По мере быстрой коммерциализации новых технологий, таких как 5G, Интернет вещей (IoT), облачные вычисления и искусственный интеллект (AI), цифровая трансформация в различных отраслях становится все более успешной. Но что это значит для развития электростанций? Что будет, если объединить энергетические технологии с технологиями энергетической электроники и цифровыми технологиями?

Чтобы ответить на эти вопросы, Пэн Цзяньхуа (Peng Jianhua), президент направления Huawei Site Power Facility, вместе с экспертами отрасли обсудил технологические и отраслевые вызовы и назвал 10 трендов развития электростанций, прогнозируемых Huawei. Эти тенденции позволяют определить направления развития и инновации в отрасли. 

Тренд 1: диджитализация энергетики

Вскоре вся межсистемная связь энергосистем будет диджитализирована — от генерации, преобразования и накопления энергии до ее потребления. Вся энергетическая сеть перейдет с традиционных ватт к совместной работе ватт+бит, что станет двигателем цифровой трансформации электростанций из точек, цепочек и сетей на основе концепции «Бит управляет ваттом» (Bit Manage Watt). Конвергенция цифровых и энергетических технологий сделает энергосети видимыми, лучше управляемыми и оптимизированными.С этой целью Huawei исследует трехуровневую целевую энергосеть, начиная от компонентов и станций до самой сети. 

Тренд 2: сеть с нулевым содержанием углерода

Экологичное и устойчивое развитие — это глобальное движение. Применение чистой энергии и энергосбережение стали массовой тенденцией во всем мире. В будущем полная связь между генерацией, потреблением при нагрузке, преобразованием и накоплением электроэнергии будет экологичной и энергоэффективной. От планирования, проектирования, строительства и расширения мощностей сетей высокого уровня до реконструкции, оптимизации, цифрового режима эксплуатации и технического обслуживания (O&M) и управления энергоэффективностью — сети с нулевым выбросом углерода будут реализованы благодаря интеграции технологий энергетической электроники, искусственного интеллекта и цифровых технологий. Быстрое развитие базовых, высокоэффективных и цифровых технологий также делает такие сети возможными. Связанные с энергетикой операционные расходы (OPEX) для операторских сетей не возрастут после внедрения 5G-технологий, что поможет значительно сократить капитальные вложения (CAPEX). Выбросы углерода в сетях будут устранены благодаря упрощенному строительству сетей, интеллектуальному O&M, а также управлению энергосетями в течение всего жизненного цикла.

В Греции Huawei помогает операторам сократить выбросы углерода на 10 тонн в год на объект благодаря умной солнечной энергии. В Пакистане Huawei использует передовые гибридные источники энергии для замены дизельных генераторов, сокращая выбросы углерода на 18 тонн в год.

Тренд 3: «литий для всех»

В разных отраслях по всему миру литиевые батареи постепенно заменяют свинцово-кислотные и все шире применяются благодаря их длительному сроку работы и постоянному технологическому развитию. Батареи, являющиеся исключительно резервными источниками питания, больше не соответствуют требованиям различных сценариев. Ожидается, что они станут комплексным источником энергии. Обычные литиевые батареи выполняют только одну функцию. А после объединения технологий энергетической электроники и цифровых технологий локальная система управления батареей (BMS) и облачная BMS будут работать вместе. С помощью технологий искусственного интеллекта и больших данных обычные литиевые батареи станут умными и основанными на облачных вычислениях. От отдельного компонента к интеллектуальной системе накопления энергии на основе облачных вычислений — литиевые батареи будут безопасными, пригодными для большего количества сценариев и удобными в эксплуатации, что позволит максимизировать ценность накопленной энергии на станции.

Вслед за умной литиевой батареей Huawei запустила решение CloudLi пятого поколения, переосмысливающее архитектуру литиевых батарей в новую эпоху. Решение включает полнофункциональное подключение, упрощенное обслуживание облака, интегрированное накопление энергии, точную настройку и превентивное управление безопасностью. Оно обязательно принесет больше пользы клиентам.

Тренд 4: от телекоммуникационных объектов к общедоступным

Различные отрасли внедряют 5G-технологии. В результате появляется большое количество цифровых объектов. Различные сценарии требуют более гибких и диверсифицированных объектов. Традиционные телекоммуникационные объекты с единственной функцией связи превратятся в общедоступные объекты связи с широким набором функций, что поможет повысить их ценность.

В Северной Африке Huawei представила инновационное решение eMIMO — унифицированную энергетическую платформу, которая поддерживает несколько режимов ввода и вывода. Это решение помогает трансформировать традиционную инфраструктуру объекта с единственной функцией в комплексную систему с рядом энергетических услуг. Энергоустановки также обеспечивают электроэнергией небольшие розничные магазины и полицейские участки в деревнях.

Тренд 5: диверсификация питания

Диверсификация питания воплощена в трех аспектах. Во-первых, диверсификация источников энергии. Новые источники энергии, особенно солнечной, будут постепенно переходить от вспомогательных к первичным. Кроме того, для источников питания будет доступно больше решений с оптимальными конфигурациями благодаря сочетанию новых источников энергии с сетями и системой накопления энергии. Во-вторых, многообразие сценариев применения. Электростанция больше не является просто источником электроэнергии для IT- или КТ-оборудования. Вместо этого происходит переход на конвергентное электроснабжение ИКТ для домохозяйств и производств. В-третьих, многообразие режимов развертывания. В будущем электростанции будут применяться в нескольких режимах. Например, централизованные солнечные электростанции, системы энергообеспечения для кампусов и небольшие микросети системы энергообеспечения, распределенные и гибридные системы энергообеспечения, фотовольтаические системы энергообеспечения для домохозяйств. Развертывание энергообъектов изменится с централизованного на централизованный+распределенный режим, чтобы удовлетворить различные требования эксплуатации.

