受到新的市場法規(guī)、市場結構和國際能源轉(zhuǎn)型潮流的影響。為確保能源的可持續(xù)發(fā)展成為了如今政治、經(jīng)濟和社會的當務之急。在當前和未來技術發(fā)展的鼎力支持下，智能電網(wǎng)將更好地幫助企業(yè)滿足不斷增長的需求，提高供電的可靠性和質(zhì)量，改進能源效率并將低碳能源整合到電網(wǎng)中。

 

　　本文從行業(yè)標準角度探討了智能電網(wǎng)的開發(fā)環(huán)境，以及互聯(lián)互通的新智能電網(wǎng)如何被視為物聯(lián)網(wǎng)的良好典范進行闡述。

 

　　我們所熟知的英特爾

 

　　英特爾公司是世界上第二大的半導體公司，也是第一家推出x86架構處理器的公司，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉，以“集成電子”（IntegratedElectronics）之名在將高端芯片設計能力與領導業(yè)界的制造能力結合在一起。英特爾也有開發(fā)主板芯片組、網(wǎng)卡、閃存、繪圖芯片、嵌入式處理器，與對通信與運算相關的產(chǎn)品等。

 

　　在1990年代時，英特爾在新的微處理器設計上做了相當大的投資，培養(yǎng)出快速崛起的PC工業(yè)。在這段期間，英特爾成為PC微處理器的供應領導者，而且占領著主導的市場地位，就像是微軟公司一樣支配著PC工業(yè)的發(fā)展方向。

 

　　瞬息萬變的環(huán)境

 

　　但同時，隨著英特爾的主要競爭對手AMD，NVIDIA，Samsung及TSMC的快速發(fā)展，不斷的擠壓其原來的市場優(yōu)勢。英特爾也將其企業(yè)的價值鏈拓展到了其他行業(yè)；其中，能源行業(yè)的數(shù)據(jù)能源管理與物聯(lián)網(wǎng)成為了英特爾下一個亟需征服的領域。

 

　　根據(jù)英特爾的物聯(lián)網(wǎng)白皮書中所提及的，隨著低碳技術的采用，能源系統(tǒng)正經(jīng)歷著從需求驅(qū)動到供應依賴型的轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)已經(jīng)從本質(zhì)上開始進行轉(zhuǎn)變：

 

　　1.可再生能源的影響

 

　　隨著太陽能，陸上與海上風電，生物質(zhì)能，熱電聯(lián)產(chǎn)等一系列的可持續(xù)能源接入電網(wǎng)，這種不可預測的間歇供電需求的增長正在打亂微妙的供需關系平衡，給如今的用電限制和需求響應能力帶來了新的壓力。間歇供電需求的增長也意味著，某些電網(wǎng)區(qū)域在一天中特定時間所吸收的可再生能源發(fā)電量可能會大于其實際消耗量。

 

　　2.生產(chǎn)消費者去中心化現(xiàn)象

 

　　電網(wǎng)系統(tǒng)運營商和公用事業(yè)企業(yè)正在失去其能源生產(chǎn)的壟斷地位。傳統(tǒng)的住宅、商業(yè)或工業(yè)級的能源消費者，如今也逐漸滲透到發(fā)電環(huán)節(jié)，挑戰(zhàn)著從發(fā)電者到消費者的舊單向關系。無論是使用太陽能電池板給一個家庭供暖，還是使用商業(yè)風電場給整個超市供電，生產(chǎn)消費者都在創(chuàng)造一個由出于經(jīng)濟動機的實體組成的金字塔，這些實體運營或擁有一個包含發(fā)電負荷甚至能量存儲的電力系統(tǒng)。

 

　　因此，傳統(tǒng)的整體電網(wǎng)正在變?yōu)橐幌盗谢ヂ?lián)系統(tǒng)，包括超高壓電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)和乃至微電網(wǎng)。隨著電動車和混合動力車的融入，電網(wǎng)的邊界將變得更加模糊。

