Sbloccare l'efficienza e responsabilizzare i consumatori: La rivoluzione dell'infrastruttura di misurazione avanzata (AMI)
L'AMI è un'infrastruttura completamente attrezzata che deve essere integrata sia nei processi e nelle applicazioni di utilità attuali che in quelli futuri, piuttosto che essere una singola installazione tecnologica.
Questa infrastruttura comprende contatori intelligenti, reti di comunicazione dai contatori ai concentratori di dati locali, reti di comunicazione back-haul ai centri dati aziendali, sistemi di gestione dei dati dei contatori (MDMS) e, infine, l'integrazione dei dati in piattaforme applicative software esistenti e nuove. I sistemi di rete domestica includono termostati comunicanti e altri controlli domestici. L'AMI offre anche un passo altamente "intelligente" nella direzione dell'aggiornamento dell'intera infrastruttura energetica.
Le interfacce tra le tecnologie AMI sono rappresentate visivamente nella Figura 1 di seguito:
I contatori intelligenti forniscono informazioni sul consumo all'utente e al fornitore di servizi a livello del consumatore. Per aiutare i consumatori a diventare più consapevoli del loro consumo di energia, i contatori intelligenti si collegano ai display domestici. Inoltre, i dispositivi di controllo del carico come i termostati intelligenti possono modificare la domanda di elettricità a seconda delle preferenze di prezzo del consumatore impostate in precedenza grazie alla conoscenza dei prezzi dell'elettricità fornita dal fornitore di servizi. Sulla base di queste indicazioni economiche, i clienti più sofisticati costruiscono risorse energetiche distribuite (DER). Inoltre, i portali dei consumatori elaborano i dati AMI in un modo che consente scelte più intelligenti sull'uso dell'energia e offre anche servizi interattivi come il pagamento anticipato.
Per migliorare le operazioni, l'economia e il servizio clienti, il fornitore di servizi (utility) utilizza sistemi di back-office nuovi, migliorati o esistenti per raccogliere e analizzare i dati AMI. L'AMI, ad esempio, offre un input rapido sulle interruzioni del servizio e sulla qualità dell'energia dei clienti, consentendo al fornitore di servizi di correggere rapidamente i problemi della rete. Inoltre, l'automazione della rete a livello di stazione e di circuito è supportata dall'infrastruttura di comunicazione bidirezionale dell'AMI. L'enorme volume di nuovi dati provenienti dall'AMI consente una migliore gestione delle risorse delle utility, nonché una migliore pianificazione della manutenzione, delle aggiunte e delle sostituzioni delle risorse. Uno dei numerosi vantaggi dell'AMI è il miglioramento dell'affidabilità e dell'efficienza della rete.
Perché AMI?
IMPLEMENTAZIONE DELL'AMI E CRESCITA DEI DATI
Figura 2.
QUALI SONO LE OPZIONI TECNOLOGICHE DISPONIBILI PER L'AMI?
Un sistema AMI è costituito da varie tecnologie e programmi che sono stati combinati per funzionare come un'unica unità:
• Contatori intelligenti
• Infrastruttura di comunicazione ad area vasta
• Reti domestiche (locali) (HAN)
• Sistemi di gestione dei dati dei contatori (MDMS)
• Gateway operativi
CONTATORI INTELLIGENTI
Per la maggior parte della sua storia, i contatori elettromeccanici convenzionali sono serviti come registratore di cassa delle utility. A livello residenziale, questi contatori registravano semplicemente la quantità totale di energia consumata in un determinato periodo di tempo, che di solito era un mese. I contatori intelligenti sono dispositivi programmabili a stato solido che possono fare una varietà di cose, tra cui la maggior parte o tutte le seguenti:
• Prezzi basati sul tempo
• Dati sui consumi per il consumatore e l'utility
• Misurazione netta • Notifica di perdita (e ripristino) di potenza
• Operazioni di accensione/spegnimento a distanza
• Limitazione del carico per scopi di "cattivo pagatore" o di risposta alla domanda
• Pagamento anticipato dell'energia
• Monitoraggio della qualità dell'alimentazione
• Rilevamento di manomissioni e furti di energia
Un contatore intelligente è anche un contatore verde perché consente la risposta alla domanda, che può ridurre le emissioni e le emissioni di carbonio. Promuove una maggiore efficienza energetica perché è stato dimostrato che il feedback delle informazioni induce i consumatori a ridurre il loro consumo.
