ИтелЭнерго

Информационно-аналитический комплекс режимного нормирования электропотребления

Разработка MVP информационно-аналитического комплекса для реализации новой модели режимного нормирования электропотребления в энергосистеме Калининградской области. Комплекс обеспечивает переход от отключений целых энергорайонов к математически выверенному, адресному ограничению электропотребления для каждого отдельного объекта, что позволяет сохранять устойчивость энергосистемы и жизнеобеспечение региона даже в условиях чрезвычайных ситуаций и блокировки поставок энергоресурсов.

Клиент

ФГАОУ ВО «Балтийский федеральный университет им. И. Канта»

Год

2025

Услуга

Разработка информационно-аналитического комплекса

Индустриальный партнер и участник программы:

Клиент

Балтийский федеральный университет им. И. Канта — это мощный образовательный, научный и культурный центр самого западного региона Российской Федерации. Будучи одним из десяти федеральных университетов страны, вуз уверенно удерживает лидерство в сфере образования и науки Северо‑Западного федерального округа. Опираясь на богатую историю и объединяя усилия поколений учёных и педагогов, университет создаёт управляемое будущее и вносит значимый вклад в реализацию национальных целей развития.

15 000

студентов

учебных корпуса

1000

преподавателей

Задача

Разработать систему, которая позволит:

Обеспечить ситуационную осведомленность руководства региона о состоянии энергосистемы в режиме реального времени;
Преодолеть недостатки существующей системы ограничения электропотребления;
Исключить риски рассинхронизации и каскадного развития аварий при вводе ограничений;
Создать математически обоснованный механизм расчета индивидуальных норм снижения электропотребления для каждого объекта;
Обеспечить автоматизированный контроль исполнения этих норм на уровне конечных электроприемников (розеток);

Решение

Аналитика и проектирование

Проведен анализ существующей системы ограничения электропотребления (БРДУ) и выявлены ее критические недостатки: высокие социальные риски, техногенная опасность каскадных отключений, отсутствие адресного контроля. Разработана концепция ситуационной осведомленности (Helicopter View) для лиц, принимающих решения. Создана математическая модель режимного нормирования, включающая ранговые параметрические распределения, процедуры интервального оценивания и построение R-распределений. Спроектирована архитектура сквозного управления — от распорядительных документов штаба до автоматического управления розетками в помещениях.

Дизайн интерфейсов

Разработан интерфейс, ориентированный на разные категории пользователей:

Для высшего руководства — упрощенная карта с высоким уровнем агрегации (районы и кластеры), дашборд с ключевыми показателями (численность населения, структура и динамика электропотребления, уровень газа в ПХГ), режим «вертолетный обзор».
Для аналитиков и энергетиков — детализированные графики (ранговые распределения, R-распределения, помесячные планы ограничений), интерактивные таблицы (OLAP-куб) с возможностью детализации до отдельного здания.
Визуализация на карте системообразующих подстанций (ТП 110 кВ), ЛЭП, путей доставки энергоресурсов (газопровод, ж/д пути, танкерные поставки) и крупных потребителей.

Разработка и тестирование

Разработано программное обеспечение, реализующее:

Импорт, обработку и верификацию данных по электропотреблению с различных уровней региональной энергосистемы.
Запатентованные математические алгоритмы построения R-распределений для различных сценариев ограничений (в зависимости от уровня газа в ПХГ — снижение на 10%, 20% и т.д. до минимального уровня).
Механизмы аппроксимации и интервального оценивания для определения нижних границ области допустимых значений.
Прототип системы автоматического управления электропитанием на базе RFID-технологий (считыватели на розетках, метки на вилках электроприемников).
Модуль формирования распорядительных документов с индивидуальными нормами для каждого объекта.

Запуск проекта на площадке заказчика

Апробация прототипа проведена на базе корпусов Балтийского федерального университета им. И. Канта. В качестве индикатора для ввода ограничений использовался уровень газа в ПХГ. Отработана сквозная технологическая цепочка:

Формирование списков приоритетности электроприемников для каждого здания.
Поступление распорядительных документов на сервер главного энергетика.
Автоматическая передача индивидуальных норм на клиент-серверы зданий.
Реализация режима ограничения через управление розетками (с использованием RFID-идентификации).
Возврат в нормальный режим после отмены чрезвычайной ситуации.

