能源共享解锁了增强型电网。

爱立信皮书GFTL23001893Uen二月 2024 创新能源共享 2024年2月创新能源共享2 内容 内容 引言3 什么是能源共享，从中可以预期到什么？4 转型能源生态系统7 结论13 词汇表14 参考文献15 作者16 创新能源共享介绍20243 年2月 引言 本皮书讨论了实现能源共享所需的演变过程。它追溯了从当前信息通信技术（ICT）领域的能源解决方案到大约2030年的未来生态系统的演变进程。该生态系统涉及多个部门在社会能源共享中作出贡献，其中电力和连接性在需求最紧迫时充当值得信赖的合作伙伴。 读者被鼓励探索这份皮书以掌握以下关键点： 1信息技术（ICT）站点有潜力通过利用站点的储能支持电网的辅助服务，这为ICT站点所有者提供了创造新收入的机会。2ICT站点可以在本地微电网中发挥作用，通过拥有本地电源来增强抗风险能力，从而确保连接服务保持运营。3在危机情况下促进能源共享变得至关重要，尤其是在越来越多的服务实现数字化并依赖连接的情况下。 勘探活动正在进行中，包括在这些领域的合作。本皮书将引用跨行业和领域的持续联合努力，以促进能源发展。 能源共享是什么，我们可以从中期待到什么？ 最终目标是建立共享发电和储存能力的机制。在特定地理区域，尤其是在电网断电的情况下。 鉴于气候状况的演变，全球社会正面临新的挑战。 危机情景。受5G和6G推动，对连接服务的依赖性日益增加。技术，需要持续和可用的能源供应。这需要 显著提升电网能力，如图1所示： 脱碳： 共同努力以减少发电过程中的温室气体排放。 去中心化： 能源市场转变为一个广泛的多点系统，具有双向能源交换功能。转移分配。 数字化： 新的多点设置既适用于发电也适用于能源市场。对众多测量点的需求。 去碳化 一代 能源市场 分销 数字化 消费者专业消费者 去中心化 图1：电网转型 电网挑战以及信息技术（ICT）如何提供支持 在向无化石能源发电和电气化不断转变的背景下，电网所有者需要帮助来解决能源生产和消费转型带来的新兴挑战。对电网稳健性构成挑战的关键因素包括： 传输容量瓶颈 太阳能光伏风力等间歇性能源的份额不断增长 用于电网电力平衡的旋转质量份额减少 在电网的转型过程中，扩大能源储备能力对于确保稳定性至关重要，使每个电力网格的平衡成为新的常态。信息与通信技术（ICT）行业以及其他领域可以在强化电网方面发挥作用。数字化和智能能源编排有望从能源社区获取小型能源生成，并建立创新商业模式。这种强化可以从可持续性和意图两个方面进行考察，如图2所示。 智能 能源消耗 可再生能源 X技术使用 按需 韧性 环境 意识 安全接口 预测微电网 行业与社会 优先级处理可信度 社区互动 创新 能源演变 意图： 持续使用生命周期 社会 运营支出（O能pe源ra作tin为gExpenses）API（注自：动A化PI是“应用程序编程接口能”的源缩写，是计算商机业编程中的一个术语，在这里直接保留原英文。） 新收入切片生态系统 能源边缘能源来自各个方向 经济 图2：从各个地方构建弹性能源（爱立信，2023） 一个稳健的商业模式对于股东来说，包括为能源市场提供可持续的支持，这对于确保能源和服务连接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培养负责任的能源行为，有利于环境角度。 能源弹性的最终目标是利用来自不同地点的能源，在行业和社会的共同努力下发掘所有能源资源的潜力。相关利益相关者的协作推动创新，朝着基于自主应用程序编程接口（API）的数据交换方向发展，以提升能源运营效率。 能源变革需要各个功能领域的相互作用，信息和通信技术（ICT）行业以及其他利益相关者可以为此转型过程贡献重大价值。 转型能源生态系统 在新分布式能源配置下，关键利益相关者涌现出新的机遇： 电网所有者可以从能源生态系统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性，实现变电站的远程操作控制和线路监控，特别是在它们成为越来越以传感器驱动的边缘网络的情况下因此，蜂窝技术因此提供了一种成本效益高的实施方式（由5G和边缘云支持）。 