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​无处不在的能源

未来我们将如何分享能源?

一位女性坐在一张绿色的椅子上,看着人们的UI屏幕,交流着能量分享。在她身后的建筑采用不同的能量收集解决方案,无人机在顶部充电。
电力供应紧张的世纪难题原来还可以这么解决

电力供应紧张的世纪难题原来还可以这么解决

能源共享必须成为弹性能源结构的一部分(该弹性能源结构可以保证我们的安全。它不仅连接电力,还将我们彼此联系在一起),这一点将变得越来越重要,因为极端天气不断给电网带来压力,导致能源中断变得更加普遍。此外,我们还会因为世界逐步转向可再生能源而面临挑战。麦肯锡预测,到2030年,欧洲的电力需求将以每年3%左右的速度增长,这将给现有系统带来新的压力。

随着时间的推移,我们将不再只是消耗能源,还将创造和分享能源。为了实现这一目标,我们需要建立一个系统,欢迎新的公司参与到发电和配电的价值链中,并增强整个价值链的灵活性,从而释放新的机会。通过分散电网并将其与单一的智能通信网络连接,我们可以改变现有的电力设置,以支持数字化转型。

现在是时候在电网关系中建立双向价值链了,让电力在多个地点生产、存储和共享。

目前,本地生产的电力将馈入公共电网(我们的主要电力来源)。

然而,分散模式将允许各地区在需要时(包括在停电期间和电网面临严重压力时)使用本地生产或储存的能源。

人工智能(AI)和无线网络可以预测和预见问题,因此可以做出合理决策,比如连接存储系统以实现灵活的能源共享。

减少对集中式电网的依赖,意味着通过智能电网和安全通信网络实现更好的危机响应和日常适应性。

共同努力是共享能源的关键。政府和政策制定者应该简化流程,消除电网转型障碍。他们还应该允许不同的利益相关者进入能源市场。

以电动汽车行业为例:在一些地方,充电基础设施的增长速度慢,是因为缺乏激励措施。这些激励措施可以帮助解决电力输配费率居高不下的问题。

不同的行业需要合作。电力公用事业部门可以利用信息通信技术(ICT)来改善业务运营,并使电网更具耐用性。

这些努力符合联合国可持续发展目标9。该目标旨在创建强大的基础设施,鼓励包容性产业增长并促进创新。

电信网络:尚未开发的能源结构

根据IHS Markit Global Power and Renewables Service公司的数据,2021年,全球4%的人口经历了停电,其中一些较大的能源中断事故发生在中国和美国。2019年,加利福尼亚州为防止能源基础设施引发野火而实施的公共安全停电等战略,也将应用于全球各地。

由于天气变冷干扰电力基础设施,水电供应发生中断,能源危机管理将面临新的紧迫性。建设防风雨的集中式系统以“加固”电网,这种传统方式可能需要10年时间来部署,不仅要耗费数十亿美元,而且仍然管理僵化,预备不足。

2021年,全球4%的人口遭遇了停电。

2021年,全球4%的人口遭遇了停电。

但情况本不需要这样。想象一下这样的场景:你正待在家中,收到一条消息,说你所在的城镇即将发生集中停电。你查看家里的数字能源界面,看到本地存储了多少电力,这些电力是你自己家和邻居家产生的电力。你可以看到还剩下多少小时的电力,以及如何优化其使用,而系统则会优先考虑该地区的紧急和关键服务,将你的一些电力供应给医院或消防和救援服务。很快,能源系统将使用安全的无线网络来实时共享关键数据。

在这种场景下,除了你的家,还有哪里可以储存本地能源呢?在许多国家/地区,相关部门会要求ICT行业在电信站点设置备用电源,以便在停电期间提供连接服务,特别是针对应急服务。具有智能远程连接的ICT站点,可以很容易地使用电池运行,而输电系统运营商(TSO),可以在稳定电网的频率或电压水平方面得到支持。

