שיטות הטובות ביותר עבור המעבר ממערכות הפצה מסורתיות לחוכמה

מבוא

הנוף האנרגיה עובר טרנספורמציה עמוקה.מערכות הפצה מסורתיות, בנוי עבור זרם חשמל חד-צדדי ומבצע ידני, מתוחים יותר ויותר על ידי הביקוש לחשמל, תשתיות ההזדקנות, והשילוב המהיר של משאבי אנרגיה מבוזרים כגון השמש גג, אחסון סוללות, ומטענים חשמליים לרכב.עבור מערכות הפצה חכמה אינה אופציונלית עוד עבור כלי עזר המבקשים לשמור על אמינות, לשפר את היעילות התפעולית, ולעמוד במטרות קיימות, דורש שינוי אסטרטגי, רק עם שינויים.

מאמר זה מתאר את השיטות הטובות ביותר עבור ניווט המעבר הזה, ציור על שיעורים מאימוץ מוקדם וסטנדרטים בתעשייה.אם אתה מתכנן שירות, מפעיל רשת, או יועץ אנרגיה, קווים מנחים אלה יעזרו לך לבנות מפת דרכים המפחיתה את הסיכון תוך מיקסום הערך לטווח ארוך של רשת הפצה חכמה יותר, יעילה יותר.

הבנה של מערכות חכמות

מערכת הפצה חכמה היא רשת הפצה של חשמל המשתמשת בתקשורת דיגיטלית דו-צדדית, חיישנים מתקדמים, בקרה אוטומטית וניתוח נתונים כדי לפקח ולנהל את הרשת בזמן אמת.בניגוד במערכות מסורתיות שבהן פגמים מזוהים רק לאחר שיחות לקוחות, מערכות חכמות מאפשרות שירותים כדי לראות בדיוק מה קורה בכל רגע נתון.

• (FLT:0) Advanced Distribution Management Systems (ADMS)IRLT:1) המשלב ניהול, מיקום אשמה ואופטימיזציה לתוך פלטפורמה אחת.
• (ד) ,0)Distribution Automation (DA)FLT:1 כולל סוגרים, מתגים ובנקים קיבולים שניתן להפעיל מרחוק או באופן אוטומטי.
• (ב) ⁇ :0) ,המשכנתה (AMI) ,I) ,(I) ,(I) ,Edows 1) , המספקת צריכת גרפית ונתונים מתח מכל לקוח.
• (FLT:0)DERMS)FLT:1 כדי לתזדור מערכת סולארית, אחסון, ועוד נכסים מאחורי הקלעים.
• (ב) ,0) רשתות אבטחת מידע ותקשורת (FLT:1) (למשל, סיבים, סלולרי, רדיו מרש) המבטיחים את שלמות הנתונים ואת בקרת הגינות נמוכה.

יכולות אלה יחד מאפשרות לכלי רכב להפחית את משך הזמן באמצעות לולאות של השמה עצמית, לייעל את המתח לצמצום אובדן הקו, להתאים לחדירה גבוהה יותר של מתחדשים ללא ייצוב הרשת, ולצמצם שדרוגים יקרים על ידי העלאת עומסי שיא שטוחים.על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, השקעות רשת חכמות יכולות להפחית את הדקות עד 40-60% וביקוש נמוך יותר ב -15% או יותר.

חוסר יכולת ל Transition

מדוע לעשות את המהלך עכשיו? כמה כוחות התכוננות לעשות את המעבר דחוף.ראשון, ציפיות הלקוחות השתנו: משתמשים למגורים ומסחריים דורשים אמינות כמעט מושלמת ורוצים להשתתף בשווקים אנרגיה באמצעות תגובה דרישה או מכסי יצוא סולאריים. שנית, המדינה והמדיניות הפדרלית יותר מאשר מנדט מטרות צמצום פחמן ותקני תיק מתחדשים, הדורשים רשתות שיכולות להתמודד עם דור משתנה, שינויי אקלים שלישי, שינויים במתחילים עם סיכונים הקשורים למזג אוויר - שריפות, וסכסוכים חכמים יותר מאשר ניתוחים לבודדים, מניתוחי חשמל דינמיים, מניתוחים, מניתוחים מהירים יותר מאשר ניתוחים קלים, ממערכות דינמיים, ממערכות דינמיות, ממערכות דינמיות, ממערכות אנרגיה, מזיהומים של מחלות ממערכות דינמיות, מגמישות, ומתאים לבודדות יותר מאשר מחלות מתפתחות, ומתאים לבודדות יותר ממערכות אנרגיה יכולות להתאים את רמת מחלות מתפתחות.

