Як і кисень, електромережа має важливе значення для сучасного життя, але не завжди є вершиною розуму, поки не виникнуть проблеми. Сьогодні старіюча мережева інфраструктура бореться з важкими погодними подіями по всьому світу, що призводить до відключення електроенергії, які загрожують здоров'ю, безпеці та економічній діяльності. У той же час, ряд інших факторів також чинять тиск на вікові сітки. Спосіб виробництва енергії швидко змінюється — більше вітру та сонця, менше вугілля та викопного палива. Цей зсув вимагає нових процесів і способів управління. «Хто» також зміщується, з енергією, яку зараз виробляють не тільки великі енергетичні компанії, а й безліч нових конкурентів і просумерів (споживачів, які виробляють енергію).

І не тільки природний світ швидко змінюється, але й технологічний світ просувається і на галопі. Хмарні технології штучного інтелекту (ШІ), такі як машинне навчання, аналітика даних та Інтернет речей (IoT), сприяють розвитку розумних мереж, здатних керувати набагато складнішим виробництвом та розподілом електроенергії. Ці технології свідчать про значні можливості для тих у складній енергетичній екосистемі, які здатні їх упрягати.

Що таке просумер?

Prosumer — це слово портманто, що поєднує в собі «виробник» і «споживач». Енергосистеми, як правило, залишаються підключеними до центральної мережі. Однак вони також здатні виробляти і навіть зберігати енергію — як правило, з фотоелектричними сонячними панелями та акумуляторами EV.

Залежно від обсягу виробленої енергії, ця енергія може бути використана або для компенсації щомісячних рахунків, або бути проданою як надлишок комунальним компаніям або іншим службам розподілу енергії. Ця модель може бути застосована як для житлових, так і для комерційних просумерів, зі зростаючою кількістю компаній, що підключають свої сонячні панелі та EV флоти в мережу.

Що таке розумна сітка?

Інтелектуальна мережа – це мережа, яка інтегрує технологію розподілу енергії та цифрових комунікацій у двосторонній потік електроенергії та даних. Це дозволяє комунальним підприємствам оптимізувати генерацію, передачу та розподіл електроенергії. А також дозволяє споживачам отримувати вигоду від історій, які розповідають усі ці дані, допомагаючи їм краще зрозуміти енергію, яку вони використовують, і навіть енергію, яку вони виробляють та зберігають через такі речі, як сонячні панелі та акумулятори EV.

У чому різниця між традиційною сіткою та розумною сіткою?

Основна відмінність традиційних систем від розумних мереж полягає в можливості обміну інформацією в обох напрямках по всій мережі, від комунальних підприємств до споживачів і навпаки. Деякі з верхніх функцій, які розрізняють інтелектуальні мережі, включають в себе:

• Технології: ШІ, хмарні та цифрові технології дозволяють всім пристроям та активам у мережі спілкуватися, підтримуючи кращий контроль та саморегулювання.
• Розподіл: Енергія, вироблена прошумерами та іншими відновлюваними джерелами енергії, такими як сонячна або вітрова, може бути переривчастою та нерівномірною. Розумні мережеві технології допомагають координувати, зберігати та розподіляти енергію з таких джерел у стійкий і надійний потік.
• Генерація: Прогнозна аналітика в інтелектуальних системах означає, що штами з високим попитом можна прогнозувати і розподіляти на кілька заводів і підстанцій.
• Датчики: датчики IoT по всій мережі можуть допомогти виявити ризик на ранній стадії, перерозподілити потужність для зменшення відключень і допомогти збалансувати навантаження без прямого втручання операторів.
• Самостійний ремонт і прогнозне технічне обслуговування: Датчики також можуть бути використані для виявлення механічних проблем і зробити просте усунення несправностей і ремонту, сповіщаючи техніків тільки в разі необхідності, перш ніж що-небудь насправді зламається.
• Вибір клієнта: Більше постачальників енергії, кооперативів і мікрогенераторів можуть приєднатися до мережі, що дозволяє споживачам мати більше вибору в тому, як вони отримують енергію.

Застосування ШІ в рішеннях розумної енергетики: перспектива сектора комунальних послуг

Штучний інтелект є рушійним «інтелектуальним агентом» за смарт-сітками — оцінюючи навколишнє середовище та вживаючи заходів, щоб максимізувати задану мету. AI є фундаментальним для інтеграції відновлюваної енергетики, стабілізації енергетичних мереж та зниження фінансових ризиків, пов'язаних з нестабільністю в інфраструктурі.

