Күн дауылы: Қазақстан энергетикасын AI қалай қорғайды

2024–2026 жылдары Күн белсенділігі циклдік максимумға жақындаған сайын ғарыштық ауа райы (space weather) туралы әңгіме жиіледі. Бұл ғылыми жаңалық қана емес. Бұл — электр желілері, мұнай-газ инфрақұрылымы, спутниктік байланыс және өндірістік автоматтандыру үшін нақты тәуекел.

OilPrice.com қысқаша шолуында бақылаушы Стефан Бернс Ван Аллен радиациялық белдеулері бірнеше ай бойы қайталанған күн дауылдарынан кейін «толық зарядталғанын» айтады. Қарапайым тілмен: Жердің магнит өрісі ұстап тұрған жоғары энергиялы бөлшектер қоры көбейіп, келесі күшті дауыл келгенде әсері ауырлау болуы мүмкін.

Бұл жазба — «Қазақстандағы энергия және мұнай-газ саласын жасанды интеллект қалай түрлендіріп жатыр» сериясының бір бөлігі. Менің позициям анық: ғарыштық ауа райын “сирек болады” деп елемеу — қымбат қателік. Дұрыс құрылған AI-мониторинг және операциялық дайындық Қазақстандағы электр энергетикасы мен мұнай-газ компанияларына тәуекелді төмендетіп, тоқтап қалу құнын қысқартуға көмектеседі.

Неге келесі күн дауылы «жай ғана жаңалық» емес

Қысқа жауап: күшті күн жарқылы (solar flare) мен короналық масса лақтырылуы (CME) Жерге жеткенде геомагниттік дауыл тудырып, электр желілерінде геомагниттік индукцияланған токтарды (GIC) күшейтеді. Бұл токтар трансформаторларды қыздырады, релелік қорғанысты шатастырады, кернеу тұрақтылығын бұзады.

Ван Аллен белдеулері «толық зарядталған» деген не

Ван Аллен белдеулері — Жерді айнала орналасқан, магнит өрісі ұстап тұрған зарядталған бөлшектердің екі негізгі «сақинасы». Күннен келген бөлшектер легі (күн желі/дауыл) бұл белдеулерге «қосымша энергия» енгізеді. Егер бірнеше дауыл қатарынан болса, бөлшектердің жалпы энергия деңгейі өсіп, жоғары қабаттағы радиациялық орта күшейеді.

Бұл нені өзгертуі мүмкін:

• Спутниктердің электроникасына радиациялық әсер артады (single event upsets, деградация).
• GNSS дәлдігі (GPS/Galileo/BeiDou) ионосфералық бұзылулар кезінде төмендеуі ықтимал.
• HF/спутниктік байланыс сапасы құлдырап, қашықтағы нысандардың диспетчерленуі қиындайды.

Энергетика мен мұнай-газ үшін соққы қай жерден келеді

Қазақстан үшін бұл қауіп “космостық” емес, өте жерлік:

• Электр беру желілері мен қосалқы станциялар: трансформатор қызып, қорғаныс автоматикасы қажетсіз ажыратулар беруі мүмкін.
• SCADA/телеметрия: байланыс арнасындағы ақаулар немесе уақыт синхронизациясының (GNSS) бұзылуы диспетчерлік бақылауды қиындатады.
• Мұнай-газ құбырлары: геомагниттік әсер коррозия мониторингіне және катодтық қорғаныс жүйелеріне жанама әсер етуі мүмкін (әсіресе ұзын металл құрылымдарда).

Нақтылық: геомагниттік дауылдың ең белгілі салдары — электр желілеріндегі трансформаторлардың зақымдануы және жаппай ажыратулар. Сол сценарийдің «жұмсақ» нұсқасы да өндіріс үшін қымбат.

Қазақстанда қандай активтер көбірек тәуекелде

Қысқа жауап: ұзын желілер, сезімтал трансформаторлар, спутникке тәуелді операциялар және резерві әлсіз байланыс тәуекелді күшейтеді.