INFRASTRUTTURA DI COMUNICAZIONE
L'infrastruttura di comunicazione AMI consente un'interazione continua tra l'utility, il consumatore e il carico elettrico che può essere controllato. Deve utilizzare standard di comunicazione bidirezionale aperti pur rimanendo altamente sicura. Oltre all'AMI, ha il potenziale per servire come base per una pletora di moderne funzioni di rete. I concentratori locali, che raccolgono i dati da gruppi di contatori e li trasmettono a un server centrale tramite un canale di backhaul, sono una delle architetture più comuni. Diversi media possono essere presi in considerazione per fornire parte o tutta questa architettura:
• Power Line Carrier (PLC)
• Broadband overpower Lines (BPL)
• Fibra di rame o ottica
• Wireless (radiofrequenza), a mesh centralizzata o distribuita
• Internet
• Combinazioni di quanto sopra
RETI DOMESTICHE (HAN)
Una HAN comunica con un portale del consumatore per collegare i contatori intelligenti ai dispositivi elettrici controllabili. Le sue funzioni di gestione dell'energia possono includere quanto segue:
• Display in casa, in modo che il consumatore sia sempre consapevole di quanta energia viene utilizzata e di quanto costa.
• Reattività ai segnali di prezzo in base alle preferenze inserite dal consumatore
• Punti di riferimento che limitano le azioni di controllo dell'utility o locali a una banda specificata dal consumatore
• Controllo del carico senza il continuo coinvolgimento del consumatore
Agendo come "agente" del consumatore, il portale HAN/consumatore fornisce un'interfaccia intelligente al mercato. Può anche aiutare con nuovi servizi a valore aggiunto come il monitoraggio della sicurezza.
SISTEMA DI GESTIONE DEI DATI DEI CONTATORI (MDMS)
Un MDMS è un database che include strumenti analitici che consentono l'interazione con altri sistemi informativi (vedere Gateway operativi di seguito), come quelli elencati di seguito:
• Il sistema informativo del consumatore (CIS), i sistemi di fatturazione e i siti web delle utility
• Sistema per la gestione delle interruzioni (OMS)
• Sistemi di pianificazione delle risorse aziendali (ERP) per la gestione della qualità dell'energia e la previsione del carico
• Sistema informativo geografico (GIS)
• Gestione del carico dei trasformatori (TLM)
• Gestione della forza lavoro mobile (MWM)
GATEWAY OPERATIVI
L'AMI comunica con una varietà di applicazioni lato sistema (incluso MDMS) per supportare:
Operazioni di distribuzione avanzate (ADO)
• Sensori avanzati nel sistema di gestione della distribuzione (inclusi i dati PQ dai contatori AMI)
• Gestione avanzata delle interruzioni (informazioni sulle interruzioni in tempo reale basate sui contatori AMI)
Operazioni di trasmissione avanzate (ATO)
• Automazione della sottostazione
• Elaborazione delle informazioni ad alta velocità
• Protezione e controllo avanzati (incluso il controllo della distribuzione per migliorare le condizioni di trasmissione) contatori)
Gestione avanzata delle risorse (AAM)
I dati AMI aiuteranno l'AAM nei seguenti modi:
• Dati operativi del sistema
• Dati sulla "salute" delle risorse
• Operazioni per ottimizzare l'utilizzo delle risorse
• Pianificazione T&D
Vantaggi
I vantaggi dell'AMI sono numerosi e possono essere ampiamente classificati come segue:
• Vantaggi operativi - L'AMI avvantaggia l'intera rete migliorando la precisione della lettura dei contatori, rilevando i furti di energia e rispondendo alle interruzioni di corrente, il tutto eliminando la necessità di una lettura dei contatori in loco.
