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为电网数字化增添动力

电网, 智能电网

电网正在经历着重大变化,脱碳计划以及对抗气候变化活动走在了前沿位置。针对电网数字化的需求的重要性与日俱增,因为这有助于推进并加速这些工作。

但是政府条例、新出现的安全威胁以及对于可再生能源的需求都会给电网造成压力。

我们与工业数字化先驱 ABB 的技术中心经理 Jani Valteri 交流并探讨了电网的持续演变、现代化工作的关键考量、政府条例的作用以及这对于行业的意义。

电网在过去几年是如何演变的?是什么在推动这些变化?

过去几年来发生的变化比过去二十年的变化都要多。其中一个重要因素是社会脱碳化以及对抗气候变化。当然,这是解决社会各种问题的其中一个方面,社会电气化是切实支持这一点的强大工具,因为电能是为数不多能够在零碳足迹条件下生产的灵活能源形式。

我们看到很多事物都是因此诞生。在生产方面,我们了解到分布式可再生能源生产。在消费方面,我们看到需求响应、可控消费和各种各样的新设备。

我们还看到与电网连通的新主动元器件。这可能会是能源存储。我们开始开到电动汽车和其他类似部件。

此外,数字化也是非常重要的,它加快了速度,让变化能够快速实现。

您认为电网领域接下来会有哪些动态?

多重力量正在推动个人消费者行为和政府条例向前发展。另一方面,我们开始看到更多成熟技术的出现。

还有一种不可预测的味道。无论我们现在对未来五年的预测时什么样,我预计都赶不上变化的速度。这也是我们要真正重视数字技术的另一个原因,因为这些技术足够灵活,能够适应这种状况,并让转型过程更加顺畅、可靠。

政府和其他监管机构采取了哪些措施来实现电网的现代化和数字化,并使其变得更加灵活?

不同的领域里正在发生着多种多样的情况。就在过去几个月里,我们看到了政府直接针对清洁转型和数字化不同类型的的投资计划和融资计划。

政府法规条例也加大了针对电力可靠性的监管力度。我们看到电能的份额正在增长。这表示,它正在成为社会中更加关键的部分。

技术也越来越成熟。  虚拟化就是一个例子。现在虚拟化已经足够成熟,可以更多地使用到能源领域中。

虚拟化在这里意味着什么?

当我们谈到能源或电网时,我们往往会涉及主设备和辅助设备。

主设备是指开关、变压器以及集成了电路断开和闭合功能的设备,让能源可以从某种形式转化为另一种。辅助系统是指在此基础上的智能部分,可以随时监控并确保一切井然有序,或确定是否有需要您应对的故障。

辅助系统,即智能层,是软件方向不断发展的领域。曾几何时,我们会有一堆独立的小型设备,具有一定的智能水平。现在我们看到的趋势,是有更加标准的设备,定制更多是在软件层面上。

我们看到更多类似个人电脑的技术或工业级计算技术的推出。除此之外,我们还看到一种趋势,即从裸机或这类原生软件解决方案转向更多可以在多地运行的虚拟映像。

真实世界和数字世界的会进一步分开,给人以更多自由空间来快速应对可能发生的任何变化。

能否请您提供一个实例来说明,为了实施此类技术,您和您的部分客户做了哪些工作?

规范变电站是其中一个例子。传统模式下,会有多个不同的保护继电器为特定的组件提供特定的保护功能。我们进行了试点,将所有这些功能作为纯软件产品放到一台设备中,然后可以实时更新,而无需在物理层面进行任何更改。

我们有多种类型的试点,真正从多个独立设备过渡到一个或两个(如果我们需要冗余),所有定制化在此完成,软件和硬件始终一致。

变电站有什么重要性?

变电站也一直是也仍然是电网的重要枢纽。就像我们将数据中心视为信息网络的重要枢纽,基站是通信网络的重要枢纽一样。

随着我们看到社会对电能的依赖程度越来越高,更重要的是,变电站的状态良好、运行良好,并具有非常出色的选择性保护和最佳运行状态。

随着我们向前发展,您是否看到变电站的功能或作用发生了显著变化?

