Грид технологии это: Грид | это… Что такое Грид?

Грид-Технологии (2009)

№	Лекция	Содержание
1	Лекция 1. Введение.	Введение. Описание курса История возникновения вычислительных сетей. История и виды распределенных вычислений. Грид. Определение, области применения. Облачные вычисления. Сравнение с Грид
2	Лекция 2. P2P вычисления.	Сравнение P2P и клиент-серверной технологий. Базовые элементы P2P сетей. Алгоритмы работы P2P сетей. Применение технологий P2P. Достоинства и недостатки P2P. Сравнение P2P и Грид.
3	Лекция 3. Web-службы.	Введение. Технология RPC и Web службы. Основные определения и стандарты первого поколения Web-служб. Стандарт WSDL. Стандарт SOAP.
4	Лекция 4. Стандарты WS-* второго поколения.	Введение. Второе поколение стандартов Web-служб. Безопасность Web-служб и WS-Security. Адресация Web-служб и WS-Addressing. Состояния Web-служб и WSRF.
5	Лекция 5. Основы Грид.	Определение Грид. Виртуальные организации Архитектура Грид. OGSA, OGSI и WSRF.
6	Лекция 6. Архитектура GT4.	Предпосылки возникновения Globus Toolkit. Роль GT в создании грид-приложений. Globus Toolkit 4 и WSRF. Компоненты Globus Toolkit. GT4 Common Runtime.
7	Лекция 7. Архитектура GT4 (Продолжение).	Обеспечение безопасности в GT4. Компоненты управления данными. Управление выполнением задач. Информационные службы.
8	Лекция 8. Планировщики и брокеры ресурсов Грид. Система Condor.	Планировщики и брокеры ресурсов. Система Condor. Архитектура Condor. Роли и процессы.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | GRID-технологии

< Лекция 14 || Лекция 13: 123

Аннотация: Обсуждаются проблемы применения параллельных информационных технологий при создании мирового суперкомпьютера — объединения всемирных вычислительных ресурсов в сеть со свободным доступом, аналогично единой энергетической системе, что является естественным развитием современного Интернета. Исследуются вопросы организации и минимизации времени информационного обслуживания.

Ключевые слова: Grid, Computing grid, сеть, ПО, суперкомпьютер, пользователь, запрос, сайт, информация, путь, Петрушанко С., CERN, Первое направление, почта, операции, вес, Web, error, Второе направление, Интернет, доступ, компьютер, проверка допустимости, опыт, WWW, гипертекст, БД, браузеры, HTML, HTTP, обобщение, Forster I., Kesselman K., Ривкин М., базы данных, oracle 10g, механизмы, разделение информации, поддержка, оптимизация, критерии оптимизации, минимум среднего времени выполнения единичного запроса, объединение, сегменты, сервер, время ожидания, мощность, China Grid, IBM, Linux, расходы, опытно-конструкторская работа, EDG, EU Data GRID, очередь, Globus, Argonne National Lab.

, программное обеспечение, разделы, Компьютер конечного пользователя, Вычислительный элемент, Рабочие узлы, Накопитель данных, Брокер ресурсов, Каталог реплик, файл, Job Description Language, входные данные, структурированы, супервизор, диспетчер, работ, Задача синхронизации, SPMD-технология, виртуальный ресурс, ППП, Кто-то, основной капитал, ВС

Основные направления исследований в области Grid-технологий

Термин «Grid-вычисления» ( Computing grid ), где «grid» означает «решетка, сетка, сеть», по смыслу аналогичен выражению «единая энергосистема». Суть его заключается в стремлении объединить все компьютеры мира в единую систему — в виртуальный суперкомпьютер невиданной мощности, что позволит распределять и перераспределять ресурсы между пользователями в соответствии с их запросами. Именно так человечество пользуется электричеством единых энергетических сетей. Основу подобного объединения можно рассматривать и для транспортных сетей, сетей обеспечения водой, нефтью, газом и т. д.

Имея такой суперкомпьютер, пользователь может в любое время и в любом месте запросить столько вычислительных ресурсов, сколько ему требуется для решения своей задачи. Более того, он может заказать ее решение, послав запрос-заявку на сайт одного из центров обслуживания. Так же, как единая энергосистема локально испытывает переменную нагрузку (потребление электроэнергии в отдельной стране, регионе или населенном пункте изменяется в зависимости от времени суток, года и т.д.), так и система Grid-вычислений способна перераспределять мощности, направляя запросы на недогруженные компьютеры в соответствии с возросшими требованиями.

Предоставление вычислительных ресурсов по требованию связывают с известным понятием «коммунальная услуга», что вполне соответствует тенденции объединения и распределения ресурсов жизнеобеспечения.

Однако на Grid-технологии возложены задачи и информационного характера: сделать всю информацию мира оперативно доступной.

Это означает, что пользователь должен ощущать, что вся информация, за которой он обратился, находится здесь, рядом, не далее чем на сервере того провайдера, к которому он подключен.

И мы ловим себя на мысли, что говорим об Интернете!

Да, в сущности, речь идет о смелом, фантастическом развитии именно того, что фантастическим казалось вчера, о развитии всемирной паутины, о внедрении в нее вычислительных функций и о повышении качества информационного обслуживания. Именно так и намечается дальнейший путь развития Интернета: от WWW к GRID^{1 Петрушанко С. CERN: от WWW к GRID. «Компьютерра», 2004, \No21.}.

Таким образом, для Grid-технологии характерны два (традиционно смешиваемых) направления развития, определяемые их важностью и различиями в исследовании.

Первое направление, связанное с информационными задачами, представляет сегодня сущность Интернета. Это — обмен новостями, приобретение новых знаний, программных средств, мульти-медиа-развлечения, диалоговые системы телеконференции, электронная почта, финансовые операции и т.д. Эти функции «Всемирной Паутины» уже представляются достаточными самым широким слоям населения, покрывая весь компьютерный сервис. Они органично вошли в базовое воспитание детей, определяя уровень грамотности современного человека.