“智能能源系统管理需要智能移动网络。人工智能将管理能源分配,帮助预见问题并减轻停电的影响。人工智能工作迅捷,能够做出确保社会安全运转的决策。”

Fredrik Jejdling

爱立信全球执行副总裁兼网络业务部总经理

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ICT行业和能源行业之间的深入合作将加强双方的实力,同时确保在紧急情况下,或是没有电力或网络连接的情况下,没有人会孤立无援。

ICT行业有机会与能源相关的资产进行更广泛的互联,可以利用这些资产为消费者加强能源的弹性和可靠性。很快,房主就可以选择将电动汽车的部分能源用于家中的另一项功能。随着这种新的变化的出现,监管机构将需要赋予多个利益相关者从电力中获得新收入流的能力,包括消费者。

驱动电网转型的因素是什么?

以不同方式获取能源的努力影响着发电、输电和配电。电网的变化根源在于:

  • 发电脱碳以减少温室气体排放,这意味着将有更多的电力产生并储存在当前的系统中
  • 分散化,能源市场将从多个点运行,发电和配电将是双向的
  • 数字化,这将是这种新的多点设置的基础。这种新的多点设置是一种智能电网解决方案,由人们对于准确和广泛的数据点的需求所驱动

 

实现无化石能源的目标正在推动世界转向太阳能光伏和基于风能的解决方案。麦肯锡预测,到2030年,这两种方法有望提供欧洲60%的能源容量。然而,这两种发电是间歇性的,受自然条件变化的影响,这使得对于它们的管理变得更加复杂。

随着这些间歇性电力能源被引入电网,输电系统运营商(TSO)将需要确保电力频率保持稳定。

鉴于这一新的挑战,能源基础设施有了提供智能通信服务的需求,以帮助减轻停电和限电的影响。例如,如果部署了支持长时间供电的电池解决方案,那么它们可以在用电需求低的时候充电或断开与发电源的连接,并在高峰时段离网使用电池运行,甚至可能充当电网的临时发电源。这可以通过安全的移动网络实现。

随时随地到来的能源

在欧盟的许多国家,房主利用太阳能发电已经成为一种常态。这种情况已经持续了多年。房主通过将能源卖给公用事业公司来抵消能源账单,让“消费者”成为“产消者”。然而,这在全球范围内并不普遍,而且它没有用上分散化的优势,比如本地存储、能源共享和自治。

随着个人发电成为全球主流,个人风能和太阳能发电将成为每座建筑的一部分,TSO确保稳定电力频率的挑战将会增加,而分布式发电机的容量、可再生能源的类型和极端天气的节律都将造成影响。

编排一个不断扩大的网络

如何应对不可预测的气候?

发电方面的进步将需要一个单一的智能移动平台,作为监测电力生产能力和消费水平的测量装置。想象一个无线的、永远在线的传感器网络,它可以根据实时需求进行调整,并在事故影响扩大之前就识别出停电等情况。有一种内置智能的电网解决方案,它使用数字孪生(Digital Twins)——我们的物理世界的虚拟版本,来模拟和规划那些不可计划的情况。通过一个单一的移动平台,可以实现无缝、即时和智能的编排。平台利用AI来控制能源的使用时间和方式,并实现能源共享的自动化。智能移动网络对于智能电网的数字化和自动化至关重要。

该基础设施的建设将以安全为核心,确保智能电网抵御外部风险和威胁。使用专用的长期演进(LTE)和5G网络,能源提供商将可以访问安全的专用蜂窝无线网络,并利用边缘计算,让数据留在现场,确保数据安全、受保护。在法国,Électricité de France(EDF)与爱立信展开合作,在现场引入了增强的连接,使EDF员工及其合作伙伴能够通过安全终端远程访问资源。

通过与ICT提供商合作,能源运营商可以利用一个安全的移动平台,通过自动化和远程监控进行自我监控、自我诊断和自我修复,从而大大降低运营成本和复杂性。通过整合多个现有网络并使用蜂窝无线网络(而不是固定网络),可以获得多种经济效益。