我没有发现作用的明显变化。我认为更多的是对变电站作用的强调,以及作用的不断发展。更早之前这就已经是个重要部分,我们看到它的重要性依然至关重要。

您如何看待网络威胁的不断变化?行业应该如何应对此类威胁?

我们需要灵活性。我们需要数字化。我们需要远程更新能力和远程重新配置能力。所有这些都需要网络非常安全,但是要如何确保安全性呢?其中一种方法是积极参与标准化的最新动态。

我们已加强了研发方面的工作,增加了大量测试,并引用了新技术。系统的更新能力和灵活性可以提供工具,出现某种状况,或我们发现需要变更时,我们可以在整个网络进行网络安全改进的快速部署。

我们需要加强意识,并分享最佳惯例,然后在不同的地方制定可靠的工作模式。通常,这项技术只能为您提供这些,然后您需要确定,比如人们真正遵守的个人原则和规则,然后根据特定规则开展工作。然后,维持高水平的网络安全性,并在系统使用期间和无人监控时保持留意。

您认为在您实际开始着手做任何事之前,是否都需要进行充分的验证?

设备、电子产品和物理可靠性必须维持在较高水平,这非常重要。只是有非常可靠的硬件,然后直接在上面放入软件,还远远不够。

我们同样需要考虑每个层级的我们需要非常强大的数字支柱或软件底层,这也会让软件完整性保持在高水平。因为当我们进入这类领域,我们可能会对处于运行中且一直在保护网络安全的系统进行远程更新、重新配置和更改,同样,我们需要针对软件采取分层的良好方法,以便我们了解,即使有某些其他部分已更改,这些特定部分也非常稳固可靠。

只要您想研究软件,就会出现非常有意思的需求和新的要求。

基础设施现代化有哪些关键考量因素?

在全国层面、政治层面最重要的部分是政府条例。通常,这些条例倾向于非常详细的指导,例如,公用配电系统操作人员该做什么或不做什么。非常重要的是,这些政府条例能真正支持新技术的使用(支持创新),而不是推广诸如老式的挑战应对方式。

除此之外,您需要对新技术持开放态度,但要通过非常严格的控制措施,对低劣质量持零容忍态度,这非常重要。您还需要与优秀的合作伙伴合作,并且您信任他们会严肃对待安全性和可靠性。

英特尔®和 ABB 之间的合作关系如何能协助推动这些解决方案向前发展?

我们和英特尔® 之间的合作关系一直十分融洽。在将变电站功能提升到一个面向软件的全新水平,并走向数字化、虚拟化和数字技术的方面,我们的试点工作一直非常顺利。因此,我们的合作一直十分顺利。

重点是考虑到,这不仅涉及到技术。它还与网络相关。它还涉及生态系统,不仅是技术生态系统,还包括业务生态系统。当我们看到 IT 和能源领域的融合时,我们看到的是公共事业和电信运营商之间越来越近的距离。

这还意味着,业务环境正在发生变化,我们也将看到一些角色的变化。我们可能会看到一些新的角色,它们将管理电网的特定数字领域,并为电网带来一些新的数字服务。必须具备真正的安全层才能保障该访问权限。

我们还了解到,将会有新的角色和新的业务生态系统,它们将进一步改变游戏规则,或改变现状,但同时也会提升速度,带来新的参与者,为此领域注入创新。

我现在看到的是,未来这些东西将更密切地融合,我们还看到新的生态系统,以及系统设置的变化率。

复原能力和保护也将意味着我们会如何将此矛盾结合起来。我们如何能为这样的环境提供灵活性适应性(鲁棒性),同时还保持最大限度的灵活性?我把很多不同的类型都称为是复原能力,之前我们没有考虑过的复原能力现在也将出现。

很多词汇的含义都会扩大,如果您了解安全性和复原能力现在的含义,它们也将会扩大。

您最后还有什么结语想留给读者的吗?

我的总结是,真正通过良好、可靠的方式来实现这次转变。我们确实需要系统化的复原能力,即保护系统安全的一种系统性方法,但我们也需要良好、开发的合作关系。

ABB 和英特尔以及其他众多公共事业和客户的关系就是这样。这是一条良好的道路,能够为碳中和能源系统带来很多优秀的基础设施。

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若需了解有关电网演变的更多信息,请收听播客 ABB 探讨智能电网、变电站和安全性

作者简介

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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