工业自动化

为能源转型奠定基础的时机已到

Guilhermme Lisboa和Aman Sheth
数字化可以增强能力,帮助输配电公司支持能源转型。

由于世界依赖化石燃料进行能源生产和发电,其影响可能是深远的—从潜在的财产损失到温室气体排放的增加。

能源转型的概念正在改变人们获取和使用能源的方式,使他们从化石燃料转向可持续能源方案。

各国和美国各州正按照自己的节奏推进能源转型—有些比其他的快。例如,在美国,加利福尼亚州制定了一项雄心勃勃的计划,到 2045 年实现 100% 清洁能源。到 2030 年,该州计划 60% 的能源来自可再生能源。华盛顿州呼吁公用事业公司 逐步淘汰燃煤发电 到 2025 年从国家投资组合中扣除,到 2045 年实现 100% 清洁能源。

虽然这些目标令人钦佩(许多人认为是必要的),但它们’由于输配电基础设施的状况和老化,在许多情况下也很难满足这一要求。

例如,目前的美国电网 几十年了。它’还被设计为单向的(电力从电网向消费者单向流动)。但未来的电力需求需要双向电网(电力流向消费者并流回电网)来支持:

  • 整合可再生能源系统,使消费者能够将太阳能和风能系统产生的多余电力注入电网

  • 分散化,能够更接近使用地点生成能源

  • 通过在停电期间利用存储的能量作为备用电源来提高弹性

  • 能源流动的灵活性 可根据需求移动(例如电动汽车)

虽然目标日期看起来很遥远—2030 年、2045 年等—,但实际上’并不像看起来那么遥远。当输配电公司努力实现这些目标时,由于以下因素导致能源负荷增加,他们的工作变得更加复杂:

  • 新型电力用户加入了电网,包括电动汽车和电热泵

  • 从数据中心到训练和运行人工智能的电力消耗

  • 人口和经济增长

在能源转型期间,这一切都会带动增加输配电线路、变电站和通信基础设施。

数字化:能源转型的助推器

随着清洁能源目标的实施,输配电公司必须做出响应—,而他们唯一的途径就是通过数字化转型。根据最新的 世界能源投资报告,预计到 2023 年,电网相关的数字技术投资将达到电网总投资的 19%。

能源转型需要更复杂的电网—以及对这些电网的精细管理和控制。这还要求输配电公司迅速扩大规模。

以巴西为例,看看如果您的公司’没有做好准备,会发生什么情况。由于该国’清洁能源的增长以及微型和小型分布式发电的创建,能源过剩正在 重新注入巴西’电网—,但其现有基础设施’不具备相应的能力,从而导致了可靠性问题。

这就是’数字化的作用所在。它可以促进支持能源转型的新功能,例如以下三个例子。

1.实现数字化变电站

数字化变电站 用数字元件(如继电器、仪表、保护系统等)取代模拟元件。数字组件也通过光纤电缆连接。

这些变电站几乎就像微型数据中心,其基础设施为输配电公司提供了收集、利用和传输准确实时数据的能力。

数字化变电站实现的数字化操作、技术、方法和流程支持更好地可视化系统感知和恢复能力。它们还为公用事业公司提供了更深入地访问其连接的数字系统以及标准化其数据的机会。

2.支持运营洞察

数字化转型使输配电公司能够从其基础设施(例如通过我们上面提到的数字变电站)收集实时数据,以便能够监控和响应:

  • 能源需求
  • 馈入电网的能源组合
  • 系统正常运行时间
  • 性能问题

不仅能够监控运营技术(OT)数据,还可以监控有关网络性能的数据,这将有助于公用事业公司深入了解网络可靠性,以衡量拥塞或未经授权的访问等问题。

3.实施预测性维护

通过传感器、智能电表和SCADA系统等设备,公用事业公司可以监控其系统和资产的状况,以检测运行异常,例如异常温度读数或振动增加。

这些指标可能是失败的早期预警信号。当出现偏差时,警报可以自动发送给正确的团队,以便他们在问题升级为停机之前确定优先级、做出响应并处理维护活动。

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