Mở Khóa Hiệu Quả và Trao Quyền cho Người Tiêu Dùng: Cuộc Cách Mạng Cơ Sở Hạ Tầng Đo Đếm Nâng Cao (AMI)
AMI là một cơ sở hạ tầng được trang bị đầy đủ, phải được tích hợp vào cả các quy trình và ứng dụng tiện ích hiện tại và tương lai, thay vì chỉ là một cài đặt công nghệ duy nhất.
Cơ sở hạ tầng này bao gồm đồng hồ thông minh, mạng lưới liên lạc từ đồng hồ đến bộ tập trung dữ liệu cục bộ, mạng lưới liên lạc đường trục đến các trung tâm dữ liệu của công ty, hệ thống quản lý dữ liệu đồng hồ (MDMS) và cuối cùng là tích hợp dữ liệu vào các nền tảng ứng dụng phần mềm hiện có và mới. Các hệ thống mạng gia đình bao gồm bộ điều nhiệt giao tiếp và các điều khiển tại nhà khác. AMI cũng cung cấp một bước "thông minh" cao theo hướng cập nhật toàn bộ cơ sở hạ tầng điện.
Các giao diện giữa các công nghệ AMI được mô tả trực quan trong Hình 1 dưới đây:
Đồng hồ thông minh cung cấp thông tin tiêu thụ cho người dùng và nhà cung cấp dịch vụ ở cấp độ người tiêu dùng. Để giúp người tiêu dùng ý thức hơn về việc sử dụng năng lượng của họ, đồng hồ thông minh kết nối với màn hình hiển thị tại nhà. Hơn nữa, các thiết bị điều khiển tải như bộ điều nhiệt thông minh có thể sửa đổi nhu cầu điện tùy thuộc vào sở thích giá cả của người tiêu dùng đã đặt trước nhờ kiến thức về giá điện do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp. Dựa trên những chỉ số kinh tế này, những khách hàng tinh vi hơn xây dựng các nguồn năng lượng phân tán (DER). Ngoài ra, các cổng thông tin người tiêu dùng xử lý dữ liệu AMI theo cách cho phép lựa chọn sử dụng năng lượng thông minh hơn và thậm chí cung cấp các dịch vụ tương tác như thanh toán trước.
Để cải thiện hoạt động, kinh tế và dịch vụ khách hàng, nhà cung cấp dịch vụ (tiện ích) sử dụng các hệ thống văn phòng hỗ trợ mới, được cải tiến hoặc hiện có để thu thập và phân tích dữ liệu AMI. AMI, chẳng hạn, cung cấp thông tin đầu vào nhanh chóng về tình trạng mất điện và chất lượng điện của khách hàng, cho phép nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng khắc phục các sự cố trên lưới điện. Ngoài ra, tự động hóa lưới điện ở cấp trạm và mạch được hỗ trợ bởi cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc hai chiều của AMI. Khối lượng dữ liệu mới khổng lồ đến từ AMI cho phép quản lý tài sản tiện ích tốt hơn cũng như lập kế hoạch tốt hơn cho việc bảo trì, bổ sung và thay thế tài sản. Một trong nhiều ưu điểm của AMI là độ tin cậy và hiệu quả được cải thiện của lưới điện.
Tại sao lại là AMI?
TRIỂN KHAI AMI & TĂNG TRƯỞNG DỮ LIỆU
Hình 2.
CÁC LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ NÀO CÓ SẴN CHO AMI?
Một hệ thống AMI được tạo thành từ nhiều công nghệ và chương trình khác nhau đã được kết hợp để hoạt động như một đơn vị:
• Đồng hồ thông minh
• Cơ sở hạ tầng truyền thông diện rộng
• Mạng khu vực (cục bộ) gia đình (HAN)
• Hệ thống quản lý dữ liệu đồng hồ (MDMS)
• Cổng vận hành
ĐỒNG HỒ THÔNG MINH
Trong phần lớn lịch sử của mình, đồng hồ cơ điện thông thường đóng vai trò là máy tính tiền của tiện ích. Ở cấp độ dân cư, các đồng hồ này chỉ đơn giản ghi lại tổng lượng năng lượng tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định, thường là một tháng. Đồng hồ thông minh là các thiết bị lập trình trạng thái rắn có thể thực hiện nhiều việc, bao gồm phần lớn hoặc tất cả những điều sau:
• Định giá theo thời gian
• Dữ liệu tiêu thụ cho người tiêu dùng và tiện ích
• Đo đếm năng lượng đầu vào hòa lưới • Thông báo mất điện (và khôi phục)
• Bật / tắt hoạt động từ xa
• Giới hạn tải cho mục đích phản hồi nhu cầu hoặc "thanh toán xấu"
• Trả trước năng lượng
• Giám sát chất lượng điện năng
• Phát hiện giả mạo và trộm cắp năng lượng
Đồng hồ thông minh cũng là một đồng hồ xanh vì nó cho phép phản hồi nhu cầu, có thể làm giảm lượng khí thải và khí thải carbon. Nó thúc đẩy hiệu quả năng lượng cao hơn vì phản hồi thông tin đã được chứng minh là khiến người tiêu dùng giảm mức sử dụng của họ.
