 |
Разработка учёных ПНИПУ повысит точность прогноза электропотребления насосных станций в 3,7 раза
Ежегодный рынок водоснабжения РФ — 490 млрд рублей. Учёные Пермского Политеха разработали систему на основе искусственного интеллекта, которая снижает погрешность прогноза энергопотребления в 3,7 раза. Это позволяет каждой станции гарантированно экономить более 160 тысяч рублей ежегодно.
Статья опубликована в журнале ««Электротехника».
Централизованное водоснабжение требует огромных энергозатрат: крупная насосная станция может потреблять электроэнергию как целый микрорайон. Она подаёт чистую воду в городскую сеть, создает и поддерживает давление, способное одновременно обеспечить тысячи домов. При этом график нагрузки непостоянен: резко возрастает в часы пик утром и вечером и снижается ночью.
В России насосные станции традиционно работают по третьей ценовой категории (ЦК-3), в которой действует единый тариф на электричество: днём и ночью цена одинакова. Это просто, но невыгодно, так как не позволяет сэкономить в периоды низких цен.
Более гибкая и выгодная схема — пятая ценовая категория (ЦК-5) установлена государством для потребителей, которые могут планировать свои энергозатраты. В ней цена меняется каждый час, отражая реальную стоимость производства. Она создана для тех, кто может гибко управлять своей нагрузкой. Например, холодильные склады усиленно морозят товары ночью по низкому тарифу, а металлургические заводы планируют самые энергоёмкие процессы на утренние часы.
Однако этот переход сложно осуществить, так как в таком режиме нужно ежедневно предоставлять поставщику точный почасовой план энергопотребления на следующие сутки. В ЦК-5 к цене добавляется специальная ставка за отклонения фактических объёмов потребления от запланированных: за каждый «лишний» или «недобранный» против плана киловатт-час насосная станция платит повышенную цену. Поэтому для получения реальной экономии требуется высокая точность прогнозирования, а отклонение не должно превышать 3%, иначе схема выгодна не будет.
Существующая методика ручного прогноза основана на усреднении данных прошлых лет по шаблонам, где дни делятся на типы: стандартные будни, понедельники, пятницы, субботы, воскресенья и праздники. Эта простая схема, с погрешностью в 6–7%, работает для обычных тарифов, но для перехода на более выгодный ЦК-5 она не подходит, так как просчеты приведут к убыткам из-за высоких штрафов за отклонение от плана. При этом процесс трудоёмкий и уязвимый: большой объём рутинных расчётов неизбежно несёт в себе риск случайных ошибок из-за человеческого фактора.
В сфере ЖКХ уже сейчас успешно применяются методы машинного обучения. Например, для обнаружения утечек воды в сетях, автоматизации работы диспетчерских служб с помощью голосовых ботов, управления микроклиматом в зданиях и мониторинга состояния контейнерных площадок. Однако для точного прогнозирования нагрузки именно насосных станций с учётом их уникальной специфики подобные решения ранее не предлагались.
Учёные Пермского Политеха разработали оригинальную интеллектуальную систему прогнозирования на основе машинного обучения.
В отличие от ручных расчётов или простых алгоритмов, эта модель способна одновременно анализировать десятки взаимосвязанных параметров: не только время суток и тип дня, но и тонкие исторические зависимости — например, как потребление в понедельник связано с графиком предыдущей пятницы. Именно это позволяет ей выявлять сложные, неочевидные закономерности и строить прогноз с минимальной погрешность.
— Алгоритм в режиме реального времени анализирует, сколько энергии станция потребляла ранее. Он автоматически определяет тип дня и на основе выявленных сложных зависимостей рассчитывает прогноз почасовой нагрузки на следующие 24 часа с минимальной погрешностью», — поясняет доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ, кандидат технических наук Сергей Мишуринских.