מבחינה כלכלית, המקרה העסקי משכנע.מחקר של מכון המחקר של חשמל כוח מחקר מעריך כי פריסה מלאה של טכנולוגיות הפצה חכמות יכולה להציל את השימושים בארה"ב מעל 20 מיליארד דולר באמצעות עלויות הזכאות מופחתות, אובדן אנרגיה נמוך יותר, והוצאות הון מופרכות.מעבר לעמדות קודמות גם להשתמש בחידושים עתידיים כגון ממירי מדינה מוצקים, רשתות AI, ושווקים אנרגיה טרנסאקטיביים.

המונחים: key Best Practices for Transition

1.לערוך הערכה מקיפה

לפני כתיבת בדיקה, עליך לדעת מה יש לך. A הערכה יסודית צריך למלא את כל הנכסים הפיזיים - מנאים, מתגים, ממסרי הגנה - כמו גם מערכות בקרה קיימות, קישורים תקשורת ופלטפורמות ניהול נתונים. באופן קריטי, ההערכה חייבת גם להעריך כוח עבודה מתחרה, יציבות אבטחת סייבר, ומגבלות רגולטוריות. השתמש מסגרת מודל בגרות (למשל, מודל Smart Gridurity של SE) כדי להחזיר את האינטגרציה הגבוהה ביותר, או אינטגרטיבית, אשר תפוקת, אשר תפוקת את התקני התקני התקני התקני התקני התקני התקני האפקטיביות הגבוהה ביותר.

עבור שירותים גדולים יותר, הערכה זו מגלה לעתים קרובות כי הקישור החלש ביותר אינו חומרה אלא שיקומים נתונים בין מדינג, SCADA, GIS ומערכות ניהול מחוץ לבית.מערכת הפצה חכמה עובדת רק כאשר נתונים זורמים בחופשיות על פני פלטפורמות אלה, כך תכנון שילוב חייב להתחיל בשלב זה.

2.לפיתוח מפת דרכים ברורה

שום תועלת לא יכולה להפוך מתג ולהיות חכמה לחלוטין לילה.מפת דרכים עם 3-5 שנים אופקים הוא חיוני.התחל על ידי הגדרת מטרות שאיפה הקשורות למדדים ספציפיים: להפחית SAIDI ו- SAIFI על ידי X%, להגדיל את יכולת האירוח DER על ידי Y MW, לחתוך הפסדי קו על ידי Z%. ולאחר מכן לשבור את המעבר לתוך עסקאות מנוהלות - לדוגמה, לפרוס הראשון AMI וטייס על פני שטח פעיל, ולאחר מכן לשלב מענקים קריטי, כדי לשלב את קצבי אבטחה, כדי לתקן את האוטומציה, ולאחר מכן.

מפת דרכים מחוברת היטב מסייעת גם הרגולטורים והלקוחות להבין את הצעת הערך.העדויות שחולקים את מסמכי התכנון שלהם בפומבי לעתים קרובות להתמודד עם פחות התנגדות של מקרה שיעור ולקבל אישור מהיר יותר עבור מגלגלי מטר חכמים.

בעלי מקצועות מוקדם ולעתים קרובות

המעבר למערכת הפצה חכמה נוגע בכל תפקיד בשירות וכל לקוח מחוץ לו.פנים, לעסוק במהנדסים, צוותי שדה, IT, שירות לקוחות, מימון, ופעולות רגולטוריות.יש להם חששות שונים - צוותי שדה דואגים לכלים חדשים, IT על אבטחת סייבר, מימון על ROI. Facilitate סדנאות בין-תפקודיות לבניית קונצנזוס חיצוני, כולל הרגולטורים באמצעות סדנאות הגשת מידע וסדנאות; כיצד לקוחות גדולים משפיעים באופן בלתי נמנע על בעיות פרטיות ופעולות מתוחכמות.

מעורבות בעלי העניין כוללת גם שיתוף פעולה עם ספקים טכנולוגיים ומוסדות מחקר.כלים רבים מאיצים את הלמידה על ידי הצטרפות לקונסוררציה כמו FLT:0Smart Grid Interoperability PanelveFLT:1 או פרויקטי טייס במימון משותף עם FLT:2 (Electric Power Research Institute) .

4. להשקיע באימון ובבניית יכולת

הטכנולוגיה יעילה רק כמו האנשים המשתמשים בה.מערכת הפצה חכמה דורשת מערכות מיומנות חדשות: אנליסטים של נתונים שיכולים לפרש נתונים של AMI לחזות כישלונות טרנספורמטיביים, משגרים שיכולים לפעול מרחוק מתגים אוטומטיים, מומחי אבטחת סייבר שמבינים מערכות בקרה תעשייתיות. לפתח תוכנית אימונים המשלבת תיאוריה בכיתה, תרגילים סימולטור ידיים על סימולטור ידיים, וצללים במהלך פריסות טייסים.