Однако именно здесь существует основная проблема. Неуправляемое стихийное, даже «дикое» развитие Интернета приводит к парадоксу: доступность огромных объемов мировой информации породила значительный вес отказов, ответов о действительной недоступности этой информации, о превышении допустимого времени поиска, об ошибках. Поисковые системы блуждают по иерархической, запутанной системе Web-серверов, натыкаясь на их перегрузку, образуя трафик для обратного движения информации. Мы с отчаянием следим за замершей планкой индикатора, в ожидании выдачи такой знакомой записи «Error.

..» — с указанием предположения об окончании допустимого времени адресного обращения.

Сделать всю информацию доступной, установить гарантированное время поиска, породить у пользователя ощущение того, что вся информация по его запросу находится рядом, — это фантастическая задача. Можно ли объединить всю информацию мира, блуждающую в Интернете, в одну огромную базу данных, размеры которой даже трудно оценить? Да еще с неограниченным многоканальным доступом?

Движение в направлении осуществления этой глобальной идеи и является задачей исследователей в области Grid-технологий. Ясно, что идеального решения эта задача может никогда не получить. Однако стремиться к минимизации времени выполнения запроса, несмотря на структурную «удаленность» информации, несомненно, следует.

Второе направление развития Grid-технологий связано, как ранее говорилось, с таким расширением функций Интернета, при котором пользователь может получать ответы на запросы вычислительного характера. Речь, конечно, идет о тех задачах, решение которых недоступно широкому пользователю — ученому, управленцу, коллективу, всем, кому необходима достоверная информация для важных решений. Интернет должен принимать заказ на работу с задачами высокой сложности, большой размерности, с задачами моделирования сложных физических явлений, таких, например, как точный метеорологический прогноз, с оптимизационными задачами хозяйственного планирования, с задачами статистической обработки экспериментов, с задачами — запросами по контролю космического пространства, с имитационными задачами для испытания новых технических средств и т.д.

Это означает, что в составе Интернета должны быть мощные вычислительные центры, снабженные развиваемыми пакетами прикладных программ решения сложных задач, оболочками для решения классов задач. Такие центры должны комплектоваться высококвалифицированными математиками, развивающими вычислительную базу, готовыми принимать заказы, консультировать пользователей при «доводке» заказов до требуемого формального представления, ибо мечты о полной автоматизации процесса их выполнения еще долго будут неисполнимыми.

Необходимо учесть и селекцию допустимых заказов: при желании, например, отстранить школьника-разгильдяя, препоручающего выполнение урока домашнему компьютеру.

При построении Grid-систем особую актуальность обретают проблемы защиты. Цель защиты — перекрыть доступ к ресурсам и информации для тех пользователей, которые не имеют соответствующих привилегий. Таким пользователем может стать и собственник, предоставивший свой компьютер в аренду или по договору на время простоя.

Базовыми элементами защиты являются:

• аутентификация — проверка подлинности участника взаимодействия с системой;
• механизм авторизации — проверка допустимости затребованной операции;
• конфиденциальность и целостность данных — защита от нелегитимного доступа;
• intuit.ru/2010/edi»>биллинг и аудит — способность контролировать и подсчитывать объем использованных ресурсов и обеспечиваемых ими служб;
• строгое выполнение обязательств — способность устанавливать, что данный участник выполнил определенную задачу или согласился на ее выполнение, даже если сам он это отрицает.

Дальше >>

< Лекция 14 || Лекция 13: 123

электрические сети и энергосистема в развитии

Интеллектуальная сеть – это электрическая сеть/сеть, обеспечивающая двусторонний поток электроэнергии и данных, при этом интеллектуальные измерения часто рассматриваются как первый шаг.

Интеллектуальные сети как концепция стали известны более десяти лет назад и играют важную роль в цифровой трансформации электроэнергетического сектора. Введение с определениями, тенденциями и основными характеристиками интеллектуальных сетей.

Интеллектуальная сеть представляет собой электрическую сеть, обеспечивающую двусторонний поток электроэнергии и данных с использованием цифровых технологий связи, позволяющих обнаруживать, реагировать и принимать меры в случае изменений в использовании и множественных проблем. Умные сети обладают возможностями самовосстановления и позволяют потребителям электроэнергии стать активными участниками.

Аналитика больших данных и технологии Интернета вещей являются важными технологическими драйверами в интеллектуальных сетях, благодаря которым аналитика перемещается на периферию, как и в периферийных вычислениях. В интеллектуальных сетях используется больше технологий, но речь идет не только об ИТ и даже не о технологиях.

«Умная» сеть служит нескольким целям, и переход от традиционных электрических сетей к «умным» обусловлен множеством факторов.

К ним относятся дерегулирование энергетического рынка, изменения в учете, изменения в уровне производства электроэнергии, децентрализация (распределенная энергия) , появление вовлеченного «просьюмера», изменение правил, рост микрогенерации и (изолированных) микросетей, мандаты на возобновляемые источники энергии с большим количеством источников энергии и новые точки, где и для которых требуется электричество (например, пункты зарядки электромобилей) .

Электрическая сеть или электрическая сеть — это сеть для доставки электроэнергии от производителя (производителей) и мест, где она вырабатывается и преобразуется (электростанции и подстанции) к конечным пунктам, где «потребляется» электроэнергия: домохозяйствам, предприятиям, различным объектам и потребителю в целом.

На практике это сильно взаимосвязанная сеть с несколькими компонентами, такими как подстанции, линии передачи и электропроводка, распределительные линии, трансформаторы и многое другое.

Участники сетевой экосистемы сталкиваются с различными проблемами в области децентрализации производства и транспортировки энергии.

Интеллектуальная сеть и модернизация сети – что в названии?

