ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКИХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И СОЦИАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ ВНЕДРЕНИЯ IOT В ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ИНФРАСТРУКТУРУ SMART GRID

В статье рассматриваются возможности применения технологий Интернета вещей (IoT) в электроэнергетике при формировании формирования интеллектуальных сетей Smart Grid. Цель исследования заключается в количественной оценке экономической и экологической эффективности внедрения IoT-решений, а также в анализе их социального эффекта для повышения надёжности электроснабжения, снижения операционных затрат и интеграции возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Объектом исследования выступают распределительные сети среднего и низкого напряжения, включающие интеллектуальные счётчики (AMI), датчики на фидерах, системы автоматического восстановления после аварий (FLISR) и сервисы управления спросом (DR). Методология исследования основана на применении моделей оценки эффективности (NPV, IRR, TCO, срок окупаемости), Difference-in-Differences и стандарта IPMVP Option C для верификации измерений. Для оценки экологического эффекта использовались расчёты выбросов по ISO 14064-1 и GHG Protocol. Проведён числовой пример для распределительной компании среднего масштаба, включающей 50 000 интеллектуальных счётчиков. Результаты исследования показывают, что внедрение IoT позволяет достичь совокупного экономического эффекта более 600 млн KZT в год при масштабе 300 тыс. потребителей, повысить надёжность электроснабжения и улучшить качество обслуживания потребителей. Экологический эффект выражается в существенном сокращении выбросов CO₂, а социальный – в снижении длительности отключений, повышении прозрачности учёта и повышении доверия со стороны конечных пользователей. Практическая значимость работы заключается в разработке воспроизводимой модели оценки, применимой для планирования инвестиций, тарифного регулирования и ESG-отчётности. Таким образом, цифровизация сетей на базе IoT подтверждает свою экономическую и экологическую целесообразность и должна рассматриваться как стратегическое направление долгосрочной модернизации электроэнергетического сектора.

1. Gungor V.C., Sahin D., Kocak T., et al., "Smart Grid and Smart Homes: Key Players and Pilot Projects," in IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 6, no. 4, Dec. 2012. - P. 18-34

2. Fang X., Misra S., Xue G., Yang D. "Smart Grid – The New and Improved Power Grid: A Survey," in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 14, no. 4, Fourth Quarter 2012. - P. 944-980

3. IEA. Electricity Grids and Secure Energy Transitions [Electronic resource]. – IEA, 2022/2023. - Available at: – URL: https://www.iea.org/reports/electricity-grids-and-secure-energy-transitions (accessed: 13.10.2025)

4. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ed. Climate Change 2022 - Mitigation of Climate Change: Working Group III Contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press; 2023

5. U.S. DOE. Grid Modernization Multi-Year Program Plan – U.S. Department of Energy, 2016. – Available at: URL: https://energy.gov/sites/prod/files/2016/01/f28/Grid%20Modernization%20Multi-Year%20Program%20Plan.pdf (дата обращения: 13.10.2025)

6. ETIP SNET (European Technology & Innovation Platform Smart Networks for Energy Transition). R&I Roadmap 2020-2030. – European Union, 2020. – Available at: - URL: https://smart-networks-energy-transition.ec.europa.eu/sites/default/files/publications/Roadmap-2020-2030_June-UPDT.pdf (дата обращения: 13.10.2025)

7. Khanna A., Kaur S. Internet of Things (IoT), Applications and Challenges: A Comprehensive Review. Wireless Pers Commun 114, - 2020. - Р.1687–1762

8. Zanella A., Bui N., Castellani A., et al. "Internet of Things for Smart Cities," in IEEE Internet of Things Journal, vol. 1, no. 1, Feb. – 2014. - P. 22-32.

9. S.S.R. Depuru, L.Wang, V. Devabhaktuni and N. Gudi, "Smart meters for power grid – Challenges, issues, advantages and status," 2011 IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition, Phoenix, AZ, USA, - 2011, P. 1-7

10. NERC. Reliability Considerations from Integration of Smart Grid. – December 2010. – Available at: - URL: https://www.nerc.com/pa/RAPA/ra/Reliability%20Assessments%20DL/SGTF_Report_Final_posted_v1.1.pdf (дата обращения: 13.10.2025).