В Эфиопии Huawei использовала ведущее гибридное решение для солнечной энергетики, энергосбережения и дизель-генератора, чтобы сэкономить 12,26 млн литров топлива на объектах связи, а также сэкономив 20 000 долларов на затратах на топливо и сократив выбросы углерода на 26,2 тонны. В Нигерии применялись распределенные внесетевые микроэлектростанции, чтобы сократить расходы на кВт с 0,5 до 0,2 долл. Система питания круглосуточно обеспечивает стабильное энергоснабжение для придомовых территорий.

Тренд 6: интеллектуальность полной связи

Благодаря постепенной цифровой трансформации энергоотрасли традиционная изолированная архитектура и изолированное управление энергетическими подсистемами будут развиваться и превращаться в интегрированные умные энергосистемы. Программно определенные подсистемы энергогенерации, преобразования, хранения, распределения, потребления, контроля температуры будут применять алгоритмы на основе искусственного интеллекта, чтобы достичь полной взаимосвязи и оптимального энергообеспечения систем.

В китайской провинции Чжэцзян (Zhejiang) компания Huawei сотрудничает с China Tower, чтобы уменьшить энергопотребление на объекте на 17,1% благодаря функции смещения пиковых значений на основе искусственного интеллекта. Это позволяет пользователям уменьшить плату за электроэнергию на 1 788 китайских юаней за объект ежегодно.

Тренд 7: простота и конвергентность

Благодаря развертыванию большого количества объектов IT- и КT-услуги в дальнейшем будут интегрированы на одном объекте, источники энергии и аккумулятор будут объединены. Режимы переменного и постоянного тока будут интегрированы в один источник. Таким образом, несколько энергосистем объединятся в одну. Объекты эволюционируют с помещений для оборудования до шкафов и опор, что позволит уменьшить площадь размещения и энергопотребление. Энергоэффективность объекта улучшится, а плата за электроэнергию уменьшится. Это также приведет к сокращению выбросов углерода в сети и упрощению энергопотребления в течение всего жизненного цикла.

В Мексике компания Huawei запустила решение iSuperSite, поддерживающее ультравысокую плотность и большую емкость источника энергии и оборудования. Оно применяет шкафы вместо помещений и интегрирует источники питания IT и КT в одну систему, чтобы сократить затраты на развертывание объекта и срок развертывания. Это также позволяет сократить энергопотребление и арендную плату, достигнув оптимальной совокупной стоимости владения.

Тренд 8: мультирежимная архитектура

Благодаря многообразию источников энергии и типов оборудования электростанции будут развиваться в сторону мультирежимной координированной архитектуры. Системная архитектура будет поддерживать несколько режимов ввода/вывода энергии, мультирежимное планирование и управление. Система будет эволюционировать благодаря модульному наслоению. Единая система энергообеспечения применяется для различных сценариев и конвертируемых источников энергии различных сервисов и устройств.

Благодаря унифицированной архитектуре источников энергии eMIMO от Huawei одна система источников питания (платформа) поддерживает различные режимы ввода/вывода, чтобы удовлетворить требования по электроэнергии для различного оборудования и различных отраслей, в том числе сферы коммуникаций, транспорта и электроэнергетики.

Тренд 9: автономное управление

Автономное управление — сфера развития электростанций в будущем. Во-первых, применение технологий на основе искусственного интеллекта упростит эксплуатацию и техобслуживание, позволит внедрить дистанционные O&M-услуги, самообучающиеся и автоматизированные O&M-услуги, позволит улучшить их качество и эффективность. Во-вторых, интеллектуальные технологии подключения IoT и интеллектуальные сенсорные технологии будут способствовать развитию цифрового управления электростанциями. Управление простыми устройствами исчезнет. Благодаря цифровым датчикам и платформе интеллектуального управления все компоненты и устройства энергосети будут взаимосвязанными.

В провинции Чжэцзян компания Huawei применяет технологию интеллектуального отключения нагрузки на основе искусственного интеллекта, чтобы гарантировать поставки электроэнергии важным сервисам и обеспечить отсутствие сбоев в работе во время эпидемии. Функция дистанционной проверки аккумуляторов интеллектуальных объектов Huawei позволяет уменьшить количество визитов на объект и операций вручную. Точность проверки аккумулятора также улучшена, что позволяет сократить расходы на посещение объектов на 200 долл в год для каждого объекта.

Тренд 10: безопасность и надежность

Увеличение объемов данных способствует сетевой, цифровой и интеллектуальной трансформации в энергоотрасли. Надежность, безопасность, конфиденциальность и способность аппаратного и программного обеспечения к восстановлению становятся необходимыми требованиями.

Энергопродукты Huawei поддерживают высокий уровень безопасности и надежности программного и аппаратного обеспечения. Помимо высоконадежного проектирования и производства, аппаратное обеспечение поддерживает диагностирование неисправностей для улучшения безопасности. Для программного обеспечения характерны многоуровневые функции управления и защиты, что гарантирует надежность энергоотрасли.