AWS和5G如何實(shí)現(xiàn)未來的數(shù)字電網(wǎng)

智能電網(wǎng)1.0的演變和教訓(xùn)

2017年，Gartner報(bào)告稱，先進(jìn)的計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施在智能電網(wǎng)技術(shù)的炒作周期中正在經(jīng)歷“幻滅槽”。公用事業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)正在開始攀登“啟蒙運(yùn)動(dòng)”，并且生產(chǎn)力可能已經(jīng)停滯不前。在此過程中吸取了一些重要的教訓(xùn)。首先，所有系統(tǒng)在最初的幾年內(nèi)都會(huì)消耗這些專用網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，而不會(huì)在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)提高功能性能。其次，計(jì)量系統(tǒng)和計(jì)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)孤島加劇了缺乏在各種公用事業(yè)功能之間使數(shù)據(jù)民主化的能力。在許多情況下，這導(dǎo)致了在這些系統(tǒng)中，僅能改善儀表到現(xiàn)金的周期。盡管智能電表仍具有提供獲得運(yùn)營(yíng)效益所需的功能的能力，但在各種筒倉(cāng)之間共享和分析數(shù)據(jù)的能力阻礙了任何廣泛的成功。該主題在以前的博客中得到了解決，該博客討論了在超大規(guī)模云環(huán)境中的某個(gè)地方建立由水表數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)和其他運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)水合的數(shù)據(jù)湖的需求。

推動(dòng)顛覆性變革的市場(chǎng)革命

分布式能源（DER）的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致需要比以前更全面的有關(guān)發(fā)電，負(fù)載，電壓，無功流量和電網(wǎng)慣性的信息。愛迪生綜合公司表示，它每15分鐘收集一次15分鐘的間隔數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備在間隔30分鐘之內(nèi)向客戶展示。澳大利亞一直以瘋狂的速度增加屋頂太陽(yáng)能（澳大利亞超過200萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能屋頂）在許多州一直在努力確定適用于這些大規(guī)模分布資源的規(guī)則。澳大利亞市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商（AEMO）正在基于五分鐘間隔數(shù)據(jù)指定五分鐘結(jié)算規(guī)則。隨著下一代數(shù)字網(wǎng)格的開始定義，重點(diǎn)關(guān)注來自數(shù)百萬(wàn)個(gè)IoT節(jié)點(diǎn)（例如，下一代智能儀表和IoT設(shè)備）的近乎連續(xù)的數(shù)據(jù)流，這可能是這些系統(tǒng)的關(guān)鍵要求。數(shù)字網(wǎng)格2.0將需要能夠以每分鐘一分鐘的間隔流式傳輸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)每分鐘從這些節(jié)點(diǎn)傳送到在云上運(yùn)行的大規(guī)模應(yīng)用程序集。這些應(yīng)用程序啟用了諸如近實(shí)時(shí)潮流之類的功能來管理電網(wǎng)穩(wěn)定性。此外，

Enel是歐洲最大的公用事業(yè)之一，并已通過設(shè)計(jì)和部署基于AWS的IoT基礎(chǔ)架構(gòu)來滿足此類要求。AWS IoT和數(shù)據(jù)服務(wù)為意大利各地?cái)?shù)百萬(wàn)個(gè)智能電表和變電站提供了支持。

AWS和5G如何滿足數(shù)字網(wǎng)格2.0的需求？

AWS處于獨(dú)特的位置，可實(shí)現(xiàn)未來的網(wǎng)格。憑借可近乎實(shí)時(shí)地提供動(dòng)態(tài)負(fù)載流的可擴(kuò)展性，AWS可以為未來的網(wǎng)格運(yùn)營(yíng)商提供空前的見解。借助先進(jìn)的AI/ML工具，AWS可以在控制這些動(dòng)態(tài)網(wǎng)格時(shí)承擔(dān)繁重的決策，而發(fā)電和負(fù)載（電動(dòng)汽車）本身也可以移動(dòng)。未來的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商必須了解天氣條件的變化如何影響地理上分布的太陽(yáng)能發(fā)電，并迅速做出決策以脫離選定的資產(chǎn)以確保電網(wǎng)穩(wěn)定。這樣的決策將需要將這些應(yīng)用程序部署在云基礎(chǔ)架構(gòu)上，并使用Amazon SageMaker和Amazon Forecast等ML技術(shù)。幫助電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商確定采取的最佳步驟。Amazon Personalize可以使用此數(shù)據(jù)向消費(fèi)者提出個(gè)性化的能源管理建議，可以通過多種方式推出，包括Amazon Pinpoint。