שירותים רבים מוצאים את זה גם חשוב ליצור צוות טרנספורמציה דיגיטלית ייעודי המדווח ל-VP של פעולות, ומבטיח כי הכשרה ושינוי ניהול מקבל תשומת לב המבצעית מתמשכת.ללא זה, אימוץ הופך איטי והפוטנציאל של המערכת נשאר ללא מימוש.

5.העדינות הבין-אופרציה

שום תועלת לא יכולה להרשות לעצמה גישה rip-and-replace לכל טכנולוגיה חדשה.בחר ציוד ותוכנה לדבוק בסטנדרטים פתוחים כגון IEEE 1547-2018 (עבור קישור DER), OpenFMB (אוטובוס מסר חדש), ומודל המידע המשותף (CIM, IEC 61968/61970) מבטיח כי מתג חכם ממוכר יכול לתקשר עם ADMS אחר, וספקי נתונים לא יכולים לדרוש רק מתרגמים סטנדרטיים ללא מתרגמים.

המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) מפרסם מסגרת עבור Smart Grid Interoperability המציעה התייחסות שימושית.FLT:0NIST Smart Grid ProgramveFLT:1 מספק כלים לבדיקה ואימות.

6.הפעלת פרויקטי טייס כדי לאמת וללמוד

לפני ביצוע מיליוני אנשים ברחבי הרשת כולה, להוכיח את הרעיון על מדגם קטן, נציג.בחר שניים או שלושה מזינים שלוכדים תנאים אופייניים - עיר אחת, פרברנית אחת, אחת עם DER קיים, לפרט את טכנולוגיית היעד (למשל, מקטעים אוטומטיים בתוספת רגולציה מתח) ומדד ביצועים נגד נתונים בסיסיים לפחות 6-12 חודשים.

טייסים מזהים גם עלויות נסתרות - הכשרה נוספת, חוזים תמיכה של ספקים, מחסני רישיונות תוכנה - המודיעים מודלים תקציביים עבור פריסות רחבות יותר. הרבה פריסות בקנה מידה גדול מוצלח, כגון תוכנית רשת חכמה של דיוק אנרגיה, החלו עם טייסים מנוהלים בקפידה כי בנה ביטחון פנימי והליכים מעודן.

7.הבטח אבטחת מידע ופרטיות

מערכת הפצה חכמה היא מערכת Cyber-Physal: כל הפרה עלולה לגרום לשחורים, נזק בציוד או חוסר יציבות ברשת.אבטחה חייבת להיבנות מההתחלה, לא מבוכה על אסטרטגיה עמוקה יותר, כולל פלח רשת, בקרת גישה מבוססת תפקידים, הצפנה לכל התקשורת, ו ניטור רציף עבור אנומליות.

פרטיות היא קריטית באותה מידה. AMI אוספת נתוני צריכת משק בית שיכולים לחשוף תבניות דיקור, שימוש באפליקציות, או אפילו מצב בריאותי.יישם מדיניות צמצום נתונים, אנונימיות מידע לניתוח, ולהיות שקוף עם לקוחות לגבי מה הנתונים נאספים וכמה זמן זה מאוחסן.כמה מדינות דורשות כעת שירותים להציע תוכניות ביטול בעלות סבירה.

אתגרים משותפים

עלויות ראשונות גבוהות

שדרוגים תפוצה חכמה דורשים עיכוב הון משמעותי, לעתים קרובות להתחרות עם צרכים אחרים של תשתיות.מייגייט זה על ידי חיפוש מענקים ממשלתיים ו פדרליים - מחלקת האנרגיה של ארה"ב של מדינת החוסן גריידינס ותכנית טריבל פורמולה גרנטs להקצות מיליארדים עבור מודרניזציה.בנוסף למנף את קצבאות מבוסס ביצועים כי תועלת הכנסות לשיפורים אמינות, יצירת תמריץ ישיר להשקיע פריסות שלב מבוזרות על פני מקרים מרובים ומאפשרת הטבות בשלבים מוקדמים של קרנות מאוחר יותר.

