AI және жаңартылатын энергия: базалық жүктеме мифі

Энергетикадағы ең қымбат қателік — «базалық жүктеме әрқашан қажет» деген автоматты болжам. Нарық дәл осы ойға сүйеніп, жаңартылатын энергия көздерінің (ЖЭК) экономикалық әсерін жиі төмен бағалайды. OilPrice.com қысқаша шолуында айтылғандай, неміс ғалымдарының 2025 жылғы зерттеуі (Weidlich және т.б., “Base load power plants are not essential for future power systems”, Cell Reports Physical Sciences) бір нәрсені анық көрсетеді: болашақ энергожүйеде “міндетті” деп саналатын базалық генерацияның рөлі түбегейлі өзгеруі мүмкін.

Бұл тақырып Қазақстан үшін өте өзекті. Бір жағынан, елде көмір мен газға сүйенетін дәстүрлі генерация, екінші жағынан — жел мен күн әлеуеті жоғары өңірлер, ал үшінші жағынан — өнеркәсіптік жүктеме мен экспорттық бағыттар бар. Осындай күрделі жүйеде басты сұрақ «қай станцияны саламыз?» емес, «жүйені қалай басқарамыз?» дегенге тіреледі. Және бұл жерде жасанды интеллект (AI) жай сән емес — операциялық қажеттілік.

Бұл мақала біздің “Қазақстандағы энергия және мұнай-газ саласын жасанды интеллект қалай түрлендіріп жатыр” сериясының логикалық жалғасы: жаңартылатын энергия күшейген сайын, базалық жүктемені басқару, желідегі тұрақтылық және инвестициялық шешімдер AI-сыз баяу әрі қымбат болады.

Нарық жаңартылатын энергияның «экономикалық соққысын» неге қате есептейді?

Негізгі жауап: көп талдау орташа баға мен орташа өндіріске қарап қалады, ал нарықты өзгертетін нәрсе — шеткі жағдайлар: бағалардың нөлге жақындауы, пик сәттер, жел/күн профилінің маусымдылығы және желі шектеулері.

ЖЭК көп кірген сайын келесі құбылыстар жиілейді:

• Баға каннибализациясы: күн көп болған сағаттарда күн энергиясының өзі бағаларды түсіріп, табыстылықты азайтады.
• Мерит-ордер әсері: нөлдік маржиналдық құны бар генерация (күн/жел) қымбат станцияларды нарықтан ығыстырады.
• Икемділік құнының өсуі: энергияның өзі арзандайды, бірақ оны қажет жерде, қажет уақытта жеткізу қымбаттайды (желілік жаңғырту, сақтау, диспетчерлеу).

Нарық энергияның құнын емес, икемділіктің құнын дұрыс бағаламай жатады.

Осы жерде Қазақстанға таныс мәселе шығады: көп өңірде генерация бар, бірақ желінің өткізу қабілеті, теңгерімдеу, апаттық резерв және диспетчерлік дәлдік инвестицияның тағдырын шешеді.

Неміс зерттеуіндегі негізгі идея: «базалық станциялар міндетті емес»

Зерттеудің тезисі — дұрыс жобаланған жүйеде көмір/атом сияқты тұрақты базалық генерация жалғыз қауіпсіздік тірегі болмайды. Оның орнына жүйе бірнеше құралдың комбинациясына сүйенеді:

1) Икемді генерация және сұранысты басқару

Электр тұтынуын уақыт бойынша ығыстыру (demand response) базалық станция салудан арзанырақ болуы мүмкін. Мысалы, металлургия, тау-кен, мұнай-газдағы компрессорлық станциялар, су айдау, сорғылар — бәрі белгілі бір шектерде «жылжитын» жүктеме бола алады.

2) Энергия сақтау және тораптық күшейту

Батарея, ГАЭС, жылулық сақтау, сондай-ақ өңіраралық желілер — ЖЭК профилін «тегістейді». Бірақ бұл шешімдерде бір ортақ мәселе бар: оларды тиімді басқару өте күрделі оптимизация.

3) Нақты уақыттағы басқару қабілеті

ЖЭК-тің құбылмалылығын технологиялық және нарықтық құралмен теңгеру үшін диспетчерлік сапа жаңа деңгейге шығуы керек. Осы тұста AI бірінші рольге шығады.

Немістің тәжірибесі Қазақстанға «солай істеңдер» деп бұйырмайды. Бірақ бір нәрсені үйретеді: генерациядан бұрын басқаруды күшейтпей, жүйені декарбонизациялау қымбатқа түседі.

Қазақстан үшін сабақ: ЖЭК өссе, базалық жүктеме емес — икемділік жеңеді

Қазақстан энергожүйесінде «базалық жүктеме» деген түсінік көбіне көмір генерациясымен байланысады. Бірақ ЖЭК үлесі өскен сайын базалық станцияға қойылатын талап өзгереді: ол тек «үздіксіз өндіруші» емес, реттеуші және икемді ойыншы болуы керек.

Қай жерде нақты тәуекел бар?

• Оңтүстік пен батыста тұтыну мен генерация профилі маусымдық өзгереді, жел/күн кірсе теңгерім қиындайды.
• Өнеркәсіптік жүктеме (тау-кен, металлургия, мұнай өңдеу) қуатты біркелкі ұстайды, бірақ жоспардан тыс тоқтау/іске қосылу жүйені шайқайды.
• Желілік “тар жерлер” (bottlenecks) бар кезде арзан ЖЭК өндіріледі, бірақ жеткізілмей, кесіліп қалуы мүмкін (curtailment).

Мұнда менің ұстанымым анық: Қазақстанға жаңа «үлкен базалық станциялар» туралы әңгімені бастамас бұрын, икемділік портфелін (сақтау, DR, желі, цифрлық диспетчерлеу) экономикалық модельмен қайта есептеу керек. Ал ол есепті қолмен, Excel-мен сапалы жүргізу қиын.

