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為電力系統的數位化充電

電網, 智能電網

在減碳措施以及對抗氣候變遷的前提下,電力系統正發生著巨大的變化。將電力系統數位化的需求顯得更加重要,因為它可以協助推動與加速這些工作。

然而政府法規、新的安全威脅以及對可再生能源的需求,正在對電力系統帶來壓力。

我們與工業數位的領導者 ABB 技術中心經理 Jani Valteri 對話,討論電力系統的持續發展、現代化工作的重要考量、政府法規所扮演的角色,以及這對這個業界所代表的意義。

過去幾年電力網路如何發展,又是什麼驅動著這些改變?

過去幾年發生了比前二十年還要顯著的變化。其中一個大的動力在於社會要求減碳以及對抗氣候變遷。當然這是因應社會整體的其中一個面向,因為我們社會中的電力的確是可以支援這點的一大工具,原因在於電力是少數幾個可以以零碳足跡產生的彈性能源之一。

我們看到了很多事情基於這個理由而發生。在發電現場,我們看到了可再生能源的產生。在使用端,我們看到需求端的回應、受到控制的消耗情形,以及各式的新裝置。

我們也看到全新與系統連線的主動元件。也許是儲存能源。我們開始看到電動車和其他類似的元件。

除此之外,其中一個關鍵在於數位化,它確實加速了改變,並且讓改變可以很快發生。

您認為電力系統接下來會發生什麼?

許多推力正朝向個人消費者的行為與政府法規。另一方面,我們也開始看到更臻成熟的技術產生。

這當中也存在著一些不可預測。無論我們現在預測五年後會發生什麼,我相信改變會發展得更快。而這也是我們必須非常認真採用數位技術的另一個原因,因為它是唯一足夠靈活且得以真正適應這點、並使這個轉變平穩可靠地發生的技術。

政府和其他監管機構正在做些什麼來使電力系統現代化、數位化,使其更加靈活?

不同的面向正在進行著很多事情。就在過去幾個月,我們看到了不同類型的政府投資組合與籌資計畫,直接強調在潔淨能源與數位化上。

政府法規也帶給電力的可靠性更多壓力。我們看到在電力能源上,其比例正在成長。這意味著對社會來說變得更加關鍵。

同時技術也更臻成熟。  虛擬化即為其中一例。成熟到更足以在能源產業上運用。

在這方面,虛擬化代表著什麼?

在論及能源或電力系統時,我們常會提到主要設備與二級設備。

主要設備是指交換機與變電器,以及集結開啟電路或關閉電路的設備,將能源從一個形式轉換成另一種形式。二級設備是在其上的智慧設備,亦即用來全程監控以確保運作無誤,或者若有錯誤需予以因應的設備。

這個作為智慧層的二級系統,正是正在快速發展的軟體導向領域。過去曾經有許多分離式的小型裝置具有一定程度的智慧功能。現在我們看到一個趨勢,有越來越多的標準裝置以軟體層級進行更多的客製。

我們看到更多形同電腦的技術或工業運算技術導入。除此之外,我們看到一個趨勢,是從使用裸機或這些原生軟體解決方案,轉向採用可在許多地方執行的虛擬映像。

這一點確實將實體與數位的世界進一步分離,並給予了更多的自由,來對任何可能發生的各種變化快速做出反應。

可以請您提供您與您的客戶在執行這項技術上的實例嗎?

其中一個例子是變電所的管理。傳統上的做法,是以多種不同的保護電驛,針對特定元件進行特定的保護功能。我們做了一項試驗,將所有功能放在一個純軟體的裝置上,如此一來即可即時更新,而無須在實體層級進行任何變更。

我們也有多種試驗,將多項獨立的裝置從多個整合為一個或二個(如果我們想要做到備援),並且完成所有的客製化;軟體與硬體完全一樣。

變電所的重要性是什麼?

變電所一直以來、以後也會是電力系統中非常重要的中樞。同樣地,就如同我們將資料中心視為資訊網路的重要中心,基地台則是通訊網路的重要中樞。

隨著社會越來越依賴電力能源,變電所處於很好的狀態變得更為重要,要有良好效能,具備非常好且優質的保護力,提供最佳的效能。

在往前推動的同時,您是否看到變電所的功能或角色產生大幅的變化?