现在投资,把握未来

每个国家都处于可再生能源发电的不同阶段。考虑到电网的复杂性和规模,扩大输电能力和消除瓶颈需要很长时间,规划期限可达15年,投资期限最长可达40年。

以波兰为例,该国三分之一的发电站建于1982年之前。根据气候与环境部副部长Anna Łukaszewska-Trzeciakowska的说法,由于电网容量不足,这种老化的系统导致约60- 80%的可再生能源无法接入。在能源基础设施不断现代化的同时,变化也即将到来:波兰最大的发电公司Polska Grupa Energetyczna与爱立信合作,提供关键移动网络解决方案,实现了超过500万台电表的安全远程读取、调度员通信服务以及自动网络控制机制。

随着能源供应商不断推行现代化,并努力以最大限度利用现有资产,他们可以使用专用蜂窝LTE/5G网络和大量物联网传感器来监控资产的实时状况。这使得他们能够快速决定是否更换或维护系统的一些部分。数字基础设施还将支持新的商业模式,允许从许多小型资产中高效地大规模聚集电力。统一多个过时的通信网络,并用一个单一、快速和广泛的移动网络取而代之,将使这种不断分散的能源格局团结为一体。

根据气候中心的数据,在美国,2011年至2021年期间,与2000年至2010年相比,与天气有关的停电平均每年增加约78%。能源中断不仅不安全,而且代价高昂。通过电网数字化,供应商可以优化使用,避免浪费。他们的电网将在危机期间更加稳健,并遏制停电带来的成本,如生产力损失。运营商(CSP)、ICT和公用事业合作伙伴合作实施能源编排,可以降低能源成本,同时从能源辅助服务中获得新的收入。齐心协力建立一个分散的智能电网系统,从长远来看是一种更具成本效益的方式。

电信塔显示能量存储,并通过无线能量共享与农村和城市环境中的其他电信塔共享这些能量。

未来的能源共享会是什么样子?

能源必将成为一种新型商品。根据爱立信的研究,四分之三的城市早期采用者认为,在本世纪30年代,从家中销售由人工智能管理的太阳能电池板和微型风力涡轮机提供的能源将变成普遍现象。能源可能会被用作货币——64%的城市早期采用者预测,消费者将能够使用移动应用程序以“千瓦时”为货币单位支付商品和服务。通过一个单一、安全、强大的通信网络,将这种能源结构结合在一起,这一点至关重要。

经济

在无线连接的支持下,大家团结一致,支持共享能源,可以使社会在动荡的未来保持运转。想想以下这些场景,想象一下新系统将如何提供帮助:

  • 拯救生命:无限的通信将使无人机救护车能够带着重要的医疗服务到达伤患所在地,并能及时充电,为下一个目的地做好准备
  • 水资源服务:水泵依靠电力。强大的电力网络保证了饮用水和排水的安全运转
  • 获取资金:资金将继续以数字方式使用,使人们能够购买食品和用品
  • 寻求帮助或关照朋友和家人:ICT和能源系统相结合,保证了灾后最需要的连接服务正常提供

了解更多

连接是为弹性能源共享基础设施提供动力的关键,这是一个可靠、智能和安全的系统,可以灵活应对动荡的未来。只要有合理的政策改变,并在储存能源和构建网络的方式和地点方面做出正确的投资,就会激发无限的潜力。爱立信与全球各地的政府和行业合作,管理关键基础设施并在公用事业领域进行创新。

您认为这种新能源模式会把我们带向何方?从零能耗设备到探索AI如何支持能源管理,有大量的机会在等着我们。

点击链接了解更多信息,并与我们的作者取得联系。

作者

Koustuv Ghoshal

副总裁兼公用事业、能源和垂直行业主管

Johan Pettersson E

RSM战略产品经理

Anette Höglund

战略执行驱动者

另外感谢:

Helene Hallberg、Erik Sanders和Lars Humla