阅读更多：使能源公共事业行业互联爱立信 ICT站点所有者，他们拥有并控制具有储能能力的站点被动设备，可以从能源市场获得新的收入，如下所示。 利用能源编排解锁新的收入来源。 电信业早已利用实时技术实现数字化，这使得它能够通过人工智能（AI）技术利用网络运营中的自动化。智能互联站点能够实现对ICT站点可用能源状况和电力供应的远程管理。 随着电信发展向能源感知的边缘服务迈进1结合ICT站点上的活动站点基础设施和能源资产，进行能源优化 可以根据移动网络和边缘云的交通路径能耗等因素进行确定。 电池技术的进步使得ICT站点能够转变电池的使用方式，从提供电力备份转变为成为能够实现新收入选择的动态资产。 将集群站点上可用的电池容量汇总，为支持电网所有者提供与平衡频率和电压相关的能源辅助服务打开了可能性。在电网所有者控制电力开关的能源市场中，也称为需求响应服务，ICT行业可以提供支持，利用其覆盖全国现有的储能能力。能源市场的去监管甚至允许新的利益相关者进入、颠覆或加强能源市场。 事实盒： 能源存储在全球能源市场的预测年增长率为28，从2021年的24GWh增长到2031年的278GWh2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满足部分需求，从而用于平衡电网。 示例： 瑞典频率控制储备扰动（FCRD）的上限是558兆瓦3和ICT（30000个地点） 可能暂时减少消费并支持90兆瓦（每站点3千瓦）4几乎不需要额外的电池容量 。使用现有的电力供应（3x16A）向电网送电的能力可达360MW（64），但此时需要额外的80Ah站位的储能。瑞典FCRD的整个需求为165MW5，仅通过现有电池备用电源即可得到ICT行业的支持。 能源优化与混合能源使用 气候状况促进了风能和太阳能等可再生能源的投资。预计在2030年之前，可再生能源的增长主要将在中国、北美和欧洲实现6可能推动创新解决方案的发展，以构建智能连接信息通信技术（ICT）与电网。 进一步平衡电网的挑战需要更大的储能容量。可再生能源发电（中午到下午）与消费高峰（下午晚些时候和傍晚）之间的差异，所谓的“鸭曲线”，持续增加7这情况影响传统能源，因为在可再生能源发电峰值时运营成为经济损失。 基于人工智能的解决方案可以用来影响能源消耗的时间和方式，并在ICT站点使用混合能源时进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。数字孪生是另一种在站点上虚拟表示不同实体的有用方法，例如，基站、混合能源、天气预报、电网。 等等，用于场景模拟，以了解对用户的影响以及混合能源来源的使用带来的影响。输出可用于强化学习用于减少能源消耗的AI模型，优化混合能源源的价值。 此外，ICT网络可以识别通信网络使用的电源中的各种异常情况，并将其与电网业主分享以采取适当行动。 增强的微电网能源互动 变压器变电站测量现有的电力使用情况，但对远端边缘潜在能源发电的了解较少。5G连接能够实现更精细的分辨率和可能性，以确定可再生能源的位置及其状态。一个全面通信、数字化的电力系统创造了调整生产和使用的激励措施。 储能支持电网平衡，虚拟调度可以增加小型能源资源的利用率。在双向电力系统中，ICT站点将成为电网的一个更大机遇，同时，也为ICT站点所有者提供了更多潜在的收入来源。 一个为小地理区域供电的微电网，无论是通过自主模式独立运行还是与电网连接，都为与ICT站点实现互联提供了机会，以提供无缝服务，构建更全面解决方案，并提高灵活性和抗风险能力。这是通过在该地理区域内利用本地发电和储能能力实现的。这种互联开辟了多个新的创新应用案例，并通过建立通用和安全的API简化了自动化执行。 在离网状态下，需要优先考虑用户和功能，同时还需要与当地可再生能源生产者共同创建新的商业模式，包括针对最终用户的计费方案。 