智慧電網將滿足高漲的配電需求

April 26, 2018 John P. Mello Jr.

現在的電網與從前不同。電網業者必須克服全新動態式電網帶來的挑戰,動態式電網必須整合微電網、可再生能源、需量反應,以及除了消耗能源外也同時產能的客戶(圖 1)。在嶄新的未來中,客戶具備的發電與能源管理能力將向下一路延伸到低壓配電網路。

圖 1. 電網業者正面臨著傳統控制系統無法解決的挑戰。(資料來源:Indra)

全新的動態式電網必須具備現有的系統和方法所無法提供的能見度和控制效能。比方說,業者如果使用 SCADA 系統,便難以仔細觀察其電網內中低壓層級的運作情形。而公用事業需要能夠整合物聯網、邊緣智能和巨量資料技術的可擴充控制系統。現有的控制系統可供業者觀察電網中的高壓層,但對於在其中增加越來越多能源資產的低壓層卻缺乏可見度。在 Indra,負責能源模型和控制系統的資深經理 Juan Prieto 表示:「這造成了許多困擾。變壓器因此燒毀,電壓無法控制。」他接著表示:「而且公用事業並沒有監控電網情形的工具,所以無法加以應對。」

公用事業需要一個統一平台,這個平台要能整合管理所有邊緣電網資產、處理物聯網生成的大量資訊,並可支援未來擴充需求。Indra 和 Intel 運用 Indra 的 Active Grid Management Suite (AGM) 便是為了達成這項目標 — 參閱 圖 2

圖 2. Indra Active Grid Management Suite 結合開放式物聯網架構和最先進的分析技術,能夠有效監控、管理電網中的多項資產。(資料來源:Indra)

Indra 平台結合開放式架構和最先進的分散式分析,能夠有效監控、管理電網中的多項能源資產。這項解決方案有助客戶:

  • 藉由最佳化整個電網的資產監測和管理而降低成本
  • 透過即時診斷和最佳反應提升電網的可靠度
  • 提供不同廠牌的系統之間的即時資訊交換
  • 全面檢視所有監控資源並避免廠商鎖定和其他瓶頸
  • 利用電網的互通性、可擴充性和分析導向的觀點開發全新的使用案例

降低成本和碳排放量

這樣的智慧管理能為電網業者帶來許多方面的好處。這讓業者能夠發揮電網資產最大的設計效益,達成最佳產能,並藉此節省成本。業者因此能避免電網產生過多的發電量。由於系統更能有效運用資訊,資產的壽命也將因更佳的維護管理而延長。智慧電網管理也能減少碳排放量。智慧電網管理使得風能、太陽能等電網上的替代能源整合更加順暢。這縮短了能源產地和使用地之間的距離,省下的不只有輸送和配電成本,還有龐大輸送量和配電量所需的化石燃料。

邊緣管理

inGRID AGM 的核心具備搭載 Intel Atom® 處理器的智慧邊緣節點。這些閘道將從電網上的能源資產即時收集資料,並對上述資訊進行分析。「正因為具備邊緣智能,所以不需要向業者傳送大量原始資料以供決策。」Prieto 解釋: 「你可以過濾、分析那些資訊,而且只傳送相關部分讓業者參考。」

透過 Indra 的匯流排架構,即可在邊緣節點、雲端和傳統操作技術系統之間共享系統上的資訊。這樣的共享功能促進了監控、分析和電網資產的最佳化。從雲端上的主控台和報告中,即可呈現這些資料,並進一步運用 Indra 的分析軟體模擬電網資產的變動或對其進行巨量資料分析。inGRID AGM 套件為電網業者提供許多好處。比方說,Indra 的 iSpeed 匯流排能夠提升多個廠牌和通訊協定的相容性。此外,Indra 的監控網站還可集中、即時監控高中低電壓的電網資產並及早發布警告。這個套件還內建一套可在執行變更前模擬結果的假設狀況分析工具,以及可藉由即時和歷史資訊發現趨勢、預測結果的強大分析功能。另外,這個套件可以處理多個使用案例,例如中低壓電監控、資產狀態監測、分散式能源資源和 DR 整合。Indra 的邊緣節點也可對電池等資產發布矯正指令,使其「自行修復」,並自動設定資產,以填補故障資產的不足或將電力導至最需要的地方。

與 Intel 合作

作為晶片製造商,Intel 在處理物聯網產生的資料有許多成功經驗,因此 Indra 自 2015 年開始便與 Intel 攜手合作。「一切都與處理電網資訊有關。」Prieto 說: 「如果無法處理電網資訊,就會反應不及。你將無法增加價值並改善管理系統的方法。」

Intel® 的軟硬體讓 Indra 能為供電商提供端對端解決方案。搭載 Intel® 技術的閘道提供智慧電網所需的邊緣處理技術,並透過邊緣裝置管理和穩固的安全功能提升可靠性。Intel 另還透過搭載 Intel® Xeon® 處理器的 Amazon Web Services 伺服器提供強大的雲端運算。Intel 元件也經過特別設計,可在多種不同條件下運作。「有些元件必須在工作現場運作,在極端的外部環境下處理自變電站和配電變壓器產生的資訊。」Prieto 解釋:

「而且這些元件必須安全穩固,因為當你啟動基礎架構時,監控的元素越多,架構就越開放,風險也就更高」他接著說: 「Intel 的晶片運用硬體加密技術,確保系統間安全的資訊交換。」

開啟新商機

隨著對電網控制技術的提升,新的商業模式或許正在成形。企業可能會想要擁有專屬的智慧電網。業者可以提供與「微電網」相關的服務。未來的某一天,甚至個別消費者也能成為買賣能源的仲介。如果他們的太陽能板有多餘的電力,或是他們正在渡假,有了智慧電網,他們便能向左鄰右舍銷售電能。「這個基礎架構將會促成新的市場」Prieto 說: 「這不是科幻電影。這正在我們的眼前發生。」

作者簡介

John P. Mello Jr.

John Mello is freelance writer and editor specializing in business and technology subjects, including consumer electronics, business computing and cyber security.​ His work has appeared in the Boston Globe, Boston Herald, TechNewsWorld, E-Commerce Times, CSO Online, CIO and CFO magazines. He is also former managing editor of the Boston Business Journal and Boston Phoenix.

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