Наприклад, можливості самонавчання, адаптивності та розрахунку ШІ мають значний потенціал для вирішення переривчастого характеру відновлюваної енергії. Дисбаланс піків виробництва і споживання часто представлений через «криву качки» і може зробити ці джерела енергії важкими для контролю. Використання ШІ в інтелектуальних мережах допоможе вирішити цю проблему шляхом перебалансування між виробничими та споживчими навантаженнями.

Розумні мережеві технології допомагають зробити діяльність комунальної сфери більш прозорою та конкурентоспроможною. Деякі застосунки ШІ та машинного навчання в інтелектуальних мережах включають:

• Гнучкість і стійкість: коли відновлювана енергія генерується новими партнерами, такими як кооперативи та просумери, вона часто є переривчастою та змінною. Датчики та автоматика можуть бути використані для визначення частин мережі, які є вразливими та реагують за допомогою автоматизованого перенаправлення — зберігання надлишкової енергії під час пікової генерації та переведення її під час розривів у потоці.
• Більш точне прогнозування: сектор комунальних послуг стикається з широкою мінливістю цін через зміни у споживанні. Моделі прогнозної аналітики можуть бути використані для більш надійного прогнозування енергетичних навантажень та генерації відновлюваної енергії. Об'єднавши дані з розширеної інфраструктури вимірювання (AMI) з ШІ, прогнози є більш точними, ніж традиційні підходи.
• Більш складні попередження про відключення: Мережа датчиків, лічильників і виконавчих механізмів в смарт-мережі може дати «останній газ» коротку передачу сигналу, включаючи час і дату, щоб вказати втрату електроенергії через часткові або повні відключення. Крім того, прогнозні можливості штучного інтелекту та дані розумних лічильників у режимі реального часу можуть сповіщати операторів про перебої безпосередньо перед тим, як вони відбудуться. Ці системи можуть навіть розрізняти окремі, вуличні та зональні перебої.
• Оптимізований вихід електроенергії: Використання сенсорних мереж на основі ШІ на етапах генерації також може бути використано для оптимізації потужності. Подібним чином сонячна енергія також отримує переваги від інструментів штучного інтелекту для підвищення продуктивності за рахунок прогнозування сонячного випромінювання.
• Покращена автоматизована комутація: Можливість інструментів штучного інтелекту прогнозувати дисбаланси мережі та розрізняти коротке переривання живлення та повний збій, незабаром дозволить автоматизувати комутаційні протоколи. Це дозволить комунальним підприємствам перепрофілювати енергію або ізолювати уражені ділянки до того, як виникнуть серйозні пошкодження або перебої розширюються на інші області. Ці інструменти є лінією захисту, яка забезпечує безпеку необхідного обладнання, що використовується для ізоляції та ремонту несправностей.
• Більш гнучке управління на стороні попиту (DSM): Піки з енергоспоживанням ставлять комунальні підприємства під великий штам. Використання штучного інтелекту та розумних лічильників у будинках та офісах може допомогти з плануванням, плануванням, виконанням та моніторингом змін попиту на енергію, щоб гарантувати, що постачальники можуть їх задовольнити. Це може мати великий вплив на використання електроенергії, як показано в США. Федеральна комісія з регулювання енергетики, яка виявила, що пікові навантаження можуть бути знижені до 150 ГВт за рахунок управління попитом. Аналогічно, Науково-дослідний інститут електроенергетики (EPRI) оцінив, що ці розумні інструменти можуть призвести до зменшення літніх енергетичних піків на 175 ГВт до 2030 року.
• Підвищення безпеки: Кібербезпека є ключовою проблемою для всіх секторів бізнесу. І все більша кількість і складність стратегій кібератак представляє ризик як для існуючих, так і для нових електричних мереж. Інструменти ШІ можуть допомогти знизити цей ризик, виявляючи функції мережевої атаки, шкідливе програмне забезпечення та вторгнення, а також забезпечуючи захист мережевої безпеки для енергосистем. Крім того, інші технології, такі як блокчейн, можуть забезпечити прозорі, захищені від злому системи, які дозволяють створювати нові бізнес-рішення, особливо в поєднанні з смарт-контрактами.

