Hiện đại hóa với Các Công nghệ cho Lưới năng lượng Thông minh

Tạo lưới điện đáng tin cậy và hiệu quả hơn với các giải pháp chạy trên cấu trúc Intel®.

Thiết kế một Lưới năng lượng Thông minh hơn và Hiện đại hơn

  • Giá cả tăng, quy định thay đổi và cạnh tranh gia tăng là những động lực thúc đẩy các công ty năng lượng tiến tới hiện đại hóa lưới điện.

  • Lưới điện thông minh cho phép giao tiếp hai chiều giữa các tiện ích và khách hàng, cũng như nâng cao khả năng kiểm soát, phân tích và giám sát kỹ thuật số.

  • Các thành phần và giải pháp dựa trên tiêu chuẩn, an toàn, dễ quản lý là chìa khóa để chuyển đổi thành công sang lưới điện thông minh.

author-image

Bởi

Hiện đại hóa lưới điện—là chuyển đổi từ lưới điện sang lưới điện thông minh được thiết kế trên các giải pháp kỹ thuật số và IoT—là vấn đề làm-hay-bị- đào-thải đối với các công ty tiện ích. Chi phí tăng, tính cạnh tranh tăng mà thiết bị thì lại ngày càng già cỗi, không thể bắt kịp với bối cảnh năng lượng đang thay đổi nhanh chóng ngày nay.

Lưới năng lượng thông minh cung cấp các giải pháp chứng minh cho các thách thức này, nhưng các công ty và kỹ sư vẫn cần thiết để quyết định cách tốt nhất để chuyển đổi. Điều đó yêu cầu đánh giá các công nghệ và thiết bị kỹ thuật số để tìm ra cách kết hợp phù hợp giữa sự tin cậy, bảo mật, khả năng quản lý và độ linh hoạt.

lưới năng lượng Thông minh là gì?

Trong ngành công nghiệp thiết bị điện, sự kết hợp của các lực lượng, bao gồm các thay đổi về quy định và tăng trưởng các nguồn tài nguyên tái tạo, đang dẫn đến việc chuyển đổi nhanh chóng lưới năng lượng sang lưới năng lượng thông minh mới.

Lưới năng lượng thông minh là mạng lưới sản xuất, truyền tải và phân phối năng lượng được tăng cường bởi khả năng điều khiển, giám sát và viễn thông kỹ thuật số. Ngoài việc cung cấp dòng điện theo thời gian thực, hai chiều, công nghệ lưới năng lượng thông minh và các ứng dụng cho phép giao tiếp tự động giữa các tiện ích và người tiêu dùng.

Với hệ thống lưới năng lượng thông minh, tất cả các bên liên quan trong chuỗi điện, từ nhà máy phát điện đến người sử dụng thương mại, công nghiệp và dân cư, có được cái nhìn sâu sắc về cả dòng điện và cơ sở hạ tầng vận chuyển dòng điện.

Để bổ sung trí thông minh cho cơ sở hạ tầng hiện có, các thiết bị và thiết bị kỹ thuật số mới được triển khai một cách chiến lược để bổ sung cho các hệ thống hiện có. Lớp thiết bị kỹ thuật số mới này kết nối tất cả các tài sản—một ví dụ về Internet of Things (IoT) đang hoạt động.

lưới năng lượng Thông minh và IoT

Phong trào IoT là tất cả về việc tích hợp khả năng kết nối vào các máy móc và thiết bị, kết nối các thiết bị đó với mạng thông minh và sử dụng phân tích dữ liệu để trích xuất thông tin chi tiết có ý nghĩa và có thể hành động từ chúng. Đối với IoT lưới năng lượng thông minh, điều này có nghĩa là phân phối trí thông minh tính toán trên toàn bộ cơ sở hạ tầng.

Ví dụ: các công ty sản xuất điện đang nhúng các cảm biến IoT vào các cánh tuabin gió để điều khiển cao độ, vòng quay và chức năng của chúng, phản ứng trong thời gian thực với các điều kiện gió thay đổi. Tương tự như vậy, các hệ thống điều khiển trạm biến áp có thể phản ứng nhanh với các sự kiện và giảm thiểu thời gian ngừng sản xuất liên quan đến rối loạn mạng, tất cả đều không có sự can thiệp của con người.

Giá trị lớn nhất của lưới năng lượng thông minh và các giải pháp IoT là giúp nhận ra tiềm năng của dữ liệu nằm trong cơ sở hạ tầng hiện có, chưa được kết nối. Thông qua giám sát thời gian thực và cơ sở hạ tầng kiểm soát dựa trên công nghệ IoT, các tiện ích có thể thu thập dữ liệu về mọi khía cạnh của chuỗi cung ứng điện.

Sau đó, người vận hành hệ thống có thể sử dụng các phân tích mạnh mẽ, mô hình mô phỏng và các kịch bản giả sử để tạo ra các dự đoán chính xác hơn về nhiều yếu tố, từ trạng thái của lưới năng lượng đến điều kiện thời tiết.