Обратите внимание, что некоторые люди в отрасли больше не говорят об интеллектуальной сети. Они рассматривают этот термин как относящийся к первому этапу, когда были развернуты инициативы (AMI) по расширенной измерительной инфраструктуре с интеллектуальными счетчиками первого поколения.

Они предпочитают говорить, например, о модернизации энергосистемы, поскольку на самом деле речь идет о гораздо большем количестве элементов, чем интеллектуальные измерения, отправка данных в двух направлениях и добавление мощности в сеть в противоположном направлении. Однако, несмотря на то, что многие страны, регионы, штаты и т. д. уже предприняли подобные инициативы по интеллектуальному измерению десять лет назад, в некоторых странах это только начинается. Во многих странах проблемы сетевых игроков в основном видятся в децентрализации производства энергии и ее транспортировки.

Для IoT-компаний, таких как AllThingsTalk, проблема, которую просят помочь решить игроки в сфере энергетики и электросетей, заключается в подключении множества счетчиков и нормализации полученных данных, позволяющих развертывать быстрее и автоматизированным способом, как объясняет основатель Том Касер в Собеседование.

«Умная» сеть по сравнению с традиционными электрическими сетями – сущность и отличия

Традиционные электрические сети почти не имели возможности накопления, они ориентированы на спрос и имеют иерархическую структуру. В электрической сети напряжение постепенно снижается, чтобы электроэнергия могла использоваться этими различными потребителями: от уровней напряжения передачи до уровней напряжения распределения и уровней рабочего напряжения (на самом деле это и повышение, и понижение передачи, поэтому немного сложнее).

Обычно проводится различие между передачей (передающая сеть: высокое и сверхвысокое напряжение) и распределением (распределительная сеть: более низкое напряжение) , где на картинке представлены различные системы проводки и кабелей. Цель электрической сети состоит в том, чтобы гарантировать, что электричество всегда будет подаваться, когда и где это необходимо, без перебоев, и в этом кроется множество проблем, для которых интеллектуальная сеть уже может предложить решения / ответы.

В интеллектуальных сетях возможности самовосстановления позволяют автоматически обнаруживать проблемы в сети и реагировать на них, а также обеспечивать быстрое восстановление после нарушений.

Учитывая сложность и многочисленные проблемы, которые могут возникнуть, такие как последствия суровых погодных условий, ущерб от диких животных, человеческий саботаж и другие внешние и внутренние факторы (проблемы с отказом оборудования и критически важными активами) управление сетью очень сложным и специализированным полем для экспертов, которым также необходимо рассмотреть выбор правительств в отношении регулирования энергетики и инициатив в области устойчивого развития.

Двусторонний поток электроэнергии и данных, который является важной характеристикой интеллектуальной сети, позволяет передавать информацию и данные различным заинтересованным сторонам на рынке электроэнергии, которые можно анализировать для оптимизации сети, предвидеть потенциальные проблемы, быстрее реагировать, когда возникают проблемы и создают новые возможности — и услуги — по мере изменения энергетического ландшафта.

Рынок электроэнергии, потребление электроэнергии, правила, требования различных заинтересованных сторон и само производство электроэнергии меняются. Таким образом, инициативы в области интеллектуальных сетей существуют по всему миру, хотя иногда с разными подходами и целями.

В то время как интеллектуальная сеть по-прежнему относится к двунаправленной передаче данных и электроэнергии (также с потребителями и организациями, производящими электроэнергию), значение и охват этого термина расширились, учитывая множество возможностей, предоставляемых этим важным изменением, и когда-либо больше технологий, используемых в контексте развертывания интеллектуальных сетей.

Сюда входят, как упоминалось ранее, технологии Интернета вещей (электрические сети являются операциями с высокой интенсивностью использования датчиков задолго до того, как кто-либо использовал термин «Интернет вещей») , большие данные и расширенная аналитика с искусственным интеллектом и машинным обучением, широкие стандарты связи, используемые для передачи данных из одной точки в другую (например, от интеллектуальных счетчиков до коммунальных предприятий) и другие технологии (например, цифровые двойники) , который мы видим в цифровом преобразовании коммунальных услуг и в Индустрии 4. 0.

Как уже было сказано, мы также должны упомянуть о граничных вычислениях. Пограничные вычисления и граничная аналитика играют важную роль в коммунальных службах в целом.

Интеллектуальные сети, объясненные Power and Energy EU с несколькими источниками энергии, изолированными микросетями, микрогенерацией и хранением энергии в центре, а также различными преимуществами — просмотреть увеличенное изображение — Инфографика GDS — CC BY 2.0

Интеллектуальные сети: больше, чем интеллектуальные счетчики и передовая измерительная инфраструктура

Как уже упоминалось, один из первых и, возможно, основных аспектов инициатив интеллектуальных сетей, когда люди впервые узнают о них, касается учета и так называемых интеллектуальных счетчиков. Интеллектуальные счетчики являются следующим этапом эволюции, которая началась несколько десятилетий назад и привела к появлению первых технологий интеллектуальных сетей, таких как автоматическое измерение и следующая усовершенствованная инфраструктура измерения.

Микросети играют важную роль в построении низкоуглеродного будущего, поскольку они обеспечивают устойчивость основной сети, оптимизируют затраты на энергию, позволяют использовать возобновляемые источники энергии, повышают интеграцию электромобилей и улучшают доступность энергии.

Однако интеллектуальная сеть — это гораздо больше, чем просто интеллектуальные измерения, и некоторые другие элементы включают распределительные линии и подстанции (автоматизация подстанций и, все чаще, цифровые подстанции) , технологии и механизмы для предотвращения перебоев в подаче электроэнергии и обеспечения качества электроэнергии (доступность, надежность и т. д.) , интеграция энергии из различных источников с повышенным вниманием к «зеленой энергии», интеллектуальному производству электроэнергии, зондированию вдоль линий электропередачи, автоматизации энергосистемы, включению микрогенерации, посредством чего особенно организации и более крупные объекты могут генерировать собственную электроэнергию и подавать ее в центральную сетевую сеть (поверх просьюмеров) , лучшие и дополнительные возможности хранения энергии, способы повышения безопасности, альтернативные методы передачи для экономии драгоценных металлов и проектирование более современных и стабильные электрические сети в странах и районах, где старые сети нуждаются в замене.

