利用科技革新，實現智慧電網解決方案

電網現代化，也就是從電網過渡到以數位和物聯網解決方案建構的智慧電網，對公共事業公司來說是生死攸關的當務之急。成本在增加、競爭在加劇，而老化的設備無法跟上當今快速轉型的能源版圖。

智慧電網為這些挑戰提供了被認可的解決方案，不過公司和工程師仍然需要斷定這樣的轉型有多好。這需要評估數位科技和設備，以找出可靠性、安全性、管理性與彈性的正確組合。

何謂智慧電網？

在電力公共事業中，包括法規的改變和可再生資源的成長在內的各種推力，正推動著電網快速轉變為新的智慧電網。

智慧電網是在數位控制、監控和電信功能下，功能提高的發電、傳輸和配送網路。除了提供即時、雙向的電力，智慧電網技術和應用也讓公共事業與其消費者之間的通訊自動化。

透過智慧電網系統，從發電廠到商業、工業和住宅用戶，電力鏈中的所有利害關係人都可以對電流和傳輸電力的基礎設施有深入了解。

策略性部署新的數位設備和裝置以彌補現有的系統，以達到在現有基礎設施中加入智慧功能。這新的一層數位設備，可以將所有資產連結起來，這正是物聯網（IoT）的運用範例。

智慧電網與物聯網

這波物聯網運動為整合設備和裝置的連線、將這些設備連接到智慧網路，並使用數據分析，從中擷取出具有意義和可採取行動的見解分析。對於智慧電網的物聯網而言，這意指在整個基礎架構中將運算智慧分散。

舉例來說，電力公司正在將物聯網的感應器嵌入風力渦輪機，以控制其俯仰角度、旋轉和功能，對風力狀況的變化即時作出回應。同樣的，變電所的控制系統可以快速對事件做出回應，把與線路干擾相關的供應故障時間減至最短，而這些都無需人為介入。

智慧電網和物聯網解決方案的最大價值，在於它們有助於讓在未連接基礎設施中的現存數據發揮出潛力。透過採用物聯網技術的即時監控和控制基礎設施，公共事業可以收集到有關電力供應鏈每一方面的數據。

而系統營運商可以運用強大的分析、模擬模式和假設情境，針對各種不同因素做出更準確的預測，從電網的狀態到天氣條件不等。

智慧電網的優勢

藉由預測性的分析、主動式的營運，以及其他利用物聯網技術的功能，智慧電網讓電力公司、電網系統營運商和工程師得以：

• 降低資本支出。公共事業可以滿足高峯時段的需求，不會造成浪費，並且可以以最有效率的方式配電、降低傳輸成本，並讓每個元件最佳化。
• 管理需求。透過對能源消費型態的細微掌握，以及透過物聯網技術的預測，公共事業可以藉由完整配置，在供應需求與造成浪費之間達到平衡。
• 提高可再生能源的產量。公共事業可以將更多的陸上和海上可再生能源納入能源組合。間歇性供電和較小的分散式發電等問題可獲得解決，同時可確保穩定供電。
• 降低維護成本。對發電、輸電和配電設備的洞察，可以達到遠端故障診斷，將抵達現場的需求降至最低，並且有助於將工程團隊集中在最需要的地區進行預防性維護。
• 提高法令的合規性。電網技術可協助電力和公共事業公司符合法規義務，透過使用更多的可再生能源來減少碳排放量、協助達到更有效率的發電、輸電和配電，並且有助於更有效率的用電。在歐盟中，這包括在 2030 年前將排放量降至 1990 年的水準 54 至 68%，以及在 2050 年前降至 2020 年水準的將近 100 %。¹
• 提高客戶的參與。電力公司可以運用深入見解，發展出準確的客戶使用模式樣貌，並以其為根據，提供更符合且更具競爭力的產品與服務。這對於在管控較鬆的市場中競爭，以及在受規範的市場中達到節能目標來說尤其重要。