Қазақстан аумағы кең, желілер ұзын, ауа райы қатал аймақтар көп. Бұл — кез келген ақаудың локальді емес, каскадты әсер беру ықтималдығын арттыратын фактор.

Тәуекелді өсіретін 4 тәуелділік

1. Уақыт синхронизациясы: PMU/phasor өлшеулері, оқиғаларды тіркеу және кейбір қорғаныс логикасы GPS уақытын қолданады.
2. Спутниктік/радиорелейлі байланыс: шалғай нысандарда негізгі арна болуы мүмкін.
3. Жоғары кернеулі трансформатор паркі: жүктеме профилі мен қызу режимі геомагниттік токтарда қауіпті.
4. Операциялық шешімдердің жылдамдығы: дауыл сағаттар ішінде күшейеді; қолмен реакция баяу.

«Сирек болады» аргументі неге әлсіз

Сирек оқиғалар ең үлкен шығынды береді. Электр энергетикасында бір ірі апаттың құны:

• жөндеу/ауыстыру (трансформаторлардың логистикасы айлар болуы мүмкін),
• тоқтап қалу (өнеркәсіптің өндіріс жоғалтуы),
• қауіпсіздік және экология,
• репутация және реттеуші тәуекел.

Сондықтан дұрыс сұрақ: “Күн дауылы болады ма?” емес, “Біз дайынбыз ба?”

AI ғарыштық ауа райын қалай ерте байқап, әрекетке айналдырады

Қысқа жауап: AI күн белсенділігі туралы деректерді, жерүсті өлшеулерді және желі/жабдық telemetry-сін біріктіріп, тәуекелді болжап, операторға нақты әрекет ұсынады.

Мен көрген ең пайдалы тәсіл — “dashboard үшін AI” емес, операциялық шешім үшін AI. Яғни модельдің шығысы нақты сценарийге байлануы керек: қандай қосалқы станцияда қауіп жоғары, қандай трансформаторда қызу тәуекелі өсіп тұр, қандай жүктеме қайта бөлінуі қажет.

1) Деректер қабаты: сыртқы + ішкі сигналдарды бір модельге жинау

AI үшін негізгі кірістер:

• Ғарыштық ауа райы индекстері және болжамдары: Kp, Dst, күн желінің жылдамдығы, магнит өрісінің Bz компоненті.
• Жерүсті магнитометрлері (бар болса) және аймақтық өлшеулер.
• Энергожүйе telemetry: кернеу/жиілік, реактив қуат, трансформатор қызуы, гармоникалар.
• Оқиғалар журналы: релелік қорғаныс іске қосылуы, қысқа ажыратулар.

Маңыздысы: AI-ды тек «сыртқы ауа райымен» шектемей, жабдықтың нақты күйімен байланыстыру.

2) Болжам және классификация: “қауіпті/қауіпсіз” емес, “қайда және қашан”

Жақсы модель 3 сұраққа жауап береді:

• Қашан тәуекел терезесі ашылады? (келесі 30–180 минут)
• Қай жерде әсер күштірек? (ұзын желілер, нақты қосалқы станциялар)
• Қандай салдар ықтимал? (кернеу құлауы, трансформатор қызуы, жалған трип)

Техникалық жағынан мұнда:

• уақыт қатарлары үшін градиенттік бустинг/transformer-based модельдер,
• ықтималдықты бағалау үшін Bayesian немесе quantile болжам,
• аномалия детекциясы үшін autoencoder/Isolation Forest сияқты әдістер қолданылады.

3) Decision intelligence: автоматты әрекет жоспары

AI тек “alarm” берсе, оператор оны елемеуі мүмкін. Ал AI әрекет картасын ұсынса, пайдасы бірден көрінеді.

Мысал әрекеттер:

• трансформатор жүктемесін уақытша төмендету,
• реактив қуат резервін дайындау,
• жоспарланған жөндеуді/ауысымдық жұмысты қауіп терезесінен тысқа жылжыту,
• SCADA үшін байланыс резервін қосу,
• GNSS бұзылса, жергілікті уақыт синхронизациясына ауысу.