В настоящее время большое внимание уделяется самовосстанавливающимся сетевым мощностям, микросетям и распределенным энергоресурсам (DER) , коммуникационным архитектурам и технологиям в сетях и использованию технологий/решений/подходов интеллектуальных сетей в регионах с более старыми электрические сети, которые страдают от отключений и низкого качества электроэнергии.

«Одной из основных характеристик интеллектуальной сети является ее способность к самовосстановлению», — подтверждает Хулио Сезар Мартинс из Schneider Electric (имеет канальную программу под названием EcoXpert для сертификации в области критического питания, автоматизации подстанций и т. д. и является одним из ведущих игроков на рынке интеллектуальных сетей).

Указывая на технологию FLISR (обнаружение неисправности, изоляция и восстановление обслуживания) , он добавляет, что возможности самовосстановления сводят к минимуму отключения электроэнергии, поскольку они обеспечивают непрерывную самооценку, которая проверяет, анализирует, реагирует и автоматически реагирует на проблемы.

Это стало возможным благодаря широкому внедрению интеллектуальных датчиков и других интеллектуальных устройств, а также автоматических средств управления, которые проверяют и оценивают состояние и состояние сети для выявления нарушений и проблем, о которых он говорит.

Роль Интернета вещей в эволюции интеллектуальных сетей

Гибкость — еще одно ключевое слово. Согласно ранее упомянутому, к 2023 году 65% электроэнергетических компаний будут инвестировать в цифровые технологии и платформы для поддержки услуг гибкости, тем самым активируя потенциал нагрузки до 35% от установленной мощности.

Используя возможности аналитики, интеллектуальная сеть обычно включает сценарии использования Industrial IoT в таких областях, как оптимизация активов, профилактическое обслуживание, упомянутое самовосстановление и любой метод получения (части) сетей снова включаются в случае возникновения проблем или необходимости технического обслуживания или внешних факторов, а также способы исправления и оптимизации качества электроэнергии, обеспечивая при этом удовлетворение спроса на электроэнергию наиболее оптимальным образом, с энергосбережением и экологическими требованиями, которые никогда не за горами. .

Централизованное производство электроэнергии все больше уступает место децентрализованному, поскольку новые технологии продолжают обеспечивать различные формы производства, хранения и передачи электроэнергии.

Потребитель играет важную роль в усилиях энергетических компаний и различных игроков в цепочке создания стоимости коммунальных услуг, таких как розничные торговцы энергией, где ключевыми факторами являются клиентоориентированность и улучшение качества обслуживания клиентов. В 2019 годуПо данным IDC, продавцы коммунальных услуг и энергоресурсов удваивают свои инвестиции в искусственный интеллект, чтобы повысить удобство, настройку и контроль для клиентов, тем самым повышая качество обслуживания клиентов.

Интеллектуальные сети должны не только приводить к снижению потерь электроэнергии и повышать конкурентоспособность в секторе электроэнергии, но и обеспечивать больший контроль со стороны потребителей (при этом энергетические компании также надеются уменьшить количество неоплаченных счетов) .

Децентрализованное производство энергии и интеллектуальная сеть

Как уже упоминалось, одним из основных изменений в электроэнергетике является рост так называемой децентрализованной генерации энергии и микросетей/микрогенерации.

Децентрализованное производство энергии, по сути, означает, что все больше и больше энергии вырабатывается (и хранится) различными способами, которые ближе к потребителю, которому нужна энергия. Если потребители энергии в самом широком смысле чаще генерируют собственную энергию, то де-факто это означает, что в различных «высших» уровнях электрических сетей зарабатывается меньше денег.

Децентрализация производства энергии, включая распределенное хранение энергии, делает потребителей частью уравнения интеллектуальной сети, что является одновременно возможностью и проблемой и является одним из ключевых изменений на рынке электроэнергии наряду с электрификацией и цифровизацией

«Ближе» не обязательно означает с точки зрения расстояния. Если предприятие имеет мощности там, где оно находится, то вероятность действительно велика, ничего физически ближе нет. Тем не менее, вы можете прекрасно представить ситуации, когда электростанция может быть физически очень близко. Что имеет значение, так это способность интегрировать различные ресурсы, посредством чего децентрализованная энергия в целом относится к энергии, производимой ближе к точке использования, а не на каком-то большом заводе, откуда она отправляется по национальной сети.

К 2023 году 65% электроэнергетических компаний будут инвестировать в цифровые технологии и платформы для поддержки гибких услуг, тем самым активируя потенциал нагрузки до 35% от установленной мощности (IDC)

«Централизованное производство электроэнергии путь к децентрализации, поскольку новые технологии продолжают обеспечивать различные формы производства, хранения и передачи электроэнергии», — говорит Эммануэль Лагарриг. Децентрализация — это не что иное, как революция в том, как мы генерируем, храним, перемещаем и потребляем энергию, добавляет он.

Одной из проблем является интеграция всего этого, а также отправка дополнительных мощностей, которые могут быть созданы децентрализованным способом, в сеть, где компании и люди становятся продавцами энергии, а также покупателями. Вы можете себе представить, что это не самая простая задача в уравнении интеллектуальной сети. Изолированные микросети также позволяют свести к минимуму последствия потенциального сбоя.