• Vantaggi finanziari - L'AMI offre vantaggi finanziari alle aziende di servizi pubblici, idriche e del gas riducendo i costi delle apparecchiature e della manutenzione, consentendo un ripristino più rapido del servizio elettrico durante le interruzioni e semplificando il processo di fatturazione.
• Vantaggi per i clienti - L'AMI avvantaggia i clienti di energia elettrica rilevando precocemente i guasti dei contatori, consentendo un ripristino più rapido del servizio e migliorando la precisione e la flessibilità della fatturazione. L'AMI offre anche opzioni tariffarie basate sul tempo, che possono aiutare i clienti a risparmiare denaro e a gestire il proprio consumo di energia.
• Vantaggi per la sicurezza - La tecnologia AMI consente un migliore monitoraggio delle risorse del sistema, riducendo le potenziali minacce alla rete da parte di cyber-terroristi.
Sfide
• Elevati costi di capitale: un'implementazione su vasta scala dell'AMI richiede l'acquisto di tutti gli elementi hardware e software, compresi i contatori, l'infrastruttura di rete e il software di gestione della rete, oltre al costo di installazione e manutenzione dei sistemi informatici e dell'infrastruttura di misurazione.
• Integrazione: I sistemi informativi per i clienti (CIS), i sistemi informativi geografici (GIS), i sistemi di gestione delle interruzioni (OMS), la gestione del lavoro (WMS), la gestione della forza lavoro mobile (MWM), SCADA/DMS, il sistema di automazione della distribuzione (DAS), ecc. devono essere tutti integrati con l'AMI, un sistema complesso di tecnologie.
• Standardizzazione: Per collegare e mantenere correttamente un sistema di rete basato sull'AMI, è necessario creare standard di interoperabilità, che stabiliscano requisiti universali per la tecnologia, l'implementazione e le operazioni generali dell'AMI.
Conclusione
Nel XXI secolo sono stati compiuti progressi tecnologici significativi nell'uso e nella fornitura di energia elettrica. Per superare le difficoltà che questi miglioramenti devono affrontare, sono necessari nuovi strumenti e strategie. Uno di questi strumenti è l'infrastruttura di misurazione avanzata. Un'infrastruttura in grado di eseguire l'acquisizione di dati in tempo reale dai consumatori, comunicare i dati e restituire le direttive esecutive ai carichi si è manifestata come risultato dei progressi e degli sviluppi nell'elettronica, nella strumentazione, nella comunicazione e nella gestione dei dati. Con l'aiuto di questa utile tecnologia, gli operatori e le aziende di servizi pubblici possono pianificare e ottimizzare le prestazioni della loro rete con una conoscenza di prima mano delle sue condizioni. Entrambe le estremità, sia del cliente che del fornitore, potrebbero utilizzare i dati raccolti per la regolazione dei consumi.
Le aziende energetiche e i consumatori possono risparmiare milioni di dollari sui costi di prevenzione dei danni e di manutenzione utilizzando gli strumenti di diagnostica e notifica offerti dall'AMI, come il rilevamento di perdite nelle reti idriche e del gas o il rilevamento di attacchi informatici o fisici. La potenziale inclusione di servizi all'avanguardia come il rilevamento, la notifica e il monitoraggio degli incendi tramite app mobili ha ulteriormente migliorato il valore delle reti e ha attirato l'interesse del pubblico verso la SG e l'AMI. Un altro vantaggio dell'AMI è il miglioramento della sicurezza per l'elettricità fornita e le informazioni comunicate. Inoltre, l'AMI offre agli utenti un maggiore controllo sulle proprie abitudini di consumo. Inoltre, fornisce energia più stabile e di alta qualità.
Autore:
Sonu Kumar Sah