Алгоритм также учитывает, что работа насосов практически не зависит от погоды. Ключевым фактором, определяющим энергопотребление, оказался чёткий недельный цикл, задаваемый социальной активностью города: в будни потребление одно, в выходные — другое. Для создания модели использовали архив фактических показаний почасового потребления электроэнергии одной насосной станции Перми. На этих данных за 2021-2023 годы обучили алгоритм. После проверили, как она прогнозируют нагрузки на независимой выборке за 2024 год, которую раньше не «видела».
— Точность прогноза системы — 97,33%, погрешность 1,67%, что в 3,7 раза превосходит ручной метод. Алгоритм не просто анализирует нагрузку, но и помогает рассчитывать, когда выгоднее использовать гибкий тариф ЦК-5, а когда оставаться на ЦК-3. Например, в мае и июне экономичнее работать по старой схеме. Эта стратегия даёт гарантированную экономию более 163 тысяч рублей в год для одной станции, — отмечает доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ, кандидат технических наук Сергей Мишуринских.
На практике алгоритм можно интегрировать в существующие системы управления водоснабжением для диспетчеров или технологов. Для запуска нужно будет загрузить исторический архив почасового потребления электроэнергии конкретной насосной станции. На этой основе программа обучается, настраиваясь на уникальный профиль нагрузки конкретного объекта.
В ежедневном режиме работы система автоматически будет собирать актуальные данные о потреблении, анализировать их с учётом выявленных закономерностей и дней недели, формировать готовый к использованию документ — точный почасовой прогноз нагрузки на следующие сутки. Этот прогноз, созданный без ручных расчётов, диспетчер будет использовать для подачи заявки поставщику электроэнергии.
Разработка учёных Пермского Политеха позволяет отказаться от трудоёмких и неточных ручных расчётов, заменяя их автоматизированным решением. Этот инструмент готов к внедрению и может стать ключевым элементом цифровой трансформации управления энергозатратами в коммунальном комплексе. Масштабирование системы на насосные станции города или региона может принести экономию уже не в сотни тысяч, а в десятки миллионов рублей ежегодно. Это внесет весомый вклад в финансовую устойчивость отрасли, что, в свою очередь, позволит сдерживать рост тарифов на водоснабжение.
Контактное лицо: Макарова Татьяна Андреевна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 06:37, 18.12.2025
Количество просмотров: 53
Страна: Россия
| Ученый ПНИПУ рассказал, как распознать и что делать при обморожении кожи, ПНИПУ, 17:53, 17.12.2025, Россия |
66 |
| С наступлением холодов риск обморожения становится реальной угрозой для каждого. Что делать, если почувствовали онемение и побеление кожи на щеках, пальцах рук или ног? Эксперт ПНИПУ рассказывает о первой помощи, которая поможет минимизировать ущерб для здоровья до визита к врачу. |
|
| Ученые Пермского Политеха рассказали, как выбрать подходящий чай и не навредить здоровью, ПНИПУ, 21:02, 13.12.2025, Россия |
258 |
| 15 декабря ежегодно отмечается День чая. Ученые Пермского Политеха рассказали, как производят разные виды этого напитка, какие из них нельзя употреблять натощак, почему белый чай не бодрит, а расслабляет, как получают разные вариации улуна, можно ли добавлять молоко в черный чай и многое другое. |
|
| Пермские ученые испытали добавку для ума и силы в пожилом возрасте, ПНИПУ, 21:02, 13.12.2025, Россия |
257 |
| Ученые Пермской фармакадемии и Пермского Политеха исследовали новую биодобавку «Дахар» на основе концентрата листьев персика с ДМАЭ — веществом, укрепляющим нейронные связи. Результаты показали, что ее прием значительно улучшает память, концентрацию и повышает физическую выносливость. |
|
| Ученая ПНИПУ назвала причины текущей волны ОРВИ, ПНИПУ, 19:57, 13.12.2025, Россия |
41 |
| Слабость, резкий скачок температуры и ощущение, что болезнь сразила за считанные часы — сейчас с такими симптомами сталкивается рекордное число людей. Врачи отмечают необычно высокую заразность инфекции, которая буквально «косит» целые семьи и коллективы. Новый штамм или привычный грипп — разбираемся с экспертом ПНИПУ. |
|
|
|