Что такое интеллектуальная сеть? Определения интеллектуальной сети и некоторые проблемы, требующие решения

Интеллектуальная сеть определяется как (сеть из) самодостаточных систем, позволяющих интегрировать источники выработки электроэнергии любого типа и/или масштаба в электрическую сеть, что сокращает рабочую силу и направлено на предоставление безопасной, надежной, высококачественной и устойчивой электроэнергии потребителям и организации одинаково.

Аспект сокращения рабочей силы действительно важен. Ожидается, что интеллектуальным сетям потребуется очень мало работников, поскольку они станут по-настоящему самодостаточными системами, к которым они стремятся быть. В определениях, предлагаемых национальными и международными инстанциями, работающими над «умными» сетями, этому уделяется меньше внимания, в которых в основном учитываются преимущества (еще несколько проблем упомянуты внизу этой статьи) .

Некоторые характеристики интеллектуальной сети по сравнению с традиционными подходами к электрической сети на уровне производства электроэнергии, рынка электроэнергии, передачи, распределения и потребителя электроэнергии – изображение Bartz/Stockmar CC BY-SA 4.0

Другое определение от Дебашиша Чакраборти: «Умная сеть — это интеллектуальная цифровая энергетическая сеть, оптимально доставляющая энергию от источника до потребителя».

«Это достигается за счет интеграции информационных, телекоммуникационных и энергетических технологий с существующей системой электроснабжения. Он вводит двусторонний диалог, в котором электроэнергия и информация могут быть обменены между коммунальным предприятием и его клиентами. Это развивающаяся сеть связи, управления, компьютеров, автоматизации и новых технологий и инструментов, работающих вместе, чтобы сделать энергосистему более эффективной, надежной, безопасной и экологичной».

И, конечно же, нельзя забывать о национальных и наднациональных инстанциях (электросети могут быть региональными, национальными, международными и т. д., в зависимости от региона) , у которых есть свои проекты/политики интеллектуальных сетей.

ЕС определяет интеллектуальную сеть следующим образом: интеллектуальная сеть — это электрическая сеть, которая может экономически эффективно интегрировать поведение и действия всех подключенных к ней пользователей — генераторов, потребителей и тех, кто выполняет и то, и другое — для обеспечения экономической эффективности, устойчивая энергосистема с низкими потерями и высоким уровнем качества и надежности снабжения и безопасности.

Преимущества интеллектуальной сети включают повышение эффективности и надежности электроснабжения, интеграцию большего количества возобновляемой энергии в существующую сеть, поддержку разработки электромобилей в масштабе, новые решения для клиентов по оптимизации потребления электроэнергии и сокращение выбросов углерода. .

В то время как ЕС (загрузка в формате PDF) признает наличие элементов интеллектуальности в некоторых частях электросетей, он различает существующие сети и интеллектуальные сети следующим образом: «разница между сегодняшней сетью и интеллектуальной сетью будущего в основном это способность сети эффективно и результативно справляться с большей сложностью, чем сегодня».

Согласно ЕС, интеллектуальная сеть использует инновационные продукты и услуги вместе с интеллектуальными технологиями мониторинга, управления, связи и самовосстановления, чтобы:

• Лучше облегчать подключение и эксплуатацию генераторов всех размеров и технологий;
• Разрешить потребителям участвовать в оптимизации работы системы;
• Предоставлять потребителям больше информации и вариантов того, как они используют свои запасы;
• Значительно снизить воздействие всей системы электроснабжения на окружающую среду;
• Поддерживать или даже улучшать существующий высокий уровень надежности системы, качества и безопасности поставок;
• Эффективно поддерживать и улучшать существующие услуги.

Аналогичные определения интеллектуальных сетей существуют в других регионах мира, где существуют инициативы в области интеллектуальных сетей, что характерно для большинства стран, включая США.

Министерство энергетики США описывает «Smart Grid» (так называется общая инициатива Smart Grid в США) как представляющую беспрецедентную возможность перевести энергетическую отрасль в новую эру надежности, доступности и эффективности, которая способствовать экономическому и экологическому благополучию.

Подводит итог некоторым преимуществам, связанным с Smart Grid (опять же, инициатива, но вы можете расширить ее до интеллектуальных сетей в целом) :

• Более эффективная передача электроэнергии;
• Более быстрое восстановление электроснабжения после перебоев в электроснабжении;
• Снижение операционных и управленческих расходов для коммунальных служб и, в конечном счете, снижение затрат на электроэнергию для потребителей;
• Снижение пикового спроса, что также поможет снизить тарифы на электроэнергию;
• Усиление интеграции крупномасштабных систем возобновляемой энергии;
• Улучшение интеграции систем производства электроэнергии между заказчиком и владельцем, включая системы возобновляемой энергии;
• Повышенная безопасность.

Интеллектуальные сети: некоторые дополнительные проблемы

Очевидно, что существуют проблемы, связанные с переходом на интеллектуальные сети. Некоторые из них были рассмотрены ранее в этом обзоре. Дополнительные включают проблемы потребителей (конфиденциальность и защита персональных данных) и кибербезопасность.

В странах, где стартовали инициативы по использованию интеллектуальных счетчиков, мы часто видим сопротивление со стороны потребителей (при этом часто установка интеллектуальных счетчиков в конце концов становится опцией; в других странах отказ приводит к финансовым последствиям или, скажем, принятие означает финансовые последствия). награда) .

Вторая проблема, безусловно, связана с общим аспектом кибербезопасности, типичным для всех промышленных сред, где происходит оцифровка и цифровая трансформация, данные становятся ключевыми, а ИТ и ОТ объединяются (ИТ означает информационные технологии, ОТ — операционные технологии).

Интеллектуальные сети повысят гибкость сети за счет развития дополнительных интеллектуальных функций (например, контроль температуры трансформаторов, мониторинг температуры кабелей в реальном времени и т. д.) интегрирован в сетевое оборудование и улучшит существующие системы связи (Целевая группа Комиссии ЕС по интеллектуальным сетям)

Дополнительные проблемы в интеллектуальных сетях включают изменения в нормативных актах, сложность интеграции источников, систем и партнерских отношений между различными игроками на нерегулируемом рынке. Местная ситуация, при которой определенное количество крупных компаний часто все еще доминирует, и изменение отношения среди просьюмеров.