CƠ SỞ HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG
Cơ sở hạ tầng truyền thông AMI cho phép tương tác liên tục giữa tiện ích, người tiêu dùng và tải điện có thể được kiểm soát. Nó phải sử dụng các tiêu chuẩn giao tiếp hai chiều mở đồng thời vẫn có tính bảo mật cao. Vượt ra ngoài AMI, nó có tiềm năng đóng vai trò là nền tảng cho vô số chức năng lưới điện hiện đại. Bộ tập trung cục bộ, thu thập dữ liệu từ các nhóm đồng hồ và truyền nó đến một máy chủ trung tâm thông qua kênh đường trục, là một trong những kiến trúc phổ biến nhất. Một số phương tiện có thể được xem xét để cung cấp một phần hoặc tất cả kiến trúc này:
• Đường dây tải điện (PLC)
• Đường dây điện băng thông rộng (BPL)
• Đồng hoặc cáp quang
• Không dây (Tần số vô tuyến), lưới tập trung hoặc phân tán
• Internet
• Kết hợp các mục trên
MẠNG KHU VỰC GIA ĐÌNH (HAN)
HAN giao tiếp với một cổng thông tin người tiêu dùng để kết nối đồng hồ thông minh với các thiết bị điện có thể điều khiển được. Các chức năng quản lý năng lượng của nó có thể bao gồm những điều sau:
• Màn hình hiển thị tại nhà, để người tiêu dùng luôn biết mình đang sử dụng bao nhiêu năng lượng và chi phí là bao nhiêu.
• Khả năng đáp ứng với các tín hiệu giá dựa trên các tùy chọn do người tiêu dùng nhập
• Các điểm đặt giới hạn các hành động kiểm soát cục bộ hoặc tiện ích cho một dải do người tiêu dùng chỉ định
• Kiểm soát tải mà không cần sự tham gia liên tục của người tiêu dùng
Bằng cách hoạt động như “đại lý” của người tiêu dùng, cổng thông tin HAN/người tiêu dùng cung cấp một giao diện thông minh cho thị trường. Nó cũng có thể giúp ích cho các dịch vụ giá trị gia tăng mới như giám sát an ninh.
HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐỒNG HỒ (MDMS)
MDMS là một cơ sở dữ liệu bao gồm các công cụ phân tích cho phép tương tác với các hệ thống thông tin khác (xem Cổng vận hành bên dưới), chẳng hạn như các hệ thống được liệt kê bên dưới:
• Hệ thống thông tin người tiêu dùng (CIS), hệ thống thanh toán và trang web tiện ích
• Hệ thống quản lý ngừng hoạt động (OMS)
• Hệ thống lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp (ERP) để quản lý chất lượng điện năng và dự báo tải
• Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• Quản lý tải biến áp (TLM)
• Quản lý lực lượng lao động di động (MWM)
CỔNG VẬN HÀNH
AMI giao tiếp với nhiều ứng dụng phía hệ thống (bao gồm MDMS) để hỗ trợ:
Vận hành phân phối nâng cao (ADO)
• Các cảm biến tiên tiến trong hệ thống quản lý phân phối (bao gồm dữ liệu PQ từ đồng hồ AMI)
• Quản lý ngừng hoạt động nâng cao (thông tin ngừng hoạt động theo thời gian thực dựa trên đồng hồ AMI)
Vận hành truyền tải nâng cao (ATO)
• Tự động hóa trạm biến áp
• Xử lý thông tin tốc độ cao
• Bảo vệ và kiểm soát nâng cao (bao gồm kiểm soát phân phối để cải thiện điều kiện truyền tải) đồng hồ)
Quản lý tài sản nâng cao (AAM)
Dữ liệu AMI sẽ giúp AAM theo những cách sau:
• Dữ liệu vận hành hệ thống
• Dữ liệu “sức khỏe” tài sản
• Vận hành để tối ưu hóa việc sử dụng tài sản
• Lập kế hoạch T&D
Lợi ích
Ưu điểm của AMI rất nhiều và có thể được phân loại rộng rãi như sau:
• Lợi ích hoạt động – AMI mang lại lợi ích cho toàn bộ lưới điện bằng cách cải thiện độ chính xác của việc đọc đồng hồ, phát hiện hành vi trộm cắp năng lượng và ứng phó với tình trạng mất điện, đồng thời loại bỏ sự cần thiết phải đọc đồng hồ tại chỗ.