Сниппетке лайық ой: Ғарыштық ауа райы болжамы құнды, бірақ құндылықты жасайтын нәрсе — оны нақты операциялық сценарийге айналдыру.

Энергетика мен мұнай-газда енгізу жоспары: 90 күндік “дәл қазір” қадамдар

Қысқа жауап: алдымен тәуекелді картаға түсіріңіз, кейін пилот жасап, содан соң автоматтандыруға көшіңіз.

Төмендегі жоспар “үлкен трансформация” емес, нақты нәтижеге бағытталған.

1-қадам (0–30 күн): активтерді және тәуелділіктерді түгендеу

• Қай нысандар GNSS-қа тәуелді?
• Қай жерде спутниктік байланыс негізгі арна?
• Қай трансформаторлар ең жүктелген және қайсысы ескі?
• Қандай оқиғалар журналдары сақталады (trip logs, PQ data)?

Нәтиже: ғарыштық ауа райына сезімталдық картасы және приоритет тізімі.

2-қадам (30–60 күн): “Space weather + Grid” пилоттық мониторинг

• Kp/Dst және желі көрсеткіштерін бір дашбордқа біріктіру.
• 6–24 ай тарихи дерекке қарап корреляциялар табу.
• Аномалия детекциясын іске қосу: кернеу тербелісі, гармоника, қызу.

Нәтиже: жалған позитиві аз, түсінікті ескертулер.

3-қадам (60–90 күн): әрекет протоколдарын бекіту және жаттығу

• «Kp ≥ X болса, мына нысандарда мына әрекет» деген playbook.
• Диспетчер/операторлармен tabletop-жаттығу.
• Байланыс резерві мен уақыт синхронизациясының fallback-сценарийі.

Нәтиже: AI сигналын нақты операциялық тәртіпке байлау.

Көп қойылатын сұрақтар (тәжірибеден)

AI күн дауылын “дәл” болжай ала ма?

Толық дәлдік күтудің қажеті жоқ. Практикалық мақсат — ерте ескерту терезесін кеңейту және қауіп жоғары аймақтарды дұрыс табу. Бұл “100% дәл” болжам емес, тәуекелді басқару құралы.

Бұл тек электр желісіне қатысты ма?

Жоқ. Мұнай-газда да спутник байланысы, қашықтағы телеметрия, уақыт синхронизациясы, өндіріс қауіпсіздігі бар. Жүйе тоқтаса, шығын тез өседі.

Қандай KPI қарау керек?

• ескерту мен оқиға арасындағы lead time (минут/сағат),
• жалған позитив деңгейі,
• бір оқиғадағы тоқтап қалу уақытының қысқаруы,
• жабдықтың қызу/стресс индикаторларының төмендеуі,
• байланыс үзілуінің жиілігі.

Қорытынды: Қазақстанға керек нәрсе — “ақылды” емес, дайын жүйе

Келесі күн дауылының қаншалықты күшті болатынын нақты айту қиын. Бірақ Ван Аллен белдеулерінің “толық зарядталғаны” сияқты сигналдар бір нәрсені көрсетеді: тәуекел терезесі ашық. Қазақстанның энергия жүйесі мен мұнай-газ операциялары үшін бұл — алдын ала дайындалатын сценарий.

Жасанды интеллект осы жерде нақты пайда береді: ғарыштық ауа райы деректерін ішкі telemetry-мен қосып, қайда қауіп жоғары екенін көрсетеді және операторға не істеу керек екенін ұсынады. «Қазақстандағы энергия және мұнай-газ саласын жасанды интеллект қалай түрлендіріп жатыр» сериясында біз AI-дың өндірісті ғана емес, тұрақтылық пен қауіпсіздікті де күшейтетінін қайта-қайта көреміз.

Сіздің ұйымыңызда бір сұрақты бүгін талқылаған дұрыс: геомагниттік дауыл кезінде қай үш нысан ең осал, және біз оларды қалай қорғаймыз?