Lợi ích của lưới năng lượng Thông minh

Thông qua phân tích dự đoán, hoạt động chủ động và các tính năng hỗ trợ IoT khác, lưới năng lượng thông minh cho phép các công ty điện lực, nhà vận hành hệ thống lưới năng lượng và kỹ sư:

  • Giảm chi tiêu vốn. Các thiết bị có thể đáp ứng nhu cầu cao điểm mà không lãng phí và có thể phân phối điện theo cách hiệu quả nhất có thể, giảm thiểu chi phí truyền tải và tối ưu hóa mọi thành phần.
  • Quản lý nhu cầu. Với thông tin chi tiết về các mô hình tiêu thụ năng lượng, cũng như các dự đoán dựa trên IoT, các tiện ích có thể cân bằng nhu cầu với nguồn cung và giảm thiểu lãng phí do cung cấp quá mức.
  • Tăng công suất tái tạo. Các thiết bị có thể kết hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo trên bờ và ngoài khơi vào hỗn hợp năng lượng. Có thể khắc phục được các vấn đề như cung cấp không liên tục và sản xuất năng lượng phân tán, nhỏ lẻ trong khi vẫn đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định.
  • Chi phí bảo hành thấp hơn. Sự hiểu biết sâu sắc về mọi tài sản tạo, truyền tải và phân phối điện cho phép chẩn đoán lỗi từ xa, giảm thiểu số lần đến hiện trường và hỗ trợ bảo trì dự đoán nhằm tập trung các nhóm kỹ thuật vào các khu vực cần thiết nhất.
  • Cải thiện sự tuân thủ quy định. Công nghệ lưới năng lượng giúp các công ty điện lực và tiện ích đáp ứng các nghĩa vụ theo quy định để giảm lượng khí thải carbon bằng cách cho phép sử dụng nhiều năng lượng tái tạo hơn; hỗ trợ tạo, truyền tải và phân phối điện hiệu quả hơn; và hỗ trợ tiêu dùng hiệu quả hơn. Ở EU, điều này bao gồm cam kết giảm lượng khí thải xuống còn 54 đến 68% dưới mức của năm 1990 vào năm 2030 và xuống gần 100% dưới mức của năm 2020 vào năm 2050.1
  • Tăng cường sự tham gia của khách hàng. Các công ty điện lực có thể sử dụng thông tin chi tiết để phát triển một bức tranh chính xác về các hình thức sử dụng của khách hàng, từ đó đưa ra các sản phẩm và dịch vụ phù hợp và cạnh tranh hơn. Điều này đặc biệt quan trọng để cạnh tranh trong các thị trường không được quản lý và đáp ứng các mục tiêu tiết kiệm năng lượng trong các thị trường được quản lý.

Intel đang giúp đặt nền móng cho một lưới năng lượng thông minh linh hoạt, hiệu quả thông qua một tập hợp các giải pháp tương thích được thiết kế để tạo điều kiện kết nối, quản lý và bảo mật tất cả các loại thiết bị theo cách nhất quán và có thể mở rộng.

Bốn Yêu cầu Công nghệ

Khi lưới năng lượng chuyển từ analog sang kỹ thuật số, gần như mọi thiết bị và bộ phận của thiết bị sẽ yêu cầu được tích hợp trí thông minh, an toàn, được kết nối với nhau. Sẽ cần một thế hệ máy tính công nghiệp mới, với các cảm biến IoT được kết nối và phân tích dữ liệu tiên tiến, cũng như cơ sở hạ tầng mạng và đám mây hỗ trợ.

Để hoàn thành lời hứa về các dịch vụ lưới năng lượng thông minh, bốn tiêu chí công nghệ rộng rãi phải được đáp ứng: bảo mật, truyền thông, phân tích và khả năng quản lý.

