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风力涡轮机

智能电网:人工智能如何助力当今的能源技术

 

 

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与氧气一样,电网对于现代生活至关重要,但并不总是心灵的顶端——直到问题发生。如今,老化的电网基础设施正在遭受全球严重天气事件的殴打,导致停电威胁到健康、安全和经济活动。同时,其他诸多因素也在给百年老电网带来压力。能源的生产方式瞬息万变,风和太阳能越来越高,煤炭和化石燃料也越来越少。这种转变需要新的流程和管理方式。“谁”也在转移,现在能源不仅由主要能源公司生产,还由众多新的竞争对手和产消者(生产能源的消费者)生产。

 

而且,不仅自然世界变化迅速,技术世界也在在 gallop 上进步。云互联的人工智能 (AI) 技术(如机器学习、数据分析和物联网)正在推动智能电网的发展,能够管理更复杂的发电和配电。这些技术预示着复杂能源生态系统中能够利用这些技术的人的重大机遇。

什么是产消者?

产消者是一个结合“生产者”和“消费者”的拼词。能源产消者通常仍与中央电网保持连接。但是,它们还可以生产甚至存储能源 - 通常使用光伏太阳能电池板和 EV 电池。

 

根据发电量,此能源可用于抵消每月账单,或作为盈余出售给公用事业公司或其他能源分配服务。这种模式可应用于住宅和商业产消者,越来越多的企业将其太阳能电池板和 EV 车队插上电网。

什么是智能电网?

智能电网是一个网络,它将能源分配和数字通信技术集成到电力和数据双向流动中。这使公用事业公司能够优化电力的发电、输送和配电。此外,它还能让消费者从数据讲述的故事中获益,帮助他们通过太阳能电池板和 EV 电池等事物更好地了解他们使用的能量,甚至能生产和存储的能量。

传统电网和智能电网有什么区别?

传统系统与智能电网的主要区别在于能够跨网络双向交换信息,从公用事业公司到消费者,反之亦然。区分智能电网的一些主要功能包括:

  • 技术:人工智能和数字技术支持电网内的所有设备和资产进行通信,从而加强控制和自我监管。
  • 配电:产消者和其他可再生能源(如太阳能或风能)产生的能源可能是间歇性的,而且不均衡。智能电网技术有助于协调、存储和分配来自这些来源的电源,形成稳定可靠的数据流。
  • 生成:智能系统中的预测分析意味着可以预测高需求压力,并分配到多个工厂和子站。
  • 传感器:整个网络的物联网传感器能够帮助企业尽早发现风险,重新分配电力,减少断电,并在没有运营商直接干预的情况下平衡负载。
  • 自我维修和预测维护:传感器也可用于检测机械问题,执行简单的故障排除和维修,仅在必要时通知技术人员,避免任何实际故障
  • 客户选择:更多的能源供应商、合作社和微型发电机可以加入电网,让消费者在能源接收方式上拥有更多的选择。

在智能能源解决方案中应用人工智能:公用事业行业

人工智能是智能电网背后的驱动力,用于评估环境并采取行动,最大限度地实现既定目标。AI 对于整合可再生能源、稳定能源网络以及减少与基础设施不稳定有关的金融风险至关重要。

 

例如,人工智能的自学、适应性和计算能力具有解决可再生能源间歇性问题的巨大潜力。生产和消费高峰的不平衡常常通过“鸭曲线”来表示,会让这些能源源难以控制。在智能电网中使用 AI 将有助于通过重新平衡生产和消耗负载之间的不公平来应对这一挑战。

 

智能电网技术有助于提高公用事业行业活动的透明度和竞争力。智能电网中人工智能和机器学习的一些应用包括: 

