Известия Российской академии наук. Энергетика

Рассмотрены методические вопросы, связанные с оценкой потенциала и дальнейшим использованием низкопотенциальных источников тепла (далее – НПТ). Дано определение данных источников. На основе термодинамического подхода определены температурные границы НПТ для различных видов теплоносителей. Особенностью подхода является связь верхней границы НПТ и среднего температурного уровня потребителей тепла для получения электрической энергии и тепловой энергии. Выделены пять основных групп технологий утилизации низкопотенциального тепла. К ним относятся рециркуляция потоков теплоносителя, рекуперация и регенерация тепла, применение трансформаторов тепла, генерация электрической энергии перед передачей тепла потребителю, а также получение холода на основе низкопотенциального тепла в абсорбционных холодильных установках. Рассмотрены наиболее перспективные направления использования НПТ, приведены соответствующие им потребители. Отмечено, что они охватывают практически все отрасли экономики России: энергетику, промышленность, ЖКХ, сельское хозяйство. Показано, что имеющиеся в настоящее время технические решения ориентированы на весь диапазон температур источников НПТ и способны удовлетворить потребности широкого круга потребителей тепла.

В работе приведен обзор современного состояния и направления развития технологий цифровых двойников (ЦД) и искусственного интеллекта (ИИ) с акцентом на их применение в энергосистемах объектов нефтегазовой промышленности. Рассмотрены архитектурные основы ЦД, включая шестиуровневую модель и классификацию по уровням и областям применения. Освещены основные методы ИИ, применяемые в сочетании с ЦД: машинное обучение для прогнозирования нагрузки и возобновляемой генерации, обучение с подкреплением для оптимизации управления в условиях неопределенности, генеративный ИИ для поддержки принятия решений и моделирования сценариев. Подробно рассмотрены прикладные решения: реализация предиктивного обслуживания оборудования, оптимизация использования попутного нефтяного газа, создание интеллектуальных систем энергетического менеджмента. Обозначены актуальные проблемы и вопросы: выбор инфраструктуры обработки данных, кибербезопасность и экономико-правовое регулирование. Перечислены перспективы внедрения ЦД с учетом международных и российских экологических требований, в частности, цели по утилизации не менее 95% попутного нефтяного газа к 2027 г. Представленные примеры отечественных и зарубежных разработок и исследований показывают, что технологии ЦД и ИИ обладают высоким потенциалом в решении задач мониторинга оборудования, прогнозирования нагрузки, оптимизации производственных процессов и автоматизированного управления энергосистемами в нефтегазовом секторе.