Функциональность

Мониторинг состояния энергосистемы Калининградской области

Отображение на карте системообразующих подстанций 110 кВ, основных ЛЭП, путей доставки энергоресурсов (железнодорожные пути, газопровод, танкерные поставки, подземное хранилище газа). Вывод ключевых показателей: численность населения, суммарное электропотребление, потребление газа, динамика мощности, структура потребления по категориям потребителей. Режим «вертолетный обзор» для быстрой оценки ситуации руководством.

Мониторинг крупных электропотребителей

Отображение установленной мощности основных источников генерации и объема газа в ПХГ. Визуализация на карте крупнейших потребителей, составляющих 70% всего электропотребления области. Нормирование их электропотребления позволяет напрямую влиять на устойчивость региональной энергосистемы.

Прогнозирование электропотребления

Модуль прогнозирования электропотребления основных потребителей на основе годовых данных за последние 5 лет. Построение прогнозных моделей для различных сценариев развития ситуации.

Моделирование ввода режима ограничения электропотребления системным оператором

Визуализация текущего подхода к ограничениям (приказной метод «снизить на 25%»). Демонстрация критических последствий: полное обесточивание востока области, отключение 46 предприятий и 134 тыс. человек, риски рассинхронизации и каскадного развития аварии из-за перекосов потоков мощности.

Моделирование ввода режима ограничения электропотребления для объектов (R-режим)

Ключевая инновационная функциональность:

При снижении уровня газа в ПХГ на 10% (индикатор ввода режима «Чрезвычайная опасность») система автоматически рассчитывает индивидуальные нормы снижения электропотребления для каждого объекта (корпуса БФУ).
Построение рангового параметрического распределения (эмпирическое электропотребление объектов).
Аппроксимация и интервальное оценивание с построением нижней границы области допустимых значений (ОДЗ).
Генерация R-распределений для различных уровней ограничения (в зависимости от уровня газа в ПХГ) — кривых, визуализирующих требуемый режим ограничения для каждого объекта.
Визуализация помесячного плана ограничений с выделением Lm-нормы, запаса прочности и аномальной области (недопустимых значений).
Формирование OLAP-куба с ранжированными объектами и слоями данных: сырые данные, верифицированные, аппроксимированные, Lm-норма, R-лимит, показатель качества.
Автоматическая генерация распорядительных документов — Графика ограничения с индивидуальными нормами для каждого объекта.

Результаты ограничения электропотребления на основе математической модели режимного нормирования

Демонстрация итогов применения нового подхода:

Целевое снижение электропотребления на 25% выполнено успешно.
Под ограничение попали все 128 предприятий, но средний процент ограничения составил всего 18%.
Ни одно предприятие не было обесточено полностью, все продолжали функционировать.
Ни один житель области не остался без электроэнергии.
На графиках отображается сравнение электропотребления «до» и «после» ограничения: итоговое снижение составило 25% за счет адресной работы с крупными потребителями.

Стэк и команда

Diplin — снимаем с вас все заботы по дизайну, разработке и последующей поддержке

Стек технологий

Backend — C#, .NET + PostgreSQL

Frontend — Angular + Asp.net

Срок

12 месяцев

Над проектом работали

Разработчик Backend

2 человека

Разработчик Frontend

1 человек

UX/UI Дизайнер

1 человек

Аналитик -математик

1 человека

Руководитель проекта

1 человек

Результаты

Создан действующий прототип информационно-аналитического комплекса, доказывающий эффективность концепции режимного нормирования.
Разработаны и запатентованы математические алгоритмы построения R-распределений, обеспечивающие расчет индивидуальных норм электропотребления для каждого объекта.
Реализована сквозная технологическая цепочка от ситуационной осведомленности руководства до автоматического управления конечными электроприемниками (розетками) на основе RFID-идентификации.
Доказано преимущество нового подхода перед существующей системой БРДУ: исключены социальные риски (обесточивание населения), сохранена экономическая активность всех предприятий, предотвращены техногенные риски каскадных аварий.
Обеспечена полная управляемость и контроль исполнения норм снижения на уровне каждого объекта и каждого электроприемника, исключена возможность несанкционированного энергопотребления.
Создана основа для масштабирования разработанных решений на другие регионы и объекты с особыми требованиями к надежности энергоснабжения