  • 敏捷性和韧性:当新的合作伙伴(如合作社和产消者)产生可再生能源时,可再生能源通常是间歇性的、可变的。传感器和自动化可用于识别易受攻击的部分,并通过自动重新路由进行响应 - 在高峰生成期间存储剩余能源,并在流量的差距中重新路由。
  • 更精确的预测:由于消费的变化,公用事业行业面临着广泛的价格变化。 预测分析模型可用于更可靠地预测电力负载和可再生能源生成。通过将高级计量基础架构 (AMI) 的数据与 AI 相结合,预测比传统方法更准确。
  • 更复杂的断电警报:智能电网中的传感器、仪表和传动器网络可以给出“最后的气塞”短信号传输,包括时间和日期,以表明由于部分或完全断电导致断电的损失。此外,人工智能的预测功能和智能仪表的实时数据可以在发生中断之前通知运营者。这些系统甚至可以区分单个、街道和地区的中断。
  • 优化电力产量:在生成阶段使用基于人工智能的传感器网络也可以用于优化功率输出。同样,太阳能也从 AI 工具中受益,通过预测太阳辐射来提高生产力。
  • 改进自动切换:AI 工具预测电网失衡并区分短暂断电和完全停电的能力,很快就可以实现切换协议的自动化。这样,公用事业公司就可以在发生严重损失或中断扩大到其他区域之前,重新路由能源或隔离受影响的区域。这些工具是一种防线,可确保用于隔离和修复故障的基本设备的安全。
  • 更灵活的需求方管理 (DSM):能源需求的峰值使公用事业企业面临巨大压力。在家和办公室使用人工智能和智能仪表有助于调度、计划、执行和监控能源需求的变化,确保提供商能够满足这些需求。如美国所示,这样做可能会对电力使用产生重大影响。 联邦能源监管委员会(Federal Energy Regulatory Commission)发现,通过需求管理,峰值负载可减少多达 150 GW。同样,电力研究所(EPRI)估计到 2030 年,这些智能工具会导致夏季能源高峰减少 175 GW。
  • 提高安全性:网络安全是所有商业部门关注的主要问题。而网络攻击战略的数量和复杂性不断增加,给现有电网和新电网都带来了风险。AI 工具可以通过检测网络攻击功能、恶意软件和入侵以及为电力系统提供网络安全保护来帮助降低此风险。此外,区块链等其他技术还可以提供透明、防篡改的安全系统,以支持新的业务解决方案,尤其是与智能合同相结合时。

在智能能源解决方案中应用人工智能:消费者视角

英国和美国最近的调查显示,客户对公用事业公司的态度不太好。随着能源供应商和产消者的增长,公用事业企业需要利用智能解决方案来培养更好的客户互动和满意度。以下是智能电网技术有助于提高客户满意度的一些方式:

  • 降低成本:借助基于人工智能的智能电网管理和智能仪表,客户能够按小时评估电力使用情况,帮助他们不仅了解使用能量最大的时间和地点,还能提供个性化提示和建议,优化日常日常工作,在高峰期降低使用率。它还有助于产消者管理能耗能生产,并将其销售回电网,从而进一步降低成本。
  • 提高可持续性和透明度:智能电网数据可以帮助客户更清楚地了解能源来源,提高他们的参与度,帮助电网民主化。这有助于他们就能源供应和选择更具可持续性的备选办法提出新的观点
  • 减少中断:如上所述,AI 工具有助于减少中断次数,并减轻其对住宅和商业客户的影响。这意味着消费者的安全性和信心提高,尤其是随着天气事件和记录温度对棕色和其他中断的恐惧。

 

最近,英国分销系统运营商宣布了利用智能仪表数据帮助消费者完善能源管理、优化网络负载和减少碳排放的试点项目。试用可以节省客户数百万英镑,并可能减少来自英国年度碳足迹的数百万吨温室气体排放。这只是智能电网对客户和环境的潜在优势的一个示例。

能源大数据:为什么大数据至关重要

从客户和公用事业公司的角度来看,这些技术不仅能够收集和管理大量不同的重要大数据,而且能够充分利用和了解所有这些数据,并利用这些数据优化电力使用和提供运营信息。大数据是帮助:

  • 通过学习预测和管理间歇性,并平衡来自产消者的大量小投入,更好地整合公用事业企业中的可再生和替代电力。
  • 通过预测停机情况并在短短一秒内重定向资源来保护消费者,而不是在一切崩溃之后。
  • 通过数字学习过去的活动,并利用该集成更好地管理和自动化日常活动,为企业和消费者节省资金。
  • 提供快速、切实可行的洞察,帮助公用事业企业在竞争日益激烈的环境中快速做出有把握的决策。

当今公用事业行业如何为未来的智能电网做好准备

毫无疑问,能源的未来正朝着更加分散、灵活和可持续的电力供应方向发展。但是,我们谈论的全球性行业已经超过一个世纪,并且通常必须依靠不久前的基础设施来满足数十亿人的服务及其快速变化的需求。

 

其他挑战包括复杂的监管变化、产消者的崛起,以及放松管制地区的新初创企业。像任何业务转型和数字化转型之旅一样,要想实现更智能的电网管理,首先要采取一些谨慎的步骤,然后再进入运营阶段。毫无疑问,公用事业行业的技术正在推动和推动这一部门的发展。但是,要发生有意义的变化,公用事业企业需要制定强有力的沟通、客户互动和变更管理计划,包括:

  • 传达智能电网的愿景,并围绕智能电网协调团队和利益相关方
  • 加强对未来变革和机遇的消费者教育
  • 为消费者、产消者和潜在分销合作伙伴提供赢得/赢得的积极性
  • 制定指标,监控智能电网的实施进度和有效性
  • 鉴于智能能源市场的竞争和分散化,请牢记客户体验和客户保留率

 

转型之旅的第一步是与整个企业的团队领导和主题专家进行沟通,打破孤岛墙,找到隐藏在里面的丰富信息。然后,了解如何实施智能技术,推动业务发展。

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