Sbloccare l'efficienza e responsabilizzare i consumatori: La rivoluzione Advanced Metering Infrastructure (AMI)
AMIè un'infrastruttura completa che deve essere integrata sia nei processi che nelle applicazioni delle utility attuali e future, piuttosto che essere un'unica installazione tecnologica.
Questa infrastruttura include smart meter, reti di comunicazione dai contatori ai concentratori dati locali, reti di comunicazione back-haul verso i data center aziendali, sistemi di gestione dei dati dei contatori (MDMS) e, infine, l'integrazione dei dati in piattaforme applicative software nuove ed esistenti. 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 di alimentazione.
Le interfacce tra le tecnologie AMI sono illustrate visivamente nella Figura 1 di seguito:
I contatori intelligenti forniscono informazioni sui consumi all'utente e al fornitore di servizi a livello del consumatore. Per aiutare i consumatori a diventare più consapevoli del loro consumo energetico, i contatori intelligenti si collegano a display domestici. Inoltre, dispositivi di controllo del carico come i termostati intelligenti possono modificare la domanda di elettricità a seconda delle preferenze di prezzo dei consumatori precedentemente impostate 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 modo tale da consentire scelte di utilizzo dell'energia più intelligenti e offrono anche servizi interattivi come il pagamento anticipato.
Per migliorare le operazioni, l'economia e il servizio clienti, il fornitore di servizi (utility) utilizza sistemi back-office nuovi, migliorati o esistenti per raccogliere e analizzare i dati AMI. L'AMI, ad esempio, offre un input rapido su interruzioni e 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 per la manutenzione, le aggiunte e le sostituzioni delle risorse. Uno dei numerosi vantaggi dell'AMI è l'affidabilità e l'efficienza migliorate della rete.
Perché AMI?
IMPLEMENTAZIONE AMI E CRESCITA DEI DATI
Figura 2.
QUALI OPZIONI TECNOLOGICHE SONO DISPONIBILI PER L'AMI?
Un sistema AMI è costituito da varie tecnologie e programmi che sono stati combinati per funzionare come un'unica unità:
• Smart meter
• Infrastruttura di comunicazione ad ampio raggio
• Reti locali domestiche (HAN)
• Sistemi di gestione dei dati dei contatori (MDMS)
• Gateway operativi
SMART METER
Per la maggior parte della sua storia, i contatori elettromeccanici convenzionali hanno servito 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. Gli smart meter sono dispositivi programmabili a stato solido in grado di fare una varietà di cose, tra cui la maggior parte o tutte le seguenti:
• Prezzi basati sul tempo
• Dati sui consumi per consumatori e utility
• Net metering • Notifica di perdita di potenza (e ripristino)
• Operazioni di accensione / spegnimento remoto
• Limitazione del carico per scopi di “cattivo pagamento” o risposta alla domanda
• Pagamento anticipato dell'energia
• Monitoraggio della qualità dell'energia
• Rilevamento manomissioni e furto di energia
Un contatore intelligente è anche un contatore ecologico 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 informativo induce i consumatori a ridurre il loro utilizzo.
INFRASTRUTTURA DI COMUNICAZIONE
L'AMIl'infrastruttura di comunicazione consente l'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 sicuro. Oltre all'AMI, ha il potenziale per fungere da 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. Per fornire parte o tutta questa architettura è possibile prendere in considerazione diversi media:
• Power Line Carrier (PLC)
• Linee a banda larga (BPL)
• Fibra di rame o ottica
• Wireless (radiofrequenza), sia centralizzato che a rete distribuita
• Internet
• Combinazioni di quanto sopra
RETI LOCALI DOMESTICHE (HAN)
Una HAN comunica con un portale dei consumatori per collegare i contatori intelligenti a dispositivi elettrici controllabili. Le sue funzioni di gestione dell'energia possono includere le seguenti:
• Display domestici, in modo che il consumatore sia sempre a conoscenza di quanta energia viene utilizzata e di quanto costa.