Цель этой статьи состояла в том, чтобы представить интеллектуальные сети и объяснить суть концепции интеллектуальных сетей (мы называем это концепцией, так как настоящей умной сети пока нет) . Однако, конечно, это еще не все, учитывая сложность электрических сетей, задействованных компонентов и множества заинтересованных сторон.

Интеллектуальные сети, очевидно, вписываются в более широкую цифровую трансформацию коммунальных предприятий, и, учитывая множество заинтересованных сторон (включая местные и вышестоящие органы власти) и тот факт, что все взаимосвязано, они также затрагивают несколько других так называемых «умных» областей, от интеллектуального производства до умные города к умному дому и умным зданиям.

От современной измерительной инфраструктуры к распределенным энергоресурсам

И последнее замечание: как уже было сказано, концепция интеллектуальных сетей не нова. Более того, это путешествие и постепенные процессы, спектр, охватывающий множество возможных различных шагов и вызовов. Тем не менее ясно, что мы далеко ушли от первых дней передовых измерений.

Интеллектуальные сети включают в себя различные эксплуатационные и энергетические меры, такие как интеллектуальные счетчики, интеллектуальные устройства, возобновляемые источники энергии и энергоэффективные ресурсы.

Зак Поллок описывает эволюцию «путешествия в области интеллектуальных сетей» с тех пор, как этот термин впервые появился: «Первая волна инвестиций в сети произошла в конце 2000-х годов под лозунгом технологий интеллектуальных сетей, в результате чего активы счетчика, такие как передовая измерительная инфраструктура (AMI) и устройства автоматизации распределения. Сегодня модернизация сети эволюционировала, чтобы в большей степени учитывать предпочтения и желания клиентов. Во многих регионах это привело к усовершенствованию инфраструктуры и процессов, которые облегчили интеграцию распределенных энергетических ресурсов (ДЕР) ».

Как поясняется здесь, распределенные энергетические ресурсы (РЭР) представляют собой ресурсы по производству электроэнергии или управляемые нагрузки, которые напрямую подключены к локальной системе распределения или подключены к главному объекту в рамках локальной системы распределения.

Системы DER обычно используют возобновляемые источники энергии, включая малые гидроэлектростанции, биомассу, биогаз, солнечную энергию, энергию ветра и геотермальную энергию, и все чаще играют важную роль в системе распределения электроэнергии.

Будущее инновационных технологий Smart Grid (загрузить отчет)

Спрос на энергию увеличился в результате глобализации, повышения уровня жизни и технического прогресса. Это вызвало увеличение энергопотребления, которое, если его не лечить, могло стать неуправляемым. Это важный вопрос не только для обеспечения возобновляемой энергии, но и для глобального сохранения экосистемы. Города потребляют около 75–80% мирового потребления энергии, на них приходится 80% выбросов парниковых газов.

Электросеть – традиционная централизованная система передачи электрической энергии. Традиционные энергетические сети связаны исключительно с несколькими фундаментальными задачами, такими как производство, передача и регулирование энергии. Существующая электрическая система нестабильна, со значительными потерями при передаче, низким качеством электроэнергии, высоким риском веерных отключений, недостаточным электроснабжением и многими другими препятствиями.

В традиционных системах отсутствует отслеживание и управление в режиме реального времени, что открывает возможности для новых инновационных технологий интеллектуальных сетей. Для решения этих проблем необходимо полностью пересмотреть механизм энергоснабжения и внедрить более совершенные системы управления энергопотреблением. Интеллектуальная сеть — это концепция, в которой применяются все интеллектуальные функции, чтобы сделать услуги по распределению электроэнергии более эффективными, надежными и долговечными.

В этой статье мы собираемся представить обзор инновационных технологий интеллектуальных сетей, которые примут наше будущее. Для начала давайте посмотрим, что на самом деле означает «умная сеть».

 

Развитие интеллектуальных сетевых решений

Сеть электрических проводников, известная как энергосистема, необходима для распределения электроэнергии потребителям. Традиционные сети транспортируют и распределяют электроэнергию, но инновационные технологии интеллектуальных сетей будущего могут взаимодействовать, сохранять и даже принимать решения в зависимости от ситуации.

Используемые в настоящее время сетевые технологии служат основной цели: они передают электроэнергию, вырабатываемую центральной электростанцией.

Интеллектуальная сеть представляет собой интеллектуальную сеть с автоматизированной системой контроля и мониторинга. С точки зрения технологии, интеллектуальная сеть — это концепция традиционных сетей, которая включает в себя некоторые из самых передовых и автоматизированных элементов, чтобы сделать их более надежными и устойчивыми, улучшая существующие системы управления энергопотреблением.

[Статья по теме — Решения для урбанизации: главные технологические инновации для городов будущего]

Он также использует технологию цифровой связи для мониторинга и реагирования на локальные изменения в использовании, а также позволяет сети самовосстанавливаться после отключения электроэнергии. Благодаря различным решениям для интеллектуальных сетей (приложениям и технологиям) сеть затем обеспечивает эффективное и надежное электроснабжение, тем самым принося пользу как экономике, так и окружающей среде, способствуя внедрению инновационных технологий интеллектуальных сетей.

Согласно Techopedia, это определение: 

«Умная сеть — это электрическая сеть, основанная на цифровых технологиях, которая используется для подачи электроэнергии потребителям посредством двусторонней цифровой связи. Эта система позволяет осуществлять мониторинг, анализ, контроль и связь в цепочке поставок, чтобы помочь повысить эффективность, снизить потребление энергии и затраты, а также максимально повысить прозрачность и надежность цепочки поставок энергии. Интеллектуальная сеть была введена с целью преодоления недостатков традиционных электрических сетей за счет использования интеллектуальных сетевых счетчиков».