• Lợi ích tài chính – AMI mang lại lợi ích tài chính cho các công ty điện, nước và khí đốt bằng cách giảm chi phí thiết bị và bảo trì, cho phép khôi phục dịch vụ điện nhanh hơn trong thời gian mất điện và hợp lý hóa quy trình thanh toán.
• Ưu điểm của khách hàng – AMI mang lại lợi ích cho khách hàng sử dụng điện bằng cách phát hiện sớm các lỗi của đồng hồ, cho phép khôi phục dịch vụ nhanh hơn và cải thiện độ chính xác và tính linh hoạt của việc thanh toán. AMI cũng cung cấp các tùy chọn tỷ lệ theo thời gian, có thể giúp khách hàng tiết kiệm tiền và quản lý mức tiêu thụ năng lượng của họ.
• Lợi ích bảo mật - Công nghệ AMI cho phép cải thiện việc giám sát tài nguyên hệ thống, giảm các mối đe dọa mạng lưới khủng bố mạng tiềm ẩn đối với lưới điện.
Những thách thức
• Chi phí vốn cao: Việc triển khai AMI trên quy mô đầy đủ đòi hỏi phải mua tất cả các thành phần phần cứng và phần mềm, bao gồm đồng hồ, cơ sở hạ tầng mạng và phần mềm quản lý mạng, ngoài chi phí thiết lập và bảo trì hệ thống công nghệ thông tin và cơ sở hạ tầng đo lường.
• Tích hợp: Hệ thống thông tin khách hàng (CIS), Hệ thống thông tin địa lý (GIS), Hệ thống quản lý ngừng hoạt động (OMS), Quản lý công việc (WMS), Quản lý lực lượng lao động di động (MWM), SCADA/DMS, Hệ thống tự động hóa phân phối (DAS), v.v. tất cả phải được tích hợp với AMI, một hệ thống công nghệ phức tạp.
• Tiêu chuẩn hóa: Để kết nối và duy trì đúng cách hệ thống lưới điện dựa trên AMI, cần phải tạo ra các tiêu chuẩn khả năng tương tác—thiết lập các yêu cầu chung cho công nghệ, triển khai và hoạt động chung của AMI.
Kết luận
Những tiến bộ công nghệ đáng kể trong việc sử dụng và cung cấp năng lượng điện đã được thực hiện trong thế kỷ 21. Để vượt qua những khó khăn mà những cải tiến này phải đối mặt, cần có các công cụ và chiến lược mới. Một công cụ như vậy là cơ sở hạ tầng đo đếm tiên tiến. Một cơ sở hạ tầng có thể thực hiện thu thập dữ liệu thời gian thực từ người tiêu dùng, truyền dữ liệu và trả lại các chỉ thị điều hành cho tải đã được thể hiện như một kết quả của những tiến bộ và phát triển trong điện tử, thiết bị đo đạc, truyền thông và xử lý dữ liệu. Với sự trợ giúp của công nghệ hữu ích này, các nhà khai thác và các công ty tiện ích có thể lập kế hoạch và tối ưu hóa hiệu suất mạng của họ với kiến thức trực tiếp về tình trạng của nó. Cả hai đầu của khách hàng và nhà cung cấp đều có thể sử dụng dữ liệu thu thập được để điều chỉnh mức tiêu thụ.
Các công ty năng lượng và người tiêu dùng có thể tiết kiệm hàng triệu đô la chi phí bảo trì và phòng ngừa thiệt hại bằng cách sử dụng các công cụ thông báo và chẩn đoán do AMI cung cấp, chẳng hạn như phát hiện rò rỉ trong mạng lưới nước và khí đốt hoặc phát hiện tấn công mạng hoặc vật lý. Việc có thể bao gồm các dịch vụ tiên tiến như phát hiện, thông báo và giám sát hỏa hoạn thông qua các ứng dụng di động đã nâng cao hơn nữa giá trị của mạng và thu hút sự quan tâm từ công chúng đến SG và AMI. Một lợi ích khác của AMI là cải thiện an ninh cho điện được cung cấp và thông tin được truyền đạt. Ngoài ra, AMI cung cấp cho người dùng nhiều quyền kiểm soát hơn đối với thói quen tiêu dùng của họ. Ngoài ra, nó cung cấp năng lượng ổn định và chất lượng cao hơn.
Tác giả:
Sonu Kumar Sah