המורכבות הטכנולוגית

מספר ההתקנים החדשים, פרוטוקולי התקשורת ופלטפורמות התוכנה יכולים להציף צוותים הנדסיים פנימיים. להימנע ממנע מבעלים של הספק באמצעות סטנדרטים פתוחים. Hire מחוץ למערכת ההסגרה של הפריסה ראשונית, אך להעביר ידע לצוות פנימי באמצעות ביקורות עיצוב משותפות ותיעוד.כלי שימוש רבים גם יוצרים תרשים "אדריכלות היקפית" שממפה את כל ממשקי המערכת, זרימת הנתונים ואבטחתיים - הופך למקור יחיד של אמת לכל התוספת.

התנגדות לשינוי

צוותי שדה שפעלו באופן ידני במשך עשרות שנים עשויים לא לבטוח במתגים אוטומטיים שעלולים לפגוע.הספקים עלולים לשנוא את ממשק ADMS החדש בהתחלה.התנגדות לטיפול באמצעות מעורבות מוקדמת בעיצוב הטייס, תקשורת שקופה על הסיבות לשינויים נחוצים, והמלצות עמיתים ממאמציינים מוקדמים.ייסנו תוכנית "על-משתמש" שבה עובדים מאומנים הופכים לאלוףים מקומיים.

סיפורי הצלחה בעולם

(ב) כמה שירותים כבר לנווט את המעבר עם תוצאות מדידה (FLT:0Southern California אדיסוןFLT:1) תרמה תוכנית אוטומציה ברמת מעגל שהפחיתה את קצב התפוצה של הלקוחות ב -35% בחמש שנים.הם השתמשו בגישה מגובשת, תחילה מעגלים אוטומטיים על בסיסים צבאיים ובתי חולים, ולאחר מכן התרחבה לאזורי מגורים.

קרוב יותר לבית, כלי רכב עירוניים רבים הראו כי אפילו תקציבים קטנים יכולים להניב רווחים גדולים.לדוגמה, עיר של טההאס השתמש בפתרון ADMS שמאוחד ניהול הזנות, אוטומציה הפצה ו- GIS, זמני שיקום ב-45% בתוך שנתיים.

עתיד ההפצה החכמה

המעבר אינו יעד אלא מחזור שיפור מתמשך של טכנולוגיות מתפתחות ישפר עוד יכולות הפצה חכמות (FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית של אינטליגנציה מלאכותית FLT:1 יעבור מגילוי פשוט של אנומליות לתחזוקה חיזוי - חיזוי ימי הפחתת ימים או שבועות מראש.FLT:2Edge מחשוב FLT 3: 3 יעברו ניתוח ובקרה לוגיקה לתקני שדה, צמצום ההסתמכות על שרתים מרכזיים וסימולציות של מערכת ההפעלה:

ההתפתחויות המדיניות יזרזו גם את אימוץ.המסדר של ועדת האנרגיה הפדרלית 2222 מחייב כי כלי הפצה מספקים גישה לשווקים סיטונאיים מצטברים, מה שיחייב שדרוגים בין-יכולת ותקשורת.מדינות כמו ניו יורק, קליפורניה ומסצ'וסטס מאמצים הליכים מודרניזציה רשתיים שקבעו אבני דרך ברורות עבור מ"מ מתקדמים, אוטומציה ושיתוף נתונים.

בטווח הארוך יותר, מערכות הפצה חכמות יפתחו לרשתות אוטונומיות לחלוטין שבהן אלגוריתמי הבקרה מנהלים אספקה, דרישה ואחסון בקצה, עם מפעילי אנוש המספקים החלטות פיקוח אסטרטגי ולא של הרגע-על-ידי-ידי-הנעה שמתחילות את המעבר שלהם היום יהיו ממוקמים הטוב ביותר להוביל את העתיד הזה.

מסקנה

מעבר ממערכות הפצה חכמות מסורתית היא אחת ההשקעות הקריטיות ביותר שיכולה לעשות.זה לא פרויקט טכנולוגיה פשוט - זה דורש תכנון אסטרטגי, מעורבות בעלי מניות זהירה, פיתוח כוח העבודה, ומחויבות איתנה לאבטחת סייבר ובינלאומיות. על ידי ביצוע הפעולות הטובות ביותר המפורטות כאן - החל עם הערכה מקיפה, בניית מפת דרכים בשלב, פיילוט לפני הסקאלה, והשקעה באנשים כמו חומרה - שימושים - יכול באופן משמעותי ביתרונות רשתיים ומימוש באופן משמעותי.

מעבר האנרגיה הוא דרך.מערכות הפצה חכמות הן הבסיס שעליו עתיד חשמל נקי, אמין יותר, ומחיר סביר יותר ייבנה.השאלה אינה אם לעבור, אלא כמה מהר וכמה חכם תעשה זאת.