Интеллектуальные энергетические системы

  • информатика
  • математика
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

Профиль «Интеллектуальные энергетические системы» посвящен решению важной проблемы, которая встанет перед инженерами будущего: как построить умную электрическую сеть, которая объединит потребителей с различными объектами генерации, в том числе возобновляемыми источниками энергии и накопителями электричества, в единую систему, оптимизируя графики производства электроэнергии и минимизируя расход ресурсов.

Для этого участники должны написать программу управления распределенной энергетической сетью, управляющей специальным модельным стендом, на котором есть потребители (жители городов и заводы) и объекты генерации, то есть электростанции, ветряки и т.п.

 

 Так выглядит соревновательный стенд Профиля

Задача участников здесь — написать такую программу управления всем этим богатством, чтобы она выбирала оптимальный график производства, накопления и расход ресурсов в зависимости от потребления и имеющихся источников энергии. И все это — без участия человека. Сама.

Команда инженеров программирует распределение энергии в сети

Разные команды участников профиля соревнуются между собой, играя на стенде как бы за разные энергетические компании: они могут продавать энергию друг другу, снижать тарифы и так далее. Чья программа лучше всех справится с конкуренцией, та команда и победила.

%d0%b8%d1%8d%d1%81-3

Этот профиль включен в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приема  вуза).

Численность команды — 3-5 человек 9-11 классов

В составе команды рекомендуется выделять следующие роли:

  • математик, дополнительно готовившийся по теории игр (аукционы и экономика рынков энергии)
  • математик-энергетик – понимание энергетики, работа со сложными данными, разработка стратегий скриптов
  • программист — реализация скриптов
  • физик-энергетик – устойчивость системы, решения прикладных задач при работе с физическими компонентами модели стенда.

В команде обязательно должен быть как минимум один программист (любой язык, предпочительно Питон), экономист, математик-стратег. Роли могут быть совмещенными.

Разработчики профиля

ООО «Полюс-НТ», Институт им. Шифферса, Иркутский Государственный Университет

Отборочные этапы

Задачи второго отборочного этапа будут даны в стиле проекта «Эйлер» — это математическая, физическая задача, решение которой нужно реализовать в виде работающей программы. Будут затронуты следующие темы:

  • Теория игр, в том числе многоагентные игры
  • Теория аукционов
  • задачи на графах
  • задачи на электрические сети
  • решение систем линейных уравнений

 

Заключительный этап

Финальное задание олимпиады включает в себя проектирование и управление умными сетями на специально разработанном стенде. Стенд включает в себя модель небольшого поселения с объектами генерации (электростанции, ветрогенераторы и т.п.), потребителями разного уровня (дома, больницы, промышленность) и соединяющей сетью. Стенд воссоздает реальные условия — изменения освещенности, ветра и т.д.  Команды участников работают в двух режимах — подготовка и испытание на стенде.  Во время подготовки команды за столами рассчитывают и конструируют свою умную сеть, программируют ее работу (работа за компьютерами, сборка схем и т.п.) Во время испытания на макете они проверяют работу своих алгоритмов. 

Во время испытания команды фактически играют друг против друга, побеждает та команда, которая собрала более качественную сеть и написала лучший алгоритм управления. Например, когда электроэнергия дешевая (например, ночью), дом покупает электроэнергию у управляющей Компании по ночным тарифам. Этот же дом может вырабатывать электроэнергию сам, тогда он продаёт ее в сеть своей же управляющей и обеспечивающей компании по максимально выгодной цене. Будет возможность продавать электроэнергию конкурентам (другим командам, играющим одновременно с вами) и поставлять электроэнергию.

 

При работе с элементами стенда будут решаться задачи:

  • проработки топологии сети для оптимального распределения нагрузки и генерации;
  • аукцион на обслуживание объектов инфраструктуры;
  • аукцион контрактов на поставки и закупки электроэнергии;
  • диспетчеризации нагрузки на сеть;
  • Написание скрипта автоматизирующего управление энергосистемой

Материалы для участников

Рекомендуем подучить:

 

Желательные (материалы есть по опыту прошлых лет олимпиады и предоставляются включая вебинары и хакатоны начиная с сентября месяца):

 

  • Интеллектуальная энергетика (знаниевый блок, более глубокое освоение в ходе второго тура и хакатонов)
  • Теория вероятностей и построения вероятностных моделей
  • Нахождение экстремумов функций и основы оптимизации
  • Теория игр (уровень олимпиад по математике, кружков, специализированных школ, математической смены в Сириусе)
  • Теория графов (хотя бы базовые аспекты)
  • Основы численных методов в программировании

 

Soft-skills:

  • Работа в команде
  • Разбиение задач на подзадачи
  • Умение оценивать сложность задачи
  • Умение реалистично оценивать время выполнения задачи
  • Умение оценивать влияние подзадачи на решение общей задачи
  • Навыки управления исходным кодом и документацией
  • Изучение сложных систем

Hard-skills:

  • Алгебра
  • Теория вероятностей
  • Программирование на языке Python3
  • Алгоритмическое мышление

Рынки НТИ

  • EnergyNet
  • TechNet