является электроэнергия, поэтому все количественные достижения цифровизации будут выражаться в виде сокращения себестоимости генерации (LCOE).
Использование цифровых двойников (ЦД) в ядерной энергетике только набирает обороты.
Концепция цифрового двойника АЭС включает виртуальную копию физического объекта, в данном случае энергоблока, которая обновляется и обогащается данными в процессе эксплуатации объекта; на базе полученных данных модель может прогнозировать поведение и состояние объекта, передать информацию или управляющие воздействия на физический объект.
Ведущие мировые разработчики и проектанты АЭС пока не стремятся к полному ЦД АЭС (долго, дорого и трудозатратно), а исследуют применение данной технологии на критически важных узлах в работе АЭС (реактор, турбина, основное оборудование, отдельные процессы). Основными направлениями использования ЦД АЭС являются:
- Создание тренажеров;
- Мониторинг состояния реактора и оборудования;
- Прогнозирование отказов при износе оборудования;
- Предиктивное обслуживание;
- Анализ накопленных исторических данных о работе энергоблока;
- Проектирование, разработка и демонстрация прототипов реактора и оборудования.
Актуальность применения ЦД в ядерной энергетике возрастает еще и потому, что высокое проникновение возобновляемых источников энергии в энергосистемы требует гибкости в управлении от постоянных источников энергии, вынуждая АЭС тем самым переходить к режиму следования за нагрузкой. В таких условиях, чтобы АЭС оставались экономически конкурентоспособными необходимо снижение капитальных затрат и LCOE более, чем в 2 раза при условии сохранения ядерной безопасности. Технология цифровых двойников может способствовать повышению точности мониторинга работоспособности оборудования АЭС, снижению человеческого фактора при управлении АЭС, моделированию различных режимов эксплуатации, а также к поиску способов улучшения экономических характеристик.
По моим расчетам, инвестиции в цифровизацию для реакторов нового поколения могут достигать от 3% до 23% в случае, если цифровой двойник позволит снизить капитальные затраты на 60-80%, что необходимо для встраивания ядерной энергетики в новый топливно-энергетический комплекс с высокой долей возобновляемых источников энергии.