我沒有看到角色上大幅的改變。我看到的是角色上的加強與隨之而來的成長。在以前已經是很重要的一部分,而我們也看到它的重要性會持續。

您如何看待網路威脅的發展,而這個產業應該如何因應這些威脅?

我們需要彈性。我們需要數位化。我們需要遠端更新的功能以及遠端進行重新配置的能力。這些都非常需要網路安全,但是要如何做呢?其中一種方法,是非常主動參與將行動標準化的最新行動。

我們增加了研發的工作、進行大量測試,實際運用新的技術。系統的更新能力與彈性提供了我們管道,也就是如果發生了什麼事,或者我們留意到需要做出改變,即可以快速在整體網路中部署以提升網路安全。

我們必須將意識提高、分享最佳做法,並且在不同的地方擁有一套確實穩固的工作模式。時常我們看到科技把我們帶到一個程度,但是之後必須一定的個人指導方針與規定,讓人們確實尊重並遵循一定的指南工作。接著保持高度的網路安全,在系統使用中且無人監控時保持警覺。

您認為在確實採取什麼行動之前,需要先有一個經過充分驗證的基礎嗎?

裝置、電子裝置與硬體的高度可靠性非常重要。光有非常可靠的硬體不夠,接著則需要置入軟體。

我們也需要對各層級的軟體做相同的考量。我們必須有非常強大的數位骨幹、或是軟體底層,同時也維持著高度的軟體完整性。因為當我們論及這些必須在遠端更新、重新設定、在運作中的系統做改變的領域,也同時需要保持安全並保護網路時,我們也需要對軟體提供類似的好的分層做法,才得已確認在更動某些部分時,特定的部分十分強大且可靠。

所以如果只看軟體的話,它會帶來很有趣的需求與新的條件。

將基礎架構現代化的關鍵考量有哪些?

在國家層級、政治層級上很重要的一部分是政府法規。它們時常傾向於指引許多事情,例如公用事業分配系統營運商該做或不該做的事。重要的是在於這些政府須確實支持採用新技術、支持創新,而不是提倡以傳統的方式因應挑戰。

除此之外,隨時對新技術保持開放的態度很重要,但是必須透過完全控制的方式進行,不得容忍任何低品質。同時要與您信任、且嚴肅看待安全性與可靠性的好夥伴合作。

Intel® 與 ABB 之間的合作關係如何協助推動這些解決方案?

與 Intel® 的合作非常好。我們進行了非常好的試驗,將變電所的功能提升至全新的軟體層級,朝著數位化、虛擬化、數位技術前進。那是項非常好的合作。

很重要的一點在於這不只是技術。這攸關著整個網路。是攸關整個生態系統,不是只有技術的生態系統,而是還有企業的生態系統。當我們開始結合 IT 與能源,我們看到公用事業與電信營運商彼此越來越靠近。

這也意味著事業的藍圖正在改變,我們也將會看到一些角色上的變化。我們也許會看到一些管理電力網路數位領域的新角色,將一些新的數位服務帶入能源網路。這必須具有非常安全的層級,才可以授權讓它使用。

我也預期會有新的角色與新的企業生態系統出現,將會進一步改變遊戲或整體環境,同時也提高速度,並帶入新的角色,在這些領域帶入新的創新。

我所預期的未來是,當事情彼此之間更加緊密,也看到了新的生態系統時,我們也會看到系統設定方式以一定的速度改變。

復原能力還是保護,也將意味著我們如何結合這項矛盾。我們如何提供彈性與適應性,讓環境更具強度,同時擁有最大的彈性?另外還有我稱為不同類型的彈性,我們以前不認為是彈性,但是現在也是。

如果您了解現有的含義,許多字詞將會變得更為廣義,而安全性與復原能力的含義將會擴大一些。

最後您有沒有什麼想法想提供給我們的讀者?

我的結論是,請用好的、可靠的方式進行轉變。我們的確需要系統的復原能力,也就是系統性的方法來保持系統安全,但我們也需要有良好、開放的合作。

我們現在有 ABB 與 Intel,以及許多其他公用事業和消費者。這是好的方向,為碳中和能源系統帶來了許多良好的基石。

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作者簡介

Kenton Williston is the Editor-in-Chief of insight.tech and served as the editor of its predecessor publication, the Embedded Innovator magazine. Kenton received his B.S. in Electrical Engineering in 2000 and has been writing about embedded computing and IoT ever since.

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