Интеллектуальные сети и решения для интеллектуальных сетей выполняют все традиционные задачи с дополнительными возможностями или преимуществом удаленного мониторинга всех операций для лучшего и быстрого реагирования и производительности. Установка интеллектуальных счетчиков связана с разработкой решений для интеллектуальных сетей.

Они использовались для передачи информации о клиентах обратно в сеть в 1970-х и 1980-х годах. Концепция значительно продвинулась вперед, и самое последнее исследование предполагает, что сети и сетевые системы должны играть решающую роль в производстве чистой и устойчивой энергии, чтобы минимизировать выбросы парниковых газов и углеродный след.

Инновационные технологии интеллектуальных сетей предлагают решение для улучшения производства электроэнергии, а также для более эффективного производства и распределения. По сравнению со стандартными сетками, ее проще настроить и она занимает меньше места благодаря своей гибкости. Концепция проектирования интеллектуальной сети направлена ​​на улучшение наблюдаемости сети, маневренности активов, ремонтопригодности энергосистемы и, в частности, экономических элементов эксплуатации, ремонта и планирования.

 

Где сегодня находится рынок инновационных технологий интеллектуальных сетей?

По данным Research and Markets, ожидается, что рынок интеллектуальных сетей вырастет в среднем на 17,76% и достигнет 92,107 млрд долларов в 2026 году по сравнению с 29,336 млрд долларов в 2019 году. прогнозируемый период, благодаря росту внедрения инновационных технологий интеллектуальных сетей во всем мире.

Решения для интеллектуальных сетей признаются правительствами как развивающихся, так и развивающихся стран в качестве стратегических инвестиций в инфраструктуру, которые помогут в их долгосрочном экономическом развитии и, следовательно, помогут им достичь своих целей по выбросам углерода. В прогнозируемой перспективе эти факторы, вероятно, будут способствовать росту рынка и создадут возможности для сетевых фирм, разрабатывающих технологии интеллектуальных сетей и решения для интеллектуальных сетей.

Ожидается, что рынок будет расти за счет увеличения инвестиций в отрасль, а также внедрения таких технологий, как интеллектуальные счетчики, зарядные устройства для электромобилей и других инфраструктурных технологий, которые, как ожидается, будут способствовать расширению рынка в ближайшие годы.

Однако рынок инновационных интеллектуальных сетевых технологий подавляется неадекватным доступом к энергии, особенно в развивающихся странах, а также слабым государственным регулированием и попытками обновить и расширить сетевую инфраструктуру.

 

Инновационные технологии интеллектуальных сетей, которые определят будущее

Взгляните на инновационные технологии интеллектуальных сетей, которые, по нашему мнению, помогут сформировать будущее электрических сетей.

Системы управления энергопотреблением

Интеллектуальная система управления энергопотреблением — это компьютерная система, которая отслеживает, контролирует, измеряет и оптимизирует использование энергии в здании, на заводе или в любом другом объекте. Системы могут связывать потребляющие электроэнергию конструкции, такие как ОВКВ, освещение и станки, со счетчиками, детекторами и другими устройствами, которые могут контролировать измерения и структурно интегрировать информацию.

Кроме того, эти устройства могут связываться с коммунальными службами или оператором сети для определения времени взаимодействия, например, для покупки энергии в нерабочее время по более низкой цене. Участие в мероприятиях по реагированию на спрос и зарядных станциях, управляемых электромобилями. Это делает усовершенствованные системы управления энергопотреблением ярким примером решений для интеллектуальных сетей, направленных на повышение эффективности.

Усовершенствованная инфраструктура измерений

Усовершенствованная инфраструктура измерений (AMI) представляет собой интегрированную систему интеллектуальных счетчиков, систем управления данными и коммуникационных сетей, которая позволяет коммунальным предприятиям и потребителям общаться в режиме реального времени. Это перспективное решение для интеллектуальных сетей, которое помогает совершенствовать системы управления энергопотреблением в целом.

AMI предоставляет поставщикам электроэнергии систему двусторонней связи от центра управления до счетчика, а также возможность изменять различные настройки уровня обслуживания для своих потребителей. Развитие передовых технологий измерительной инфраструктуры и установка интеллектуальных счетчиков с помощью различных программ измерения дают распределительным сетям огромные возможности для регистрации обратной связи по напряжению в точках подключения.

AMI предоставляет множество преимуществ, включая ценообразование на основе времени, прогнозы использования, удаленный контроль потребления, удаленную интеграцию или отключение пользователей, идентификацию хищения и т. д. Наличие этих функций означает возможность лучше регулировать эффективность и качество электроэнергии во всех сетях. во всем мире.

Тем не менее, есть несколько недостатков, которые касаются как клиентов, так и коммунальных служб, включая вопросы конфиденциальности и конфиденциальности, а также проблемы кибербезопасности, связанные с несанкционированным доступом к передовому оборудованию измерительной инфраструктуры.

Проекты IoT: крупная инновационная технология интеллектуальных сетей

Устройства, приборы и концентраторы IoT с датчиками, которые управляют умным домом или любой другой подключенной областью, предоставляют статистику по использованию энергии. Затем эта информация используется для оценки энергопотребления, затрат на вычисления, удаленного управления устройствами, принятия решений о распределении нагрузки и выявления проблем.

Одним из наиболее значительных проектов IoT, основанных на сети электростанций, распределителей энергии и коммунальных служб, является профилактическое обслуживание. Операции построены на использовании дорогостоящего оборудования и инфраструктуры. Заинтересованные стороны могут лучше контролировать свои активы, прогнозировать амортизацию, отказы и планировать техническое обслуживание, используя инновационные технологии интеллектуальных сетей для наблюдения и управления энергосетями.

