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          行業資訊

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          電網現代化挑戰:實施邊緣智能對電網主動管理的重要性
             

          北美電網基礎設施對經濟至關重要,是我們擁有的最大的分布式電氣化基礎設施。但是,簡單地說,它是舊的。隨著世界的變化,這個系統變得越來越分散和復雜,電力流也變得雙向潮流。如何處理它?我們如何使這個龐大的基礎設施現代化?

          所需改變的緊迫性

          在過去的幾十年里,電能的世界發生了巨大的變化,這種變化已經超過了100多年前設計的電網本身的最初設計要求。這引起了人們對北美電力基礎設施現代化的日益關注和緊迫感。

          據智能基礎設施領域的全球領頭羊、英特爾的Prithpal Khajuria稱,電網已經變得更加雙向潮流,這是它最初設計時無法處理的。電網的設計目的是將電力產品從電力事業公司輸送到消費者手中。大型發電廠建在主要城市以外的分散地點,目的是讓能源“下坡”流向消費者。

          我們現在對這個系統的使用已經發生了變化,變得更加分散和復雜。電力流動正變得雙向潮流,迫使電力行業重新思考電網關系。哈朱里亞解釋說,過去很清楚誰是生產者,誰是消費者。隨著市場的變化,這些線條變得模糊了。在某些情況下,消費者也可以是生產者,這改變了生產者和消費者的傳統角色。其中使電網功能更加復雜的是綠色能源的增長,與傳統發電廠穩定、受控的輸出相比,綠色能源在本質上往往是短暫的。

          用電量也在上升。哈朱里亞說,隨著越來越多的基礎設施系統實現電氣化,如移動基礎設施、運輸系統基礎設施等,我們的用電量預計將在未來十年翻四番。商業電力也越來越趨向于數字化。

          “這將推動對更多數據中心的需求,”Khajuria說。工業平板電腦廠家 IIoT 解決方案的首席技術官Mike補充說,目前的預測顯示,到2030年,數據中心用電量將增長3%至10%,這一增長將對我們當前的電網產生重大影響。

          隨著需求的持續增長和發電量的不斷分散,必須朝著一個可持續發電和輸送電力的系統努力。電網正朝著“系統體系”的體系結構發展,它的智能現在是其最薄弱的環節。

          堅定前行的道路

          要向前邁進并解決電網格局變化帶來的挑戰,有兩種選擇。第一建立更多的基礎設施,但在許多方面的這是很昂貴的,并將需要很多時間。第二個也是最好的選擇是依靠新技術,比如物聯網技術和邊緣智能。

          為了平衡和緩解電網變化帶來的挑戰,最重要的是需要電力事業部門開始實現基礎設施現代化,并開始通過數據驅動,自主決策參與主動電網管理。這意味著在變電站中加入邊緣智能,并在邊緣建立現代基礎設施。

          Khajuria說,向電網添加邊緣智能意味著電網將轉變為“系統體系上的微電網”,比以往任何時候都更加智能。這種內建的情報將使我們能夠更深入地了解日常運作以及未來將要發生的事情,學習如何實際地滿足我們世界的需求。將電網數字化并將邊緣智能應用于變電站是一種更環保、更可持續的發展方式。

          完成這項任務的第一個障礙是所有主要參與者的協調,他們必須以同步的方式工作。美國有3000多家電力公司,構成了完整的基礎設施。這個龐大而復雜的基礎設施分別負責三大功能:發電;電力傳輸;以及配電系統。

          為了簡化這一過程,Khajuria說,為了幫助行業向前發展,我們應該看看物聯網技術已經在起作用,比如將變電站基礎設施虛擬化到開放式體系結構硬件上?紤]到變電站的基礎設施,可以將其看作是一個筒倉中可以有10個箱子,每個箱子做10種不同的事情。目前,控制中心并沒有將這些數據合并在一起處理。

          將這些功能虛擬化為在共享、開放式體系結構硬件上運行的軟件,增加了靈活性,并克服了數據孤島的限制,F在,所有應用程序都位于虛擬化環境中的一個基礎設施上。所有數據都可以在應用程序和系統之間輕松共享。這實現了電力事業的四大好處:

          ●隨著所需硬件數量的減少,減少了資本支出

          ●應用程序的可管理性降低了現場維護成本

          ●系統安全

          ●全方位的易操作性

          據Khajuria稱,在edge實施虛擬化解決方案的電力事業公司發現,他們可以節省高達70%的運營和維護成本。

          現代網格中使用的大量關鍵和非關鍵設備已經具備了利用虛擬化優勢的能力。經驗證的用例包括:可降低操作和維護成本的遠程可訪問性、用于快速安裝軟件補丁和升級的已部署資產的管理,等等。

          在虛擬化網格中,大多數資產由駐留在稱為“容器”或虛擬機的虛擬化元素中的特定軟件控制。這些資產將數據向上游送入運行大量容器的邊緣計算平臺。然后這些數據進一步向上游傳輸到分散的邊緣服務器,這些服務器訪問共享存儲技術以提供對整個網格的控制。這個模式需要三個關鍵元素:網絡、物理層(要虛擬化的硬件)和軟件體系結構。

          如何在邊緣使用ADMS

          一旦構建了虛擬化基礎設施并且所有數據都可以訪問,下一步就是開始使用這些數據提取智能,例如故障原因、預測性維護、網絡異常等。變電站中的邊緣智能支持高級配電管理系統(ADMS)。變電站現在可以收集數據,完成負載隔離,獲得必要的附加信息,并可以開始分析每個饋線及其當前狀態。

          一旦收集并存儲了所有信息和行為,就可以基于高級分析構建計劃。當電網變成一個“系統的體系”時,每個變電站都變得智能化,并最終管理自己,向控制中心提供所需的信息。

          例如,查看天氣預報和變電站概況,可以看到任何給定時間內消耗的局部能源量和可再生能源產生的能源量。在這個例子中,假設從上午9點到下午2點,消費者消耗的所有能源的80%都是由可再生能源產生的。如果是這樣的話,那么電力公司只需要少量的能源。在這個例子中,到下午3點,當地的能源產量將下降到20%。如果是這樣的話,那么你需要在這個時候在電網開始增加80%的電力供應?刂浦行脑谙挛2點前知道,它必須開啟渦輪機發電,并開始供電。換句話說,現在可以看到一個模式,它允許主動電網管理的實踐。

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