创新能源共享

爱立信白皮书 GFTL - 23: 001893 Uen2024 年 2 月创新能源共享 创新能源共享内容2024 年 2 月2Content 创新能源共享导论2024 年 2 月3Introduction本白皮书讨论了实现能源共享所必需的演变。它追溯了信息与通信领域当前能源解决方案的进展技术 （ ICT ） 部门到 2030 年左右的未来生态系统。该生态系统涉及多个部门 ， 为社会中的能源共享做出贡献 ， 电力和连通性在最需要时充当可信赖的合作伙伴。鼓励读者探索本白皮书 ， 以把握以下关键点 ：1.ICT 站点有潜力通过能源辅助服务支持电网 ， 利用站点的能源存储。这为 ICT 站点所有者提供了产生新收入的机会。2.ICT 站点可以在本地微电网中发挥作用 ， 通过拥有本地电力来增强弹性。这确保了连接服务保持运行。3.在危机情况下 ， 促进能源共享变得至关重要 ， 尤其是随着越来越多的服务变得数字化并依赖于连通性。探索活动正在进行中 ， 包括在这些领域的合作。本白皮书将参考各行业和部门正在进行的共同努力 ， 以实现能源。 创新能源共享什么是能源共享 ， 以及从中可以预见什么 ？ 2024 年 2 月4什么是能源共享 ， 以及从中可以预见什么 ？最终目标是建立共享内部产生和存储的能量的能力特定的地理区域，特别是在电网断开的情况下。鉴于不断变化的气候形势，世界各地的社会都遇到了新的危机情景。在 5G 和 6G 技术的推动下，对连接服务的依赖日益增加，需要持续和可用的能源供应。这需要电网的显著增强, 如图 1 所示。•脱碳:共同努力减少发电中的温室气体排放。•权力下放:能源市场转变为具有双向能量转移分配的广泛多点系统。•数字化:发电和能源市场的新多点设置强调了对众多测量点的要求。 创新能源共享什么是能源共享 ， 以及从中可以预见什么 ？ 2024 年 2 月5数字化脱碳Generation 能源市场Distribution 消费者 - 消费者权力下放图 1 ： 电网改造电网挑战以及 ICT 如何支持随着向无化石能源发电和电气化的日益转变 ， 电力grid owner require assistance in addressing the emerging challenges brought about by the transformation in energy generation and consumption. Key factors posing challenges to grid 健壮性 include:•传输能力瓶颈•太阳能光伏 / 风能等间歇性能源的份额越来越大•减少电网中电力平衡的旋转质量份额在电网改造中，扩大能源储备容量是确保稳定的当务之急，使各电网的平衡成为新常态。ICT 行业和其他部门可以在加强电网方面发挥作用。数字化和智能能源编排有可能从能源社区中捕获少量能源并建立创新的商业模式。如图 2 所示，可以从可持续性和意图角度检查这种增强。 创新能源共享什么是能源共享 ， 以及从中可以预见什么 ？ 2024 年 2 月6智能X 能耗% 可再生能源X 技术使用按需复原力Environmental预测微电网感知安全接口工业与社会优先级可信性社区互动长期使用和生命周期能量进化意图:社会经济创新图 2 ： 从任何地方建立弹性能源 （ 爱立信 2023 ）为利益相关者提供强大的商业模式包括为能源市场提供可持续的支持 ， 这对于确保社会能源和连接服务的长期可靠性至关重要。透明度和意识持续推动技术创新和促进认真的能源行为 ， 有利于环境观点。能源弹性的最终目标是从不同的地点利用能源 ， 在那里行业和社会共同释放所有能源的潜力。利益相关者之间的协作方法促进创新 ， 从而实现基于自主应用编程接口 （ API ） 的数据交换 ， 以提高能源运营效率。能源演变需要各种职能领域的相互作用 ， 信通技术部门与其他利益攸关方一起 ， 可以为这一变革进程做出重要价值。