Приложения машинного обучения уже широко распространены в индустрии IoT, и проекты IoT в интеллектуальных энергосетях не являются исключением. Машинное обучение хорошо известно своей способностью работать с большими наборами данных.

Помогает лучшему пониманию и использованию больших данных, а также выявлению закономерностей и составлению прогнозов. В результате анализ данных IoT, генерируемых в цепочке поставок интеллектуальной сети, с использованием передовых алгоритмов является еще одним подходом к повышению эффективности.

В Мангейме (Германия) инфраструктура IoT и технологические решения были объединены для создания проекта IoT в интеллектуальной сети. Эта инициатива способствовала широкому внедрению возобновляемых источников энергии и позволила городу лучше управлять использованием и производством энергии.

Еще один пример интеллектуальных сетевых решений IoT принадлежит Cisco. Компания, в сотрудничестве с рядом партнеров, помогает различным игрокам вверх и вниз по течению внедрять подключенные технологии и улучшать работу сети.

Модернизация BC Hydro — одна из историй их успеха: используя интеллектуальные измерения и сложную аналитическую технологию, Cisco помогла поставщику энергии повысить эффективность и надежность. Эти примеры действительно подчеркивают перспективность Интернета вещей и подчеркивают его как основную инновационную технологию интеллектуальных сетей.

Реагирование на спрос

Программы реагирования на спрос (DR) — это новые и постоянно развивающиеся приложения для управления спросом (DSM). Тематические исследования включают приложения, которые помогают снизить оптовые затраты на электроэнергию и колебания, предоставляя такие услуги, как регулирование частоты, вращающиеся резервы и эксплуатационные резервы, а также реализации, которые помогают повысить стабильность сети.

Реагированию на спрос в сетевых технологиях способствовало создание органов регулирования энергетики с открытыми оптовыми рынками и государственной поддержкой. С точки зрения клиента существует два типа программ реагирования на спрос:

• Потребители меняют свое потребление электроэнергии в ответ на изменяющиеся во времени цены, установленные их коммунальным агентством, чтобы максимизировать использование энергии и сэкономить деньги на счетах, что известно как DR на основе цены .

• Выгоды улучшаются за счет стимула влиять на поведение потребителей, чтобы изменить их спрос на потребление в на основе стимулов DR .

С помощью программ, указанных выше, DR позволяет потребителям сокращать или изменять потребление энергии в часы пик, предоставляя им значительную роль в функционировании электрических сетей в надежде сбалансировать требования спроса и предложения. Создание аварийного восстановления и инновационных технологий интеллектуальных сетей.

Электромобили (ЭМ)

Электромобили являются предпочтительным ответом на проблемы глобального потепления, учитывая очевидную модернизацию транспортной отрасли. С точки зрения инновационной технологии интеллектуальных сетей появление подключаемых к сети электромобилей несет с собой множество трудностей и возможностей для обеспечения устойчивости электросетей и систем управления энергопотреблением. Если электромобили будут введены в сеть в качестве обычных нагрузок, будет мало места для гибкости нагрузки, что поставит сеть под угрозу.

Интеллектуальные сети оснащены передовыми технологиями связи, интеллектуального учета и управления. В результате у них есть потенциал для использования электромобилей как в качестве нагрузки, так и в качестве гибкого источника энергии.

Умные счетчики имеют решающее значение для решения проблем, связанных с электромобилями. Эти интеллектуальные счетчики могут помочь в реализации интеллектуального планирования, чтобы максимизировать доступную мощность в сети, поскольку они имеют возможность двунаправленной связи и возможность отслеживать данные в реальном времени.

Электромобили также могут помочь в обеспечении устойчивости интеллектуальных сетей, выступая в качестве распределенных ресурсов хранения (V2G), которые помогают с дополнительными услугами, такими как управление частотой, снижение пиковой мощности и интеграция переменных возобновляемых ресурсов. Что касается решений для интеллектуальных сетей, то электромобили, похоже, являются ответом на препятствие, связанное с собственными электрическими сетями.

Большие данные

С различных датчиков, беспроводной передачи и подключений собирается огромное количество данных. Все данные, собранные от поколения до потребления, используются различными алгоритмами для прогнозирования, а также помогают в полном понимании модели использования энергии. В конечном итоге это будет полезно для разработки интеллектуальной системы управления энергопотреблением.

Большие данные об энергетике включают не только данные, собранные счетчиками, но и огромное количество метеорологических данных и данных об окружающей среде. Он также включает в себя «4V» (объем, скорость, разнообразие и ценность) и «3E» (энергия, обмен и эмпатия).

Несмотря на то, что для анализа больших данных были разработаны различные алгоритмы и модели, все еще существуют некоторые серьезные проблемы, такие как ИТ-инфраструктура, сбор информации и управление ею, обработка и анализ данных, интеграция и обмен данными, и, что наиболее важно, безопасность и конфиденциальность. Тем не менее, неотъемлемая роль больших данных в эволюции сети к чему-то большему и лучшему является причиной того, что она является одной из ведущих инновационных технологий интеллектуальных сетей, разрабатываемых в настоящее время.

Будущее за инновационными технологиями интеллектуальных сетей

Инновационные технологии интеллектуальных сетей и решения для интеллектуальных сетей, которые вращаются вокруг датчиков и измерений, позволяют выйти на новый уровень связи между конечными пользователями и энергетическими корпорациями. Энергосистема с такими возможностями может автоматически выявлять любые неисправности и реагировать на них благодаря мониторингу в реальном времени, сводя к минимуму перебои и проблемы с техническим обслуживанием.

Экстремальные погодные условия и стихийные бедствия, такие как наводнения и ураганы, становятся все более распространенными в результате глобального потепления, увеличивая вероятность отключения электроэнергии. Инновационные технологии интеллектуальных сетей станут более важными в этом контексте, чтобы предотвратить перебои в работе за счет автоматического изменения и перенаправления подачи электроэнергии.