 

　　智能電網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)的實際應用

 

　　從根本上說，智能電網(wǎng)是一種通過數(shù)字化控制、監(jiān)控和通信能力增強的發(fā)電、輸電和配電網(wǎng)絡。除了提供實時、雙向的電力流之外，智能電網(wǎng)還支持自動化的雙向信息流。為了給現(xiàn)有基礎架構增加智能特性，需要戰(zhàn)略性部署新的數(shù)字設備和裝置，這種新的數(shù)字設備層能夠?qū)⑵浞Q為‘能耗互聯(lián)網(wǎng)’。并從設備中提取有價值、切實可用的數(shù)據(jù)進行分析。物聯(lián)網(wǎng)的真正價值在于它能夠使無關聯(lián)的現(xiàn)有基礎架構中的數(shù)據(jù)發(fā)揮價值，收集關于電力供應鏈每個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)運營商可以使用強大的分析、仿真模型和假設場景更準確地預測從電網(wǎng)狀態(tài)到天氣條件的各種因素對其產(chǎn)生的影響。

 

　　與負荷預測分析相關的可能性和從被動運營到主動運營的轉(zhuǎn)變是智能電網(wǎng)最典型、最重要的特性之一。它可幫助電力公司和電網(wǎng)系統(tǒng)運營商：

 

　　降低資本支出。通過智能電網(wǎng)，可更準確地匹配整個電網(wǎng)的供應和需求。公用事業(yè)企業(yè)可以通過負荷預測減少不必要的發(fā)電容量，滿足高峰需求，并確保最高效的分配方案，從而最大限度降低傳輸成本并獲取運營的最優(yōu)解。

 

　　管理需求。借助對消費模式的精細了解和更精確的預測能力，企業(yè)可以實施更多的節(jié)能計劃，包括需求響應、時段使用費和動態(tài)定價。這可幫助平衡供需，最大限度減少過度配置基本負載或峰值負載所導致的浪費。

 

　　提高可再生能力。能源結構中可納入更多的陸上和海上可再生能源發(fā)電。公用事業(yè)企業(yè)能夠更有效地響應大規(guī)?？稍偕茉吹拈g歇性問題和較小規(guī)模的分布式發(fā)電，同時仍確保供應安全。

 

　　降低維護成本。通過數(shù)據(jù)監(jiān)控各種發(fā)電、輸電和配電資產(chǎn)的活動可幫助企業(yè)執(zhí)行遠程故障診斷，最大限度減少現(xiàn)場訪問，提高預測維護能力，從而更高效地提供技術支持，使工程團隊專注于專業(yè)領域。

 

　　增強客戶參與。由于在放開管制的市場中競爭，并滿足特定監(jiān)管市場的節(jié)能目標，電力企業(yè)可以利用洞察來準確地了解客戶的使用模式，從而提供更有針對性、更有競爭力的產(chǎn)品和服務。

 

　　技術路線

 

　　隨著電網(wǎng)從模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)變，幾乎每一個設備和設備部件都需要內(nèi)置安全且互聯(lián)的智能特性。此外，還需要對支持性的云和網(wǎng)絡基礎架構進行增強，以保護數(shù)據(jù)，管理設備并執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。

 

　　若要實現(xiàn)智能電網(wǎng)的承諾，必須滿足四大技術標準：

 

　　1.安全性

 

　　安全性是關鍵：如果不具備安全性，智能電網(wǎng)將和所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡一樣，無法正常工作。電網(wǎng)是需要提供保護以防范網(wǎng)絡威脅的重要目標。作為一個大型分布式和互聯(lián)系統(tǒng)，智能電網(wǎng)成為了一個非常大的攻擊面，對關鍵元件的任何成功攻擊都會危害電網(wǎng)安全，導致整個系統(tǒng)斷電。

 

