Презентация на тему: GRID-технологии
и
мета-компьютинг
Введение.
Термин GRID (переводится как решетка или вычислительная сеть) только недавно начал входить в лексикон специалистов по информационным технологиям. Однако аналитики уже сейчас прогнозируют, что идея GRID может радикально изменить мир информационных технологий, точно так же, как когда-то это сделал интернет. Если интернет-ресурсы можно охарактеризовать как глобальный доступ к текстовой и графической информации, то GRID — это возможность вычислений на глобальных компьютерных ресурсах.
Введение в GRID-технологии.
Итак, GRID – это географически распределенная инфраструктура, объединяющая множество ресурсов разных типов (процессоры, долговременная и оперативная память, хранилища и базы данных, сети). При этом место их расположения роли не играет. GRID предполагает коллективный разделяемый режим доступа к ресурсам и связанным с ними услугам в рамках глобально распределенных виртуальных организаций, состоящих из предприятий и отдельных специалистов, совместно использующих общие ресурсы.
Основной идеей GRID-технологии является решение проблем создания виртуальных организаций, централизованное и скоординированное распределение ресурсов. Под распределением ресурсов понимается не только обмен файлами, но и прямой доступ к вычислительным мощностям, программному обеспечению, данным, периферийному оборудованию.
История развития
Концепция GRID появилась еще в конце 60-х годов. Ее рождение и развитие многие годы было связано с научными исследованиями.
Идея: использование для вычислений свободных ресурсов компьютеров. Эта проблема было особенно актуальна 25-35 лет назад, когда для построения серьезных математических моделей были нужны мощности суперкомпьютерных центров, которых тогда в мире было совсем не много. До сколь-нибудь широкого
применения в сфере бизнеса в те времена технология GRID не дошла. Так как:
организовать динамическое перераспределение ресурсов для огромного числа разнородных задач — это очень непросто;
актуальность самой проблемы отошла на второй план, так как именно в 70-е годы начался небывало быстрый рост мощностей автономных
компьютеров.
Использование свободного времени процессоров стало популярным в конце
1990-х. Сам же термин «GRID» (GRID — решётка) возник в середине 90-х годов, он был впервые упомянут сборнике под редакцией Яна Фостера и Карла Кессельмана. В 1997 г. и в 1999 г. появились первые GRID-проекты.
Технологию GRID можно назвать третьим поколением Интернета. Его второе поколение мы наблюдаем сегодня. GRID позволяет выйти за рамки простого обмена данными между компьютерами и в конце концов превратить их глобальную сеть в своего рода гигантский виртуальный компьютер, доступный в режиме удаленного доступа из любой точки независимо от места расположения пользователя.
Классы решаемых задач.
Изначально GRID-технологии предназначались для решения сложных научных, производственных и инженерных задач, которые невозможно решить в разумные сроки на отдельных вычислительных установках. Однако теперь область применения GRID включает в себя промышленность и бизнес, крупные предприятия создают GRID для решения собственных производственных задач.
Таким образом, GRID претендует на роль универсальной инфраструктуры для обработки данных, в которой функционирует множество служб (GRID Services). Эти службы позволяют решать не только конкретные прикладные задачи, но и предлагают сервисные услуги: поиск необходимых ресурсов, сбор информации о состоянии ресурсов, хранение и обмен данными.
GRID можно применять для решения следующих классов задач:
массовая обработка потоков данных большого объема;
многопараметрический анализ данных;
моделирование на удаленных суперкомпьютерах;
реалистичная визуализация больших наборов данных;
сложные бизнес-приложения с большими объемами вычислений.
GRID с точки зрения разработчика.
•Software — программное обеспечение для решения самых различных задач на
конкретном компьютере.
•Hardware — собственно компьютеры.
•Middleware — новый тип программного обеспечения, необходимый для управления
работой географически распределенными GRID-
системами.
Сегодня, говоря о GRID, обычно имеют в виду промежуточное ПО (middleware), программный инструментарий и прикладные программы, способные работать в географически распределенной и неоднородной вычислительной среде.
С точки зрения разработчика поддержка GRID реализуется в программных средствах нескольких уровней: на уровне системного ПО, middleware и конечных приложений.
Мета-компьютинг.
Понятие мета-компьютера можно определить как метафору виртуального компьютера, динамически организующегося из географически распределенных ресурсов, соединенных высокоскоростными сетями передачи данных. Отдельные установки являются составными частями мета-компьютера и в то же время служат точками подключения пользователей.