Застосування штучного інтелекту в розумних енергетичних рішеннях: споживча перспектива

Останні опитування з Великої Британії та США показують менш велике ставлення клієнтів до комунальних підприємств. З ростом постачальників енергії та постачальників комунальних послуг компаніям потрібно буде використовувати розумні рішення, щоб допомогти підвищити залученість та задоволення клієнтів. Нижче наведено деякі способи, за допомогою яких технології розумних енергосистем можуть допомогти підвищити задоволеність клієнтів:

• Низькі витрати: управління інтелектуальними мережами на основі ШІ та інтелектуальний облік дозволяють клієнтам отримувати погодинні оцінки використання енергії, допомагаючи їм не тільки бачити, коли і де вони використовують найбільше енергії, але пропонуючи персоналізовані поради та пропозиції щодо оптимізації своїх типових щоденних процедур, щоб зменшити використання в піковий час. Це також допомагає просумерам управляти виробництвом енергії, яка може бути продана назад в мережу, щоб знизити витрати ще більше.
• Покращення стійкості та прозорості: дані Smart grid можуть допомогти клієнтам краще зрозуміти, звідки йде їхня енергія, збільшити їхню залученість та допомогти демократизувати мережу. Це може допомогти їм дати нові перспективи щодо енергозабезпечення та можливості вибору більш стійких варіантів.
• Менше відключень: Як зазначалося, інструменти штучного інтелекту можуть допомогти зменшити кількість відключень і пом'якшити їх вплив як для житлових, так і комерційних клієнтів. Це означає підвищення рівня безпеки та довіри до споживачів, особливо коли погодні події та рекордні температури призводять до побоювань браузерів та інших збоїв.

Нещодавно оператор системи розподілу Великобританії анонсував пілотний проєкт із використання даних розумних лічильників, щоб допомогти споживачам покращити управління енергією, оптимізувати мережеві навантаження та зменшити викиди вуглецю. Суд може заощадити клієнтам мільйони фунтів і потенційно зменшити мільйони тонн викидів парникових газів від щорічного вуглецевого сліду Великобританії. Це лише один із прикладів потенційних переваг розумних мереж для клієнтів та навколишнього середовища.

Великі дані в енергетиці: чому це має значення

З точки зору як клієнтів, так і комунальних компаній, це не просто здатність цих технологій збирати і управляти великими і розрізненими обсягами великих даних, що має значення - це можливість використовувати і розуміти всі ці дані і використовувати їх для оптимізації використання електроенергії та інформування операцій. Big Data є ключем до допомоги:

• Краще інтегруйте відновлювану та альтернативну енергетику в комунальні компанії, навчаючись прогнозувати та управляти переривками, а також збалансувати безліч невеликих ресурсів від гравців просумерів.
• Захистіть споживачів, передбачаючи перебої та перенаправлення ресурсів за частку секунди, а не після того, як все зникло.
• Заощаджуйте гроші як компаніям, так і споживачам, навчаючись у цифровому вигляді на минулих заняттях та використовуючи їх для кращого управління та автоматизації повсякденних дій.
• Надати швидкі та ефективні аналітичні дані, які дозволяють комунальним компаніям приймати впевнені та швидкі рішення в умовах зростаючої конкуренції.

Як сьогодні комунальна галузь готується до розумної енергосистеми майбутнього

Немає жодного питання, що майбутнє енергетики рухається до більш децентралізованого, гнучкого та сталого забезпечення влади. Але ми говоримо про глобальну індустрію, якій понад століття — і часто доводиться покладатися на інфраструктури майже з тієї давнини, щоб обслуговувати мільярди людей та їхні швидко мінливі вимоги.

Інші виклики включають складні регуляторні зміни, зростання просумерів і нові стартапи, що з'являються в дерегульованих регіонах. Як і будь-яка подорож бізнесу та цифрової трансформації, перехід до більш розумного управління енергосистемою починається з кількох обережних кроків, перш ніж розбитися на пробіг. Галузеві технології комунальних підприємств, безсумнівно, забезпечують розвиток цього сектору. Однак для суттєвих змін комунальним компаніям потрібно буде налагодити міцну комунікацію, залучення клієнтів та плани управління змінами, зокрема:

• Комунікація бачення розумної енергосистеми та узгодження команд та зацікавлених сторін навколо неї
• Зміцнення споживчої освіти про зміни та можливості прийти
• Забезпечення мотивації до виграшу/виграшу для споживачів, просумерів та партнерів з розподілу потенціалу
• Розробка метрик для моніторингу прогресу у впровадженні та ефективності інтелектуальних мереж
• Усвідомлюючи клієнтський досвід та утримання клієнтів, враховуючи додаткову конкуренцію та децентралізацію ринку розумної енергетики

Перший крок на шляху - це спілкування з керівниками команд і профільними фахівцями по всьому вашому бізнесу, розбиття стін силосу і пошук багатства інформації, яка часто ховається всередині. Потім подивіться, як ви можете впровадити розумні технології, щоб просунути свій бізнес вперед.