技術方面的四項條件

隨著電網從類比轉向數位，幾乎所有裝置和設備都需具備內建、安全、且相互連接的智慧功能。這需要新一代的工業電腦、相連的物聯網感應器和先進的資料分析，以及支援雲端和網路的基礎架構。

為了達到智慧電網服務的承諾，則必須達到四項廣大的技術標準：安全性、通訊、分析與管理性。

1. 安全性。電網屬於大型、有價值且重要的目標，因此需要採用三維的安全作法—保護硬體、保護應用程式以及阻擋網路威脅。其需要具有嵌入式的安全解決方案，例如 Intel vPro® 平台中的 Intel® Trusted Execution Technology（Intel® TXT），以保護智慧電網的資產和資料。
   另外也需要有端到端的安全解決方案，以避免遭受攻擊、儘速偵測，以及立即採取補救行動。舉例來說，Intel 的安全性解決方案可提供軟硬體強化的安全性，協助整個物聯網平台提供端到端的防護，從邊緣到網路到雲端，建立起信任的安全鏈。
   對抗新興網路威脅的另一個方法，是在搭載 Intel® 的標準工業電腦上，虛擬化並整合獨立的電網監控系統。接著即可在單一平台上進行威脅管理，進而實現更強大且簡單的網路安全工作。
2. 通訊。智慧電網的通訊包括彼此相連的裝置和分享資訊的系統。從 2G 到 WAN，需要有不同的通訊協定在內部網路傳輸資料，以及從外部傳輸到一個中心位置。這需要有開放行業標準的通用框架，電網系統營運商即可確保相互間的連線，而無需將其電網生態系統與某家公司的解決方案綑綁。
3. 分析。智慧電網提供了數百萬的資料點，提供了深入見解和改善的機會。 即時收集和分析大量資料需要具有先進的智慧電網技術。搭載 Intel® Xeon® 處理器的伺服器可利用記憶體內的分析能力完成這些工作，有助於在數秒鐘之內達到深入見解。
   • 在作業上的即時可見性，有助於達到更有效率的維護計畫。
   • 預測性分析可實現更精確的發電規劃和負載平衡。
   • 模擬模型可協助可再生能源發電廠做出更好的能源需求預測、納入天氣條件因素，並將產能最佳化。
   • 由分散服務營運商、傳輸服務營運商和垂直整合的公共事業達到的即時最佳化，可以解決諸如供電電壓和變電站相位等問題，因此可提高能源效率。
4. 管理性。管理性包含三個廣大範疇：設備、軟體與安全性。尤其當設備地點分散或是很難抵達現場時，遠端診斷、控制以及修復能力可大幅提高設備的可用性並降低成本。
   電網原本是針對集中式發電機的單向電流所建造，如今必須管理分散式的雙向電流，其中包括太陽能和其他高度分散的電力來源。搭載 Intel® 技術的物聯網和工業電腦系統，為電網邊緣提供了有效的監測和控制功能。
   虛擬化的執行環境是另一種管理上的解決方案，可以讓開發人員將不同的工作負載區隔開來、執行多個作業系統，並防止它們互相干擾，進而保護上百萬行程式碼，並提高控制系統的可靠性。

確保電網解決方案中的相容性

隨著公共事業轉向使用智慧電網，他們需要在新舊的部署之間保持彈性與相容性。搭載標準化 Intel® 架構的智慧電網解決方案與一系列的軟體應用程式相容，可幫助公司避免必須鎖定供應商的情形，並且將應用程式從單一的硬體解決方案轉移到另一個不會造成代價昂貴的延遲的硬體解決方案。

電網解決方案的持續創新

Intel 正透過一組可相互運作的解決方案，為具有彈性、高效的智慧電網打下基礎，其設計目標在於達到以一致且可擴充的方式，連接、管理和保護所有類型的設備。該框架具有最基本的功能，是由 Intel 和相關業界合作夥伴提供的元件所達成，可解決連線、可管理性和安全性方面的問題。