11. Electric Power Research Institute (EPRI). Technology Innovation: Insights and Innovations. Third Quarter 2021 – Palo Alto, CA: EPRI, - 2021. – Available at: URL: https://restservice.epri.com/publicdownload/000000003002023051/0/Product (дата обращения: 13.10.2025)

12. Uluski R., Borlase S. ISGT NA ’24 Tutorial 3: Implementing Fault Location Isolation and Service Restoration (FLISR) on Distribution Circuits with High DER Penetration – Strategies for Success (Slides). – IEEE Power & Energy Society, 2024.

13. Booth A., Mohr N., Peters P. The digital utility: New opportunities and challenges – McKinsey & Company, 2016. – Available at: - URL: https://www.mckinsey.com/industries/electric-power-and-natural-gas/our-insights/thedigital-utility-new-opportunities-and-challenges (дата обращения: 13.10.2025).

14. Mohammadi M., Al-Fuqaha A., Sorour S., Guizani, M. Deep Learning for IoT Big Data and Streaming Analytics: A Survey // IEEE Communications Surveys & Tutorials. – 2018. – Vol. 20, no. 4. – Р. 2923–2960.

15. International Organization for Standardization (ISO). ISO 14064-1:2018. Greenhouse gases – Part 1: Specification with guidance at the organization level for quantification and reporting of greenhouse gas emissions and removals – Geneva: ISO, 2018. – Available at: - URL: https://www.iso.org/standard/66453.html (accessed: 13.10.2025).

16. International Organization for Standardization (ISO). ISO 14040:2006. Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework. – Geneva: ISO, 2006. – Available at: - URL: https://www.iso.org/standard/37456.html (дата обращения: 13.10.2025).

17. International Organization for Standardization (ISO). ISO 14044:2006. Environmental management – Life cycle assessment – Requirements and guidelines. – Geneva: ISO, 2006. – Available at: - URL: https://www.iso.org/standard/38498.html (дата обращения: 13.10.2025).

18. World Resources Institute; World Business Council for Sustainable Development. GHG Protocol Scope 2 Guidance: An Amendment to the GHG Protocol Corporate Standard. – Washington, DC: WRI; Geneva: WBCSD, 2015. – Available at: - URL: https://ghgprotocol.org/sites/default/files/2023-03/Scope%202%20Guidance.pdf (дата обращения: 13.10.2025).

19. Efficiency Valuation Organization (EVO). International Performance Measurement and Verification Protocol (IPMVP): Core Concepts. EVO 10000-1:2016. – Ottawa: EVO, 2016. – Available at: - URL: https://evoworld.org/en/products-services-mainmenu-en/protocols/ipmvp (дата обращения: 13.10.2025).

20. International Energy Agency (IEA). Energy Statistics Data Browser: Transmission and distribution losses (electricity) – Paris: IEA, 2022. – Available at: - URL: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/energystatistics-data-browser (дата обращения: 13.10.2025).

21. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). IEEE Std 1366-2022. IEEE Guide for Electric Power Distribution Reliability Indices. – New York: IEEE. - 2022. – 44 p.

22. Electric Power Research Institute (EPRI). Advanced Metering Infrastructure (AMI) Reference Architecture – Palo Alto, CA: EPRI, 2021. – Product ID: 3002021854. - Available at: - URL: https://restservice.epri.com/publicattachment/91782 (дата обращения: 13.10.2025).

23. Federal Energy Regulatory Commission (FERC). 2019 Assessment of Demand Response and Advanced Metering – Washington, DC: FERC, 2019. – Available at: - URL: https://www.ferc.gov/sites/default/files/2020-04/DRAM-Report2019_2.pdf (дата обращения: 13.10.2025).

24. Huang, W., Zhang, N., Kang, C. et al. From demand response to integrated demand response: review and prospect of research and application. Prot Control Mod Power Syst 4. - 2019. – Р. 10-12