Цифровой двойник тепловой сети в управлении внутренним спросом на энерготопливо

И.В. Скворцова, Ю.Р. Нурулин, А.А. Ильинский, А.Г. Сомов, О.В. Калинина
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №5/ 2026 стр. 45-53

Резюме: Угольная промышленность России при добыче 440 млн т и экспорте 211,2 млн т в 2025 г. остаётся убыточной, поэтому устойчивость внутреннего спроса на энергетический уголь приобретает важное значение. В статье представлена количественная оценка тепловой составляющей внутреннего рынка угля, систематической погрешности действующего нормативного метода планирования топливной потребности теплоснабжения и экономического эффекта перехода к адаптивному прогнозу теплопотребления на основе цифрового двойника тепловой сети и климатических сценариев ИИ-моделирования. По результатам оценки внутренняя потребность в тепловой энергии составила 30,2 млн т у.т., или 50,2 млн т натурального топлива, что соответствует 28,2% внутреннего рынка и 11,3% годовой добычи. Погодная амплитуда спроса на уголь в расчете составила 2,4 млн т при стандартном отклонении, что сопоставимо с эффектом ценовых и логистических факторов. Установлено, что действующий нормативный метод планирования систематически завышает расчётную нагрузку. Средняя абсолютная процентная ошибка нормативного метода составила 8,2% против 4,3% у инерционного. Переход к адаптивному прогнозу на основе цифрового двойника тепловой сети позволит снизить ошибку планирования как минимум вдвое и обеспечит экономию топливных затрат теплоснабжения примерно на 3–6%. Полученные результаты применимы на трёх уровнях: 1) для теплоснабжающих организаций; 2) для угледобывающих компаний; 3) для органов регулирования. Перспективы дальнейших исследований связаны с верификацией модельных коэффициентов на данных опытной эксплуатации системы, расширением панели до муниципального уровня, где различия климатических условий внутри субъекта достигают наибольших значений, и учётом сценариев газификации угледобывающих регионов.

Ключевые слова: энергетический уголь, внутренний рынок; централизованное теплоснабжение, цифровой двойник тепловой сети, адаптивное прогнозирование теплопотребления, градусо-сутки отопительного периода, топливообеспечение, угледобывающий регион, климатические сценарии

Благодарности: Исследование выполнено при поддержке Санкт-Петербургского государственного автономного учреждения «Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности» в рамках договора №25-РБ-09-28 от 23 декабря 2025 г. «Разработка интеллектуальной системы адаптивного прогноза теплопотребления в городской среде на основе цифрового двойника тепловой сети и климатических сценариев ИИ-моделирования»

Для цитирования: Скворцова И.В., Нурулин Ю.Р., Ильинский А.А., Сомов А.Г., Калинина О.В. Цифровой двойник тепловой сети в управлении внутренним спросом на энерготопливо. Горная Промышленность. 2026;(5):45–53. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-5-45-53

Информация о статье

Поступила в редакцию: 31.07.2026

Поступила после рецензирования: 19.08.2026

Принята к публикации: 19.08.2026

Информация об авторах

Скворцова Инга Викторовна – доктор экономических наук, доцент, доцент Высшей школы производственного менеджмента, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-2350-6621; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Нурулин Юрий Рифкатович – доктор технических наук, профессор Высшей школы производственного менеджмента, старший научный сотрудник, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-4606-1477; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ильинский Александр Алексеевич – доктор экономических наук, профессор, профессор Высшей школы производственного менеджмента, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-8220-2164; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Сомов Андрей Георгиевич – кандидат экономических наук, старший преподаватель Высшей школы производственного менеджмента, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0004-2592-9198; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Калинина Ольга Владимировна – доктор экономических наук, профессор, директор Высшей школы производственного менеджмента, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-4617-2823; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Гасанов М.А., Гасанов Э.А., Спицын В.В., Спицына Л.Ю., Кузьмина О.Ю., Коновалова М.Е. Финансовые показатели технологических лидеров угольной промышленности в условиях экономической нестабильности. Уголь . 2025;(9):30–35. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-30-35

2. Салькина А.Р., Грабоздин Ю.П., Драницына Е.Г., Кузнецова Т.Е., Петухова Е.П. Динамика развития экспортной политики угольной промышленности в России. Уголь. 2025;(9):62–66. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-62-66

3. Салькина А.Р., Драницына Е.Г., Кузнецова Т.Е., Ширинкина Е.В. Анализ геополитического влияния на экспортную политику российского угля. Уголь. 2025:(9);67–71. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-67-71

4. Мешков Г.Б., Петренко И.Е., Губанов Д.А. Итоги работы угольной промышленности за 2023 год. Уголь . 2024;(3):18–29.

5. Мешков Г.Б., Петренко И.Е., Губанов Д.А. Итоги работы угольной промышленности России за январь–июнь 2024 года. Уголь . 2024;(9):5–16.