Сам термин возник в начале 90-х годов, когда начала развиваться высокоскоростная сетевая инфраструктура, и изначально относился к объединению нескольких разнородных вычислительных ресурсов в локальной сети предприятия, организованного для решения одной задачи.
Основная цель построения мета-компьютера в то время заключалась в оптимальном распределении частей работы по вычислительным системам различной архитектуры и различной мощности.
В дальнейшем исследования в области технологий мета- компьютинга были развиты в сторону однородного доступа к вычислительным ресурсам большого числа (вплоть до нескольких тысяч) компьютеров в локальной или глобальной сети. Компонентами мета-компьютера могут быть как простейшие ПК, так
мета-компьютер может не иметь постоянной конфигурации — отдельные компоненты могут включаться в его конфигурацию или отключаться от нее; при этом технологии мета-компьютинга обеспечивают непрерывное функционирование системы в целом.
Наилучшим образом для решения на мета- компьютерах подходят задачи переборного и поискового типа, где вычислительные узлы практически не взаимодействуют друг с другом и основную часть работы производят в автономном режиме.
Сложность применения GRID- технологий.
В связи с тем, что при использовании GRID-технологий открывается широкий доступ к информации, возникает вопрос о безопасности.
Фундаментом технологии является требование обеспечения надежности услуг.
Технологические требования, предъявляемые к GRID, определены следующим образом:
1.Чёткий контроль над использованием ресурсов.
2.Многоуровневый контроль прав доступа, локальные и глобальные политики доступа.
3.Поддержка распределения различных ресурсов — программ, данных, устройств, вычислительных мощностей.
4.Поддержка различных моделей пользования — многопользовательской, однопользовательской, различных режимов.
5.Контроль над качеством предоставляемых услуг, планирование, резервное предоставление услуг.
|
jpg»>
Кроме того, Ермаков отметил, что существует три направления развития грид-технологий – американское, европейское и китайское. «Объединение не просто компьютерных ресурсов, а объединение ресурсов знаний – вот направление, которое развивает Европа, и по которому следует Россия. Вообще грид-технологии более применимы в медицине, чем интернет. Ведь вся инфраструктура не зависит от какого-то одного партнера, что очень важно во время масштабных исследований или проведения операции. В случае неполадок предусмотрено дублирование баз данных, что обеспечивает безопасность и надежность», — объяснил он.
Докладчик также сообщил, что область применения грид сейчас охватывает ядерную физику, защиту окружающей среды, предсказание погоды и моделирование климатических изменений, численное моделирование в машино- и авиастроении, биологическое моделирование, фармацевтику. «Использование технологий грид в здравоохранении получило название «HEALTHGRID». Данный проект развивается в Европе с 2002 года и главной целью перед собой ставит совместное использование ресурсов без потери информации», — подчеркнул Ермаков.
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 инициативы (AMI) по усовершенствованной измерительной инфраструктуре были развернуты 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.:no_upscale()/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/6181817/energienet-dk-smart-grid.png)
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 сетейГибкость — 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) .
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 месту 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 решенияИнтеллектуальная 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) .
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;
- Позволить 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;
- Поддержание или даже улучшение существующего высокого уровня надежности системы, качества и безопасности поставок;
- Эффективно поддерживать и улучшать существующие услуги.
Аналогичные определения интеллектуальных сетей существуют в других регионах мира, где существуют инициативы интеллектуальных сетей, что характерно для большинства стран, включая США.
Министерство энергетики США описывает «умную сеть» (так называется общая инициатива интеллектуальных сетей в США) как представляющая собой беспрецедентную возможность перевести энергетическую отрасль в новую эру надежности, доступности и эффективности, которая будет способствовать экономическому и экологическому здоровью.
В нем суммируются некоторые преимущества, связанные 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.
Очевидно, что существуют и 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.) интегрируется в сетевое оборудование и улучшит существующие системы связи (Целевая группа Комиссии ЕС по интеллектуальным сетям)
Дополнительные проблемы в интеллектуальных сетях включают нормативные изменения, 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 энергоресурсамИ 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 к интеллектуальным сетям» с тех пор, как этот термин впервые появился: «Первая волна инвестиций в сети произошла в конце 2000-х годов под лозунгом технологии 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, чтобы определять время 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 учета
Усовершенствованная инфраструктура учета (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: с помощью интеллектуальных измерений и сложной аналитической технологии Cisco помогла поставщику электроэнергии 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 данных и совместное использование, 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.