• Capacità di risposta ai segnali di prezzo in base alle preferenze inserite dal consumatore
• Punti di riferimento che limitano le azioni di controllo dell'utility o locale a una banda specificata dal consumatore
• Controllo del carico senza il coinvolgimento continuo del consumatore
Agendo come “agente” del consumatore, la HAN / portale del consumatore fornisce un'interfaccia intelligente al mercato. Può anche aiutare con nuovi servizi a valore aggiunto come il monitoraggio della sicurezza.
SISTEMA DI GESTIONE DATI 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 Consumer Information System (CIS), i sistemi di fatturazione e i siti web delle utility
• Sistema di gestione delle interruzioni (OMS)
• Sistemi Enterprise Resource Planning (ERP) per la gestione della qualità dell'energia e la previsione del carico
• Geographic Information System (GIS)
• Transformer Load Management (TLM)
• Mobile Workforce Management (MWM)
GATEWAY OPERAZIONALI
L'AMI comunica con una varietà di applicazioni lato sistema (compreso l'MDMS) per supportare:
Advanced Distribution Operations (ADO)
• Sensori avanzati nel sistema di gestione della distribuzione (compresi i dati PQ dai contatori AMI)
• Advanced Outage Management (informazioni in tempo reale sulle interruzioni basate sui contatori AMI)
Advanced Transmission Operations (ATO)
• Automazione della sottostazione
• Elaborazione delle informazioni ad alta velocità
• Protezione e controllo avanzati (compreso il controllo della distribuzione per migliorare le condizioni di trasmissione) dei contatori)
Advanced Asset Management (AAM)
I dati AMI aiuteranno l'AAM nei seguenti modi:
• Dati operativi del sistema
• Dati sulla “salute” degli asset
• Operazioni per l'ottimizzazione dell'utilizzo degli asset
• 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 l'accuratezza della lettura dei contatori, rilevando il furto di energia e rispondendo alle interruzioni di corrente, il tutto eliminando la necessità di lettura dei contatori in loco.
• Vantaggi finanziari – L'AMI offre vantaggi finanziari alle aziende di servizi pubblici, idrici e del gas, riducendo i costi delle apparecchiature e della manutenzione, consentendo un più rapido ripristino del servizio elettrico durante le interruzioni e semplificando il processo di fatturazione.
• Vantaggi per il cliente – L'AMI avvantaggia i clienti elettrici rilevando precocemente i guasti dei contatori, consentendo un ripristino più rapido del servizio e migliorando l'accuratezza 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 loro consumo di energia.
• Vantaggi per la sicurezza - La tecnologia AMI consente un migliore monitoraggio delle risorse di sistema, riducendo le potenziali minacce di rete dei cyber-terroristi alla rete.
Sfide
• Elevati costi in conto capitale: un'implementazione su larga scala dell'AMI richiede l'acquisto di tutti gli elementi hardware e software, inclusi contatori, infrastruttura di rete e software di gestione della rete, oltre al costo di configurazione e manutenzione dei sistemi informatici e dell'infrastruttura di misurazione.
• Integrazione: Customer Information Systems (CIS), Geographical Information Systems (GIS), Outage Management Systems (OMS), Work Management (WMS), Mobile Workforce Management (MWM), SCADA/DMS, Distribution Automation System (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 su AMI, devono essere creati standard di interoperabilità, che stabiliscono requisiti universali per la tecnologia, l'implementazione e le operazioni generali AMI.
Conclusione
Nel 21° secolo sono stati compiuti significativi progressi tecnologici nell'uso e nella fornitura di energia elettrica. Per superare le difficoltà che questi miglioramenti affrontano, 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 a seguito 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 propria rete con la conoscenza diretta delle sue condizioni. Entrambe le estremità del cliente e del fornitore potrebbero utilizzare i dati raccolti per la regolamentazione dei consumi.
Le società energetiche e i consumatori possono risparmiare milioni di dollari sui costi di prevenzione dei danni e di manutenzione utilizzando gli strumenti diagnostici e di notifica offerti dall'AMI, come il rilevamento delle 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 incendi, la notifica e il monitoraggio tramite app mobili ha ulteriormente migliorato il valore delle reti e ha suscitato l'interesse del pubblico in generale verso la SG e l'AMI. Un altro vantaggio dell'AMI è la maggiore sicurezza dell'elettricità fornita e delle 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