  1. Bảo mật. Lưới điện là những mục tiêu lớn, có giá trị và quan trọng đòi hỏi cách tiếp cận ba chiều để bảo mật—bảo mật phần cứng, bảo mật các ứng dụng và chống lại các mối đe dọa mạng. Các giải pháp bảo mật nhúng, chẳng hạn như Intel® Trusted Execution Technology (Intel® TXT) trong Nền tảng Intel vPro® Cần thiết để bảo vệ tài sản và dữ liệu của lưới năng lượng thông minh.
    Các giải pháp bảo mật đầu-cuối cũng cần thiết để bảo vệ khỏi các cuộc tấn công, phát hiện chúng nhanh nhất có thể và thực hiện các hành động khắc phục ngay lập tức. Ví dụ: các giải pháp bảo mật của Intel giúp cung cấp sự bảo vệ đầu-cuối trên toàn bộ nền tảng IoT với khả năng bảo mật được củng cố nhờ phần cứng và phần mềm tạo ra một chuỗi đáng tin cậy, từ mạng đến đám mây.
    Một phương pháp bổ sung để chống lại các mối đe dọa mạng đang nổi lên là ảo hóa và hợp nhất các hệ thống giám sát và điều khiển lưới năng lượng riêng biệt trên các máy tính công nghiệp tiêu chuẩn dựa trên Intel®. Sau đó, quản lý mối đe dọa có thể được thực hiện trên một nền tảng duy nhất—do đó những nỗ lực bảo mật mạng trở nên đơn giản và mạnh mẽ hơn.
  2. Truyền thông. Truyền thông lưới năng lượng thông minh liên quan đến việc các thiết bị và hệ thống được kết nối với nhau chia sẻ thông tin với nhau. Các giao thức khác nhau, từ 2G đến WAN, là cần thiết để truyền dữ liệu trong mạng cục bộ và bên ngoài đến một vị trí trung tâm. Điều này đòi hỏi các khuôn khổ chung, dựa trên các tiêu chuẩn công nghiệp mở, vì vậy các nhà vận hành hệ thống lưới năng lượng có thể đảm bảo kết nối tương thích mà không ràng buộc hệ sinh thái lưới năng lượng của họ với giải pháp của một công ty.
  3. Phân tích. Lưới năng lượng thông minh cung cấp hàng triệu điểm dữ liệu mang lại cơ hội để tìm hiểu thông tin chi tiết và cải tiến. Việc thu thập và phân tích khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian thực đòi hỏi phải có một công nghệ lưới năng lượng thông minh tiên tiến. Máy chủ dựa trên bộ xử lý Intel® Xeon® có thể cung cấp sức mạnh cho các tác vụ này với khả năng phân tích trong bộ nhớ giúp mở khóa thông tin chi tiết trong vài giây.
    • Khả năng hiển thị theo thời gian thực đối với các hoạt động có thể hỗ trợ lập kế hoạch bảo trì hiệu quả hơn.
    • Phân tích dự đoán có thể cho phép lập kế hoạch phát điện và cân bằng tải chính xác hơn.
    • Các mô hình mô phỏng có thể giúp các nhà máy năng lượng tái tạo dự đoán tốt hơn nhu cầu năng lượng, yếu tố điều kiện thời tiết và tối ưu hóa công suất.
    • Việc tối ưu hóa theo thời gian thực của nhà khai thác dịch vụ phân phối, nhà khai thác dịch vụ truyền tải và các tiện ích tích hợp theo chiều dọc có thể giải quyết các vấn đề như điện áp dịch vụ và pha của trạm biến áp, do đó cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.
  4. Khả năng quản lý. Khả năng quản lý bao gồm ba lĩnh vực chính: thiết bị, phần mềm và bảo mật. Đặc biệt khi tài sản bị phân tán về mặt địa lý hoặc khó tiếp cận, khả năng chẩn đoán, điều khiển và sửa chữa từ xa có thể làm tăng đáng kể tính khả dụng của thiết bị và giảm chi phí.
    Ban đầu được thiết kế cho dòng điện một chiều từ các máy phát điện tập trung, các lưới năng lượng giờ đây phải quản lý dòng điện hai chiều phi tập trung bao gồm năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng phân tán cao khác. Các hệ thống máy tính công nghiệp và IoT dựa trên Intel® cung cấp các chức năng giám sát và điều khiển hiệu quả cho biên lưới điện.
    Môi trường thực thi được ảo hóa là một giải pháp quản lý khác có thể cho phép các nhà phát triển cô lập các khối lượng công việc khác nhau, chạy nhiều hệ điều hành và ngăn chúng can thiệp vào nhau—điều này bảo vệ hàng triệu dòng mã máy tính và cải thiện độ tin cậy của hệ thống điều khiển.

Đảm bảo Khả năng Tương thích trên Các Giải pháp Lưới năng lượng

Khi các thiết bị chuyển sang lưới năng lượng thông minh, chúng cần duy trì tính linh hoạt và khả năng tương thích trên các triển khai mới và cũ. Các giải pháp lưới năng lượng thông minh được hỗ trợ bởi cấu trúc Intel® tiêu chuẩn hóa tương thích với một loạt các ứng dụng phần mềm, có thể giúp các công ty tránh bị khóa và di chuyển ứng dụng từ giải pháp phần cứng này sang giải pháp phần cứng khác mà không bị chậm trễ do tốn kém.

Không ngừng Đổi mới Các Giải pháp Lưới điện

Intel đang giúp đặt nền móng cho một lưới năng lượng thông minh linh hoạt, hiệu quả thông qua một tập hợp các giải pháp tương thích được thiết kế để tạo điều kiện kết nối, quản lý và bảo mật tất cả các loại thiết bị theo cách nhất quán và có thể mở rộng. Khung có các tính năng cơ bản, được cung cấp bởi các thành phần từ Intel và các đối tác hệ sinh thái, giải quyết vấn đề kết nối, khả năng quản lý và bảo mật.

Thông tin Sản phẩm và Hiệu năng