OPEX能源作为新收入API 自动化Energy @ edge能量切片商业生态系统来自世界各地的能量 创新能源共享转型能源生态系统 2024 年 2 月7改造能源生态系统在新的分布式能源设置中 ， 关键利益相关者出现了新的机遇 ：电网所有者可以从能源生态系统中的利益相关者那里获得各种能源辅助服务的支持。此外，他们可以利用公共或私有的连接来实现变电站和线路监控的远程操作控制，特别是随着它们变得越来越传感器驱动的边缘网络 - 因此，蜂窝技术提供了具有成本效益的实施 （ 由 5G 和边缘云支持 ） 。连接能源公用事业行业 - 爱立信ICT 站点所有者 ， 拥有和控制具有储能功能的站点的无源设备能力 ， 可以从能源市场获得新的收入 ， 如下文进一步举例说明。通过能源编排解锁新的收入流电信利用实时技术 ， 长期以来一直数字化 ， 使得它准备通过人工智能 （ AI ） 技术在网络运营中利用自动化。智能连接的站点可以远程管理 ICT 站点的可用能源状况和电力供应。随着电信发展向能源感知边缘服务发展 [1] ， 将主动和被动站点基础设施与 ICT 站点的能源资产相结合 ， 能源优化 创新能源共享转型能源生态系统 2024 年 2 月8事实框:预计全球能源市场的储能将以每年 28 ％ 的速度增长 ， 从 2021 年的 24 GWh 增长到 2031 年的 278 GWh [2] 。现有的 ICT 站点可以通过双重用途和利用已安装的电池容量来支持部分需求 ， 从而用于平衡电网。示例:瑞典的频率遏制储备干扰 （ FCR - D ） 高端市场为 558 MW [3]，ICT （ 30.000 个站点 ） 可以暂时减少消耗并支持 90 MW （ 3 W / 站点 ） [4]，几乎不需要额外的电池容量。利用现有的馈电 （ 3x16 A ） 向电网输送回电网的能力可以提供高达 360 兆瓦 （ 64 ％ ），但随后需要 80 Ah / 站点的额外储能。瑞典对 FCR - D 的全部需求为 165 兆瓦 [5]，ICT 部门可以通过仅对现有备用电池充电来支持。可以基于移动网络的流量路径的能耗等因素和边缘云。电池技术的进步使 ICT 站点能够改变电池的使用 ， 从提供备用电源转变为动态资产 ， 从而实现新的收入选择。聚合在一组站点处可用的电池容量为支持电网所有者提供与平衡频率和电压相关的能量辅助服务提供了可能性。在电网所有者控制电源开 / 关的能源市场中，称为需求响应服务，ICT 行业可以提供支持，利用其对现有储能容量的全国覆盖。能源市场的放松管制甚至可以允许新的利益相关者进入，破坏或加强能源市场。混合能源使用的能源优化气候形势刺激了对风能和太阳能等可再生能源的投资。可再生能源的大部分预期增长预计将在 2030 年之前在中国 ， 北美和欧洲 [6] ， 这可能会推动创新解决方案的增长 ， 以在 ICT 和电网之间建立智能互连。平衡电网的进一步挑战需要更大的储能容量。可再生能源发电 （ 中午到下午 ） 和消费高峰 （ 下午晚些时候和晚上 ） 之间的差异，即所谓的 “鸭子曲线 ”，继续增加 [7] 。这种情况会影响传统能源，因为当可再生能源发电达到峰值时，运营将带来经济损失。基于 AI 的解决方案可用于影响能源何时和如何消耗的行为，并在 ICT 站点使用混合能源时执行主动分析和优先级排序，同时考虑交通量预测和最低成本 / 能源方案。数字孪生是另一种有用的方式，可以虚拟地表示站点上的不同实体，例如基站，混合能源，天气预报，电网等。 创新能源共享转型能源生态系统 2024 年 2 月9等等 ， 用于情景模拟 ， 以了解使用混合能源对用户的影响和影响。输出可用于 AI 模型的强化学习 ， 以减少能耗 ， 优化混合能源的价值。此外 ， ICT 网络可以识别通信网络使用的电源中的各种异常 ， 并与电网所有者共享以采取适当的行动。增强微电网能量相互作用全通信的数字化电力系统激励调整生产和使用。能源存储支持电网平衡 ， 虚拟编排可以增加小能源资源的使用。