　　保護智能電網(wǎng)所需的網(wǎng)絡安全技術和最佳實踐包括：防病毒、防火墻、入侵防御系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全設計，深度防護和系統(tǒng)強化。

 

　　此外，應對更復雜的高級持續(xù)性威脅（APT）需要先進的網(wǎng)絡安全技術，包括安全信息和事件管理（SIEM）系統(tǒng)、應用白名單和嵌入在處理器級別的安全功能等。

 

　　2.通信

 

　　和任何其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡一樣，智能電網(wǎng)的最終成功取決于各個設備和系統(tǒng)安全、可靠地互聯(lián)并相互共享信息的能力。

 

　　在智能電網(wǎng)中，通信分為兩類：在相對封閉的環(huán)境（如家庭局域網(wǎng)絡或工業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡）中傳輸數(shù)據(jù)所需的協(xié)議；從外部將數(shù)據(jù)傳輸回中心位置所需的協(xié)議。這將涉及各種協(xié)議，包括2G、3G、LTE、5G、LTN 和 WAN，并需要專業(yè)電信服務提供商、硬件和軟件公司的參與。

 

　　這需要基于開放行業(yè)標準的通用框架，以便電網(wǎng)系統(tǒng)運營商無需將其電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)與一家公司的解決方案相關聯(lián)便可確保可互操作的連接性。

 

　　3.分析

 

　　電網(wǎng)中可收集各種數(shù)據(jù)進行分析，包括可提高維護計劃效率的實時運營可視化，以及可實現(xiàn)更精準發(fā)電計劃和負載平衡的預測分析。從這些數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點中獲取切實可行的信息。

 

　　在能源生產(chǎn)中，可再生能源電廠可使用計算密集型仿真模型來更準確的預測能源需求，考慮天氣條件并優(yōu)化容量。例如，分析風型可預測可能的發(fā)電量，在高風速運行下何時能完全切斷發(fā)電。這些信息可用來解決間歇性問題并減少旋轉(zhuǎn)備用。同樣，分析可幫助配電服務運營商（DSO）、輸電服務運營商（TSO） 和垂直整合的公用事業(yè)企業(yè)，實時優(yōu)化變電站的供電電壓和相機，從而提高能源效率。

 

　　隨著電網(wǎng)的復雜性不斷增加，公用事業(yè)運營商將需要分布在整個電網(wǎng)中的智能電表來做出直接影響運營效率的實時決策。這種分布式智能及其支持的機器對機器通信對于提高未來智能電網(wǎng)的能力至關重要。

 

　　4.可管理性

 

　　有了延伸數(shù)千公里的智能電網(wǎng)基礎架構、最終用戶場所的各種設備（包括大型渦輪機和智能電表等）以及涵蓋各種軟件和硬件類型的技術，設備和通信的可管理性是打造成功智能電網(wǎng)的第四個關鍵要素?？晒芾硇院w三大領域：設備、軟件和安全性，并且可以一直延伸到管理現(xiàn)場員工的移動電腦和平板電腦的升級和維修上。

 

　　遠程診斷、控制和維修能力可顯著提高設備可用性，提升維護和運營效率，特別是當資產(chǎn)分散在各地或難以訪問時（比如在地下、水下時）。

 

　　數(shù)據(jù)模型還必須反映出復雜技術和運營挑戰(zhàn)的難題。虛擬化執(zhí)行環(huán)境可幫助開發(fā)人員隔離不同的工作負載，運行多個操作系統(tǒng)并防止它們之間互相干擾，從而保護數(shù)百萬行計算代碼并提高控制系統(tǒng)可靠性。

 

　　最后，使用內(nèi)建到計算系統(tǒng)中的基于硬件的安全特性可創(chuàng)造一個可信執(zhí)行環(huán)境，這個環(huán)境中只能添加經(jīng)過驗證的軟件，以防止黑客在控制網(wǎng)絡中執(zhí)行惡意軟件，避免造成安全問題。