结合上述功能与储能能力和双向电力系统，提高了ICT站点追求额外收入流的可能性，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重大贡献，能够快速响应微电网中的变化。 随着关键基础设施（如电网和连接网络）的数字化转型，将出现新的复杂网络安全威胁 ，而人工智能将在应对未来挑战中起到关键作用。 生态系统为社会提供有弹性的能源。 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多样化的策略。这些策略中包括旨在防止野火蔓延的公共安全电力断电（PSPS）。此外，周密的计划还包括确定PSPS的持续时间，可能跨越几天8以促进备用能源发电和存储的协调。 在应对由天气引起的停电问题时，提高电网的弹性变得至关重要。传统的做法是电力公用事业行业自行解决问题，通常涉及长达十年的部署期和数十亿美元的支出。是否有替代方案？一种新的方法势在必行。历史上的ICT融合正在变得更加灵活，例如，通过从以硬件（HW）为中心的方法转变为HW无关的方法，例如使用云技术。交通模式的变化迅速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。可以将电力电网的特性与之相比较，包括电力生产和消费的快速变化，以及ICT行业数十年的经验。应利用这些丰富的经验，在电力公用事业行业中开发一个数字化平台。 考虑到在5G旅程中行业和部门内部生态系统的演变，应基于类似的生态系统模型，对与能源相关的资产有更广泛的意识和互联。这种方法旨在利用和加强一个对所有人而言具有弹性和可靠性的能源系统。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。同样，独立的地球系统可以应用于电力系统，以提高其弹性水平 。因此，电网所有者将更加关注潜在的停电，这以电网中损失负荷的价值（VoLL）来衡量。 团结共享能源的合理性可以通过一些强调避免停电价值的例子来阐述： 拯救生命无缝通信使无人机救护车能够携带必要的医疗设备到达现场，随后在当地进行充电9为下一次任务做准备。 确保安全用水电力确保了饮用水和污水泵的正常运行。 确保金融交易可靠的能源供应确保了食品和供应等日常必需品的交易不间断 。 ICT作为信任的合作伙伴电动汽车（eVehicles）的到来，为ICT站点充电，确保在灾难发生后最需要的几小时里保持连接性持续不断。 通信服务连接社区，并在危机期间对提高韧性至关重要，从而实现统一的能源共享。 这意味着在需要最多的时刻，电力和连接基础设施必须无缝协作，成为可靠的伙伴。新的政策应该指导其演变，将现有的能源备份需求转变为灵活的储能解决方案，确保社区的长久连接服务，同时充当能源辅助服务。 全面解决方案意味着什么？ 全面解决方案将需要新的支持系统和通用通信平台，以及改变操作流程和程序，例如改进设备的生命周期管理。在确保所有系统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）的视角。必须确保鲁棒性和可维护性（RM），以便在本质上耐用的运营和基础设施业务中获得效率。10 连接性洞察预测协调组织自主的 数据收集分析和主动且 通过远程访问模式检测预防性的优化 自动化基于政策 控制 认知决策制定 在运营中 图3：数字化转型旅程的成熟步骤 信息通信技术（ICT）行业在数字化旅程上取得了显著进展，现在正努力实现以业务意图驱动的操作，并采用零接触自动化（见图3）。通过电信和电网的融合，挖掘数字化的全部潜力，为社会带来了新的机遇。 自主的 协调组织 预测洞察 连接性 本地区域 国家国际 时间 图4：智能自主操作的实施 ICT网络和电网在地方、区域、国家和国际层面上运行。在每个智能自主运行环境中，每个系统都需要拥有自己的决策回路，如图4所示。这标志着网络向弹性能源过渡的开始。 新领域如电动汽车、房地产等的发展可以在建立起一个更大能源生态系统（包括能源生成、存储和负荷）的初步步骤之后进行。 新的标