數(shù)字網(wǎng)格2.0將需要數(shù)據(jù)流通信技術(shù)。勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）的出版物《魯棒DERMS控制驗(yàn)證所需的要求和能力》，概述了此類要求。它在某種程度上說：“美國(guó)能源部建議DER，需求響應(yīng)和配電系統(tǒng)中的分布式存儲(chǔ)的延遲在20毫秒到15秒之間。延遲計(jì)算還必須包括測(cè)量和處理系統(tǒng)電壓所花費(fèi)的時(shí)間。該時(shí)間隨傳感器的不同而不同，但是可能需要0.5秒來測(cè)量和處理電壓，然后可能需要一秒鐘才能達(dá)到新的設(shè)定點(diǎn)。Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建議將響應(yīng)時(shí)間少于1秒作為智能逆變器的通信指標(biāo)。”此外，它還指出這些分布式資產(chǎn)需要高達(dá)1 Gbps的帶寬。

AWS波長(zhǎng)

可能是時(shí)候?qū)?G等技術(shù)與AWS Wavelength結(jié)合使用，在近乎實(shí)時(shí)地從數(shù)百萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和生產(chǎn)者設(shè)備收集數(shù)據(jù)的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這項(xiàng)技術(shù)可以跨地理分布的大量公用事業(yè)資產(chǎn)和應(yīng)用程序在邊緣提供超低延遲分析，控制和AI推理。AWS Wavelength通過將AWS計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)嵌入運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)中心中的5G網(wǎng)絡(luò)邊緣的服務(wù)訪問點(diǎn)，將AWS基礎(chǔ)架構(gòu)擴(kuò)展到5G運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。AWS Wavelength現(xiàn)在可以在舊金山和波士頓的Verizon網(wǎng)絡(luò)上使用，全球范圍內(nèi)將有更多的城市和運(yùn)營(yíng)商來使用。

公用事業(yè)下一步應(yīng)該做什么？當(dāng)公用事業(yè)開始建立其數(shù)字網(wǎng)格的下一個(gè)迭代的定義時(shí)，他們將定義該網(wǎng)格在未來15–20年內(nèi)需要支持的用例。公用事業(yè)公司應(yīng)考慮AWS Wavelength和5G之類的技術(shù)如何對(duì)高彈性，由DER驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)格的運(yùn)行至關(guān)重要，該網(wǎng)格正在應(yīng)對(duì)我們未來的氣候和可持續(xù)性挑戰(zhàn)。

作者

阿倫·塞加爾（Arun Sehgal）

Arun Sehgal是AWS Power＆Utilities行業(yè)垂直行業(yè)的全球生態(tài)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人。他于2018年加入AWS，并與全球獨(dú)立軟件供應(yīng)商（ISV）和系統(tǒng)集成商（SI）合作，他們正在AWS上為全球電力和公用事業(yè)構(gòu)建解決方案。在加入AWS之前，Arun在公用事業(yè)智能計(jì)量，物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)行業(yè)工作了25年以上。

約瑟夫·比爾

Joseph（Joe）Beer是Power and Utilities行業(yè)的AWS全球技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)指導(dǎo)AWS上可重用IT，OT，客戶參與，數(shù)據(jù)和資產(chǎn)管理解決方案架構(gòu)的開發(fā)。Joe為客戶和合作伙伴提供有關(guān)AWS云如何實(shí)現(xiàn)其數(shù)字轉(zhuǎn)換策略并幫助他們實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)目標(biāo)的建議。Joe是一位行業(yè)資深人士，在IT管理，解決方案體系結(jié)構(gòu)和交付以及在國(guó)內(nèi)外多個(gè)行業(yè)的咨詢中擁有30多年的領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。Joe從Puget Sound Energy加盟AWS，之前是Puget Sound Energy的首席技術(shù)官/首席架構(gòu)師，負(fù)責(zé)指導(dǎo)傳統(tǒng)IT和“運(yùn)營(yíng)”IT的IT