有了双向电力系统 ， ICT 站点将成为电网的更大机会 ， 因此 ， ICT 站点所有者的额外收入来源的更大潜力。微电网通过自主模式或并网隔离地向小地理区域供电，为与 ICT 站点互连提供了无缝服务的机会，以构建更全面的解决方案，并变得更加灵活和有弹性。这是通过实现利用地理区域中的本地发电和能量存储的能力来实现的。这种互连开辟了几个新的创造性用例，并通过建立通用和安全的 API 简化了自动化执行。在离网的同时 ， 需要对用户和功能进行优先排序 ， 以及与当地可再生能源生产商一起创建新的计费方案的新商业模式 ， 包括为最终用户。将上述功能与能量存储能力和双向电力系统相结合 ， 增加了 ICT 站点瞄准额外收入流的潜力 ， 从而成为电网服务市场的竞争对手 ， 并对独立电网的稳定性做出了重大贡献 ， 能够对微电网的变化做出快速反应。随着电网和连接网络等关键基础设施的数字化 ， 新的复杂网络安全威胁将会出现 ， 人工智能将在应对未来挑战方面发挥关键作用。生态系统为社会提供弹性能源极端天气情况对关键基础设施构成了重大挑战，促使电网所有者制定不同的策略。这些策略包括旨在防止野火升级的公共安全电力关闭 （ PSPS ） 。此外，仔细的计划涉及确定 PSPS 的持续时间，跨越天 [8]，以促进备用能源的生成和存储的协调。 创新能源共享转型能源生态系统 2024 年 2 月10在解决天气造成的停电问题时，增强电网的弹性变得至关重要。传统方法涉及电力行业致力于其自己的解决方案, 通常需要长达十年的部署期和达到数十亿美元的支出。有其他选择吗 ？ 一种新的方法势在必行。通过从以硬件 （ HW ） 为中心的方法转变为与 HW 无关的方法，例如使用云技术，历史 ICT 融合变得更加灵活。流量模式的快速变化导致了软件定义网络 （ SDN ） ， 网络功能虚拟化 （ NFV ） 和零接触网络的发展。可以得出电网特征的相似之处 ， 包括发电的快速变化和消费 ， 以及在 ICT 行业数十年的经验。应该利用这种丰富的经验来开发电力行业的数字化平台。考虑到 5G 旅程中行业和部门内部生态系统的演变，更广泛的意识和与能源相关资产的互连应该基于类似的生态系统模型。这种方法旨在为每个人利用和加强弹性和可靠的能源系统。越来越多的企业正在引入需要关键通信服务的传感器驱动的业务运营。类似地，可以将隔离 terra 系统应用于电力系统以增加弹性水平。因此，电网所有者将更加关心潜在的停电，以电网中的损失负载 （ VoLL ） 值衡量。团结能源共享的基本原理可以通过几个例子来说明 ， 这些例子强调了避免停电的价值 ：拯救生命 — — 无缝通信有助于无人机救护车带着重要的医疗设备抵达 ， 随后为下一次任务在当地充电。确保获得安全的水 - 电力确保饮用水和污水泵的运行。保护金融交易 - 可靠的能源供应保证不间断食品和用品等日用品的交易。ICT 作为值得信赖的合作伙伴 - 电动汽车 （ eVehicles ） 到达并为 ICT 站点充电 ， 以确保在灾难发生后最需要的几个关键时刻保持连接。通信服务连接社区 ， 可以是复原力的关键在整个危机中实现统一的能源共享。这意味着电力和连接基础设施必须无缝协作 ， 以便在最需要时成为可信赖的合作伙伴。新政策应指导发展 ， 将现有的能源备份需求转变为通用的能源存储解决方案 ， 确保为社区提供长期的连接服务 ， 同时也作为能源辅助服务。 创新能源共享转型能源生态系统 2024 年 2 月11全面解决方案意味着什么 ？全面的解决方案将需要新的支持系统和通用通信平台，以及对运营流程和程序的更改，例如改进设备的生命周期管理。在坚持确保所有系统都能以安全方式运行的同时，基础设施提供商在构建网络和系统设置时必须考虑可靠可用弹性 (RAR) 观点。必须确保鲁棒性 - 可维护性 (RM)，以获得本质上持久的运营和基础设施业务的效率。[10].Connectivity Insights预测Orche