6. Сидорова Г.П., Маниковский П.М., Гущина Т.О. Перспективы угольной генерации. Вестник Забайкальского государственного университета . 2024;30(3):38–48. https://doi.org/10.21209/2227-9245-2024-30-3-38-48

7. Терентьева А.С. Анализ основных проблем централизованного теплоснабжения в России на современном этапе. Научные труды: Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН . 2020;(18):253–273. https://doi.org/10.47711/2076-318-2020-253-273

8. Семикашев В.В., Терентьева А.С. Прогноз развития сектора централизованного теплоснабжения до 2030 г. Проблемы прогнозирования. 2024;(3):43–55. https://doi.org/10.47711/0868-6351-204-43-55

9. Фраймович Д.Ю., Белова Т.Д. Ценовая зона теплоснабжения как эффективный инновационный механизм привлечения инвестиций в регионы. Beneficium. 2025;(1):45–55. https://doi.org/10.34680/beneficium.2025.1(54).45-55

10. Тюрин А.А. Оценка структуры жилищного фонда России по классам энергоэффективности. Научные труды: Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН . 2025;(2):22–37. https://doi.org/10.47711/2076-3182-2025-2-22-37

11. Страдинь В.Г., Михалевич О.А., Морозов Д.Э. Изменение климата России и его учет в строительных нормативных документах. Вестник Военного инновационного технополиса «ЭРА» . 2025;6(4):409–416. Режим доступа: https://sciencejournals.ru/view-article/?j=vestvit&y=2025&v=6&n=4&a=VestVIT2501020Stradin (дата обращения: 19.03.2026).

12. Васильев Г.П., Лысак Т.М., Горнов В.Ф., Колесова М.В., Дмитриев А.Н., Горшков А.С. Анализ изменения значений градусо-суток отопительного периода в городе Москве. Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2025;(3):31–39. https://doi.org/10.35211/18154360_2025_3_31

13. Zheng X., Shi Z., Wang Y., Zhang H., Tang Z. Digital twin modeling for district heating network based on hydraulic resistance identification and heat load prediction. Energy. 2024;288:129726. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129726

14. Frison L., Gölzhäuser S., Bitterling M., Kramer W. Evaluating different artificial neural network forecasting approaches for optimizing district heating network operation. Energy. 2024;307:132745. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.132745

15. Bergsteinsson H.G., Sørensen M.L., Møller J.K., Madsen H. Localizing weather forecasts for enhanced heat load forecast accuracy in urban district heating systems. International Journal of Sustainable Energy. 2024;43(1):2271261. https://doi.org/10.1080/14786451.2023.2271261

16. Džiuv ė V., Lekav ič ius V. Planning the development of district heating in the face of uncertainty. Energy . 2025;335:137894. https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.137894

17. Колосов М.В., Липовка А.Ю., Липовка Ю.Л. Система мониторинга теплопотребления зданий. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024;335(7):206–220. https://doi.org/10.18799/24131830/2024/7/4443

18. Колосов М.В., Липовка А.Ю., Липовка Ю.Л. Нейронная сеть прогнозирования теплового потребления здания. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2026;69(1):77–94. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2026-69-1-77-94

19. Зорина Т.Г., Юркевич О.И., Кабанов П.А. Оптимизация тарифной политики в энергетике на основе предиктивного моделирования тепловых нагрузок с использованием нейронных сетей. Информационные и математические технологии в науке и управлении . 2025;(3):72–87. https://doi.org/10.25729/esi.2025.39.3.007

20. Банникова С.А., Банников А.В., Козлова М.В. Повышение энергетической эффективности работы тепловых сетей за счет утилизации тепловых потерь. Вестник Ивановского государственного энергетического университета . 2024;(4):22–29. https://doi.org/10.17588/2072-2672.2024.4.022-029

21. Никитина В.А., Сулин А.Б., Муравейников С.С., Дмитриев Д.О. Многокритериальная оптимизация утилизатора теплоты с учетом климатического фактора. Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2025;9(1):46–55. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-1-46-55

22. Урасова Н.Г. Экономическая эффективность цифровой трансформации угледобывающих предприятий: комплексная оценка внедрения интеллектуальных систем управления. Горная промышленность . 2025;(6):112–119. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-6-112-119

23. Фомичева Л.М., Пронская О.Н., Белянина И.В., Архангельский А.И., Арзамасова Е.Л. Влияние цифровизации производственных процессов на трансформацию структуры трудовых ресурсов и экономическую эффективность в угольной промышленности. Горная промышленность . 2025;(5):137–145. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-5-137-145

24. Харченко К.В., Зубец А.Ж., Разумова Е.В., Москвитина Е.И., Воронова Е.И. Интеграция распределённых облачных вычислений для повышения эффективности угольной добычи и мониторинга горных процессов. Горная промышленность. 2025;(2):82–90. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-2-82-90

25. Алексеева М.В., Исакова Ю.И. Цифровая трансформация как средство повышения эффективности государственного управления угольной промышленностью. Уголь . 2025;(9):56–61. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-56-61

26. Цатуров В.В. Интеллектуализация управления процессами добычи угольного сырья и производства товарной продукции. Уголь . 2025;(9):72–76. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-72-76

27. Нарбут В.В., Абдикеев Н.М. Информационная база оценки технологического развития угольной промышленности: проблемы и пути совершенствования. Уголь . 2025;(9):36–43. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-36-43

28. Кузнецов Д.С., Лаженцев В.Н. Развитие арктических горнопромышленных городов Республики Коми. Проблемы развития территории. 2025;29(2):10–27. https://doi.org/10.15838/ptd.2025.2.136.2

29. Шутько Л.Г. Роль угледобычи в обеспечении социо-экологического благополучия населения угледобывающего региона – Кемеровская область – Кузбасс. Уголь. 2025;(9):44–48. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-44-48

30. Волков А.А. Сравнительный анализ угольных регионов России: модели развития и возможности диверсификации экономики. 2025;(5):174–180. https://doi.org/10.47576/2949-1916.2025.5.5.021

31. Губий Е.В. Оценка эффективности когенерационных энергоустановок в Арктике и северных регионах России. Арктика и Север. 2025;(58):23–37. https://doi.org/10.37482/issn2221-2698.2025.58.23