AI энергетикада нақты не істейді: 6 практикалық қолдану

Негізгі жауап: AI ЖЭК көп жүйеде болжау, оптимизация, тәуекелді басқару жұмысын автоматтандырады және жылдамдатады. Қазақстандағы энергия және мұнай-газ компаниялары үшін бұл тікелей ақшаға айналады: отын шығыны, айыппұл, жоспардан тыс тоқтау, CAPEX қателігі.

1) Жел мен күн генерациясын дәл болжау (forecasting)

Дәл болжам теңгерімдеу резервін азайтады. AI-модельдер спутниктік бұлт деректерін, метеосценарийлерді, тарихи өндіруді біріктіріп, сағаттық/минуттық болжам береді.

2) Unit commitment және economic dispatch

Қай станция қашан қосылады? Қайсысы резервте тұрады? Көмір/газ блоктарының техникалық шектеулері (ramp rate, min up/down time) бар. AI/оптимизация бұл шешімді әр 15 минут сайын қайта есептей алады.

3) Баға және теңгерім нарықтарын аналитикамен ұту

Нарықтық ортада (әсіресе теңгерімдеу механизмі күшейген сайын) компаниялар сағаттық баға тәуекелін басқарады. Машиналық оқыту:

• баға спайктарын ерте болжайды,
• хедж сценарийлерін есептейді,
• PPA/CFD шарттарын дұрыс құрылымдауға көмектеседі.

4) Желілік шектеулерді алдын ала көру (congestion prediction)

SCADA/PMU деректерімен жұмыс істейтін модельдер желідегі тар жерлерді ертерек байқап, генерацияны қайта бөлуге немесе сұранысты ығыстыруға мүмкіндік береді.

5) Активтердің сенімділігі: predictive maintenance

ЖЭК ғана емес, дәстүрлі станциялар үшін де пайдалы. Турбина, қазандық, трансформатор, компрессор — бәрінде вибрация/температура/май талдауы бойынша ақауды ерте ұстасаңыз, жоспардан тыс тоқтау азаяды.

6) Көміртек есебі және декарбонизация жол картасы

Қазақстанда ESG талаптары қатая береді. AI көміртек деректерін (отын, режим, эмиссия факторы) автоматтандырып, нақты жобалардың әсерін санап береді: қай жерде батарея тиімді, қай жерде газ пикері керек, қай жерде DR тиімді.

ЖЭК дәуірінде бәсеке “кВт·сағ өндіруде” емес, “жүйені басқаруда” болады.

Компанияларға арналған қысқа чек-парақ: неден бастау керек?

Негізгі жауап: алдымен дерек сапасын түзетіп, кейін ғана күрделі AI-ға асығыңыз. Әйтпесе модель «әдемі график» береді де, өндірісте пайдасы аз болады.

1. Деректер картасын жасаңыз: SCADA, AMI, метео, жөндеу журналы, отын шығыны, апат актілері.
2. Бір “жылдам жеңіс” таңдаңыз (8–12 апта): мысалы, жел генерациясын болжау немесе қазандықтың ақауын ерте табу.
3. Операциялық KPI бекітіңіз:
   • теңгерімдеу айыбының төмендеуі,
   • отын шығыны (g/kWh),
   • forced outage rate,
   • curtailment деңгейі.
4. Модель емес, процесс енгізіңіз: диспетчердің шешім қабылдауына AI қалай кіреді?
5. Киберқауіпсіздік пен дерек қолжетімділігін қатар жобалаңыз.

“People also ask”: қысқа жауаптар

ЖЭК көп болса, базалық генерация мүлде керек емес пе?

Көп жүйеде ұзақ уақытқа созылатын төмен жел/күн кезеңдері болады. Сондықтан белгілі бір сенімділік ресурсы керек: икемді газ, сақтау, импорт/экспорт, сұранысты басқару. Бірақ оның формасы базалық көмір станциясы болмауы да мүмкін.

AI электр жүйесін өздігінен басқара ма?

Жоқ. Тиімді тәсіл — human-in-the-loop: AI ұсыныс береді, диспетчер бекітеді, кейін автоматтандыру біртіндеп кеңейеді.

Қазақстанда ең тез қайтарым беретін AI жобасы қайсы?

Көп компанияда алғашқы ROI:

• генерацияны/сұранысты болжау,
• predictive maintenance,
• отын тиімділігін оптимизациялау бағыттарынан шығады.

Қайда бара жатырмыз: Қазақстан үшін дұрыс сұрақтар

Базалық жүктеме туралы мифтің ең қауіпті жері — ол инвестициялық шешімді «темірге» байлап қояды: станция салдық, енді 30 жыл соны ақтауымыз керек. Ал ЖЭК-тің экономикалық әсері дәл осыны бұзады: бағалар профилі өзгереді, резерв құны өседі, икемділік алтынға айналады.

Қазақстан энергетикасы үшін тиімді жол — ЖЭК пен дәстүрлі генерацияны қарсы қоймай, жүйелік басқаруды күшейту. Бұл серияның негізгі ойы да сол: мұнай-газ бен энергетикадағы AI ең үлкен пайдасын роботтандыру үшін емес, дұрыс стратегиялық шешім қабылдау үшін береді.

Келесі қадам ретінде компания ішінде бір пилот таңдап, дерек пен операцияны бір үстелге отырғызған дұрыс. Сонда ғана “AI енгіздік” деген сөз нақты нәтижеге айналады.

Ал сіздің жүйеңізде қазір ең қымбат нәрсе қайсы: энергияның өзі ме, әлде икемділік пе?