Ученые Южно-Уральского государственного университета предложили новую методику прогнозирования электрического потребления в условиях неопределённости. Она не требует длительных измерений, позволяет с точностью 98% определять электрические нагрузки в часы максимума и среднесуточную электрическую нагрузку.
Методика необходима энергодефицитным регионам, которые закупают электричество извне. Точные прогнозы снижают риск перегрузки сети, помогают предотвратить повреждения трансформаторов и другой высоковольтной техники, позволяют не переплачивать за лишние киловатты, но при этом не оставить население без света.
Современные способы расчета электропотребления ориентированы на средние показатели и недостаточно учитывают реальное поведение потребителей. Это приводит к систематическому завышению нормативных величин и созданию серьёзных диспропорций в работе электросетей. Например, традиционные расчеты не принимают во внимание индивидуальность каждой конкретной семьи: квартира с центральным отоплением и подачей горячей воды нуждается в меньшем объеме электроэнергии, нежели частный дом с собственными системами обогрева и нагрева воды. Также не учитываются различия в поведении семей с разным финансовым положением: граждане с низкими доходами чаще вынуждены эксплуатировать старую, энергоёмкую технику, усугубляя нагрузку на сети и ускоряя износ изоляции проводки. Проблемы для всего дома может создать и живущий на широкую ногу сосед.
«Допустим, вы финансово состоятельный человек, поставили в своей квартире три кондиционера, теплый пол, посудомойку и другие мощные приборы. А ваш сосед экономит электричество. Это вызывает дисбаланс нагрузок между фазами, – объясняет доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ЮУрГУ, кандидат технических наук Саиджон Таваров. – Нулевой провод является общим для всех квартир, поэтому избыток тока вашей перегруженной фазы перетекает на менее нагруженную фазу вашего соседа. Трансформатор частично компенсирует этот перекос, но полностью устранить его не способен. Из-за такой ситуации в квартирах появляются скачки напряжения и перебои в работе бытовых приборов, электросеть испытывает повышенные нагрузки, снижаются её надежность и ресурс, повышается риск аварийных ситуаций, выхода оборудования из строя и даже пожара. Чрезмерное энергопотребление одной квартиры негативно влияет не только на неё саму, но и на другие квартиры, находящиеся на общей линии питания».
Ученые ЮУрГУ выделили ключевые факторы, влияющие на потребление электроэнергии, и добавили их в формулу расчёта. Это местоположение жилища относительно уровня моря, социально-экономическое положение семьи, особенности режима использования приборов (наличие центрального отопления, индивидуальных нагревательных устройств), изменчивость погодных условий и сезонные колебания температуры воздуха.
Использование этих данных позволило разработать поправочный коэффициент, позволяющий точнее рассчитать суточное и ежемесячное потребление электроэнергии каждым отдельным домом.
«В эксперименте участвовали 9 городов Челябинской области, в каждом – минимум 2 тысячи потребителей, – рассказывает Саиджон Таваров. – Мы взяли данные электропотребления за последние 10 лет, и с учетом своего коэффициента сделали прогноз. Затем энергосбытовая организация предоставила нам данные по этим жилым домам. Точность прогноза составила 98%. Результаты работы уже внедрены в Уралэнерсобыт Челябинской области, также наш алгоритм зашит в 250 тысяч счетчиков установленных в республике Таджикистан . Методика тестируется еще в нескольких регионах России».
Челябинские ученые также первыми ввели понятие «аномальный потребитель». Оно относится к предприимчивым майнерам криптовалют, которые подписывают договоры как бытовые потребители, но по факту подключают аппаратуру с нагрузкой до 200 киловатт. Майнеры перегружают внутридомовые сети, они быстро изнашиваются и в любой момент могут привести к короткому замыканию. Особенно остро эта проблема стоит в Красноярском крае и Иркутской области. Выявление таких потребителей заложено в «умные счётчики», усовершенствованные учеными ЮУрГУ.
Технология, созданная специалистами ЮУрГУ, позволяет повысить энергоэффективность и надёжность системы электроснабжения, увеличить срок службы трансформаторов, кабельных линий. А энергосбытовые и снабжающие организации смогут своевременно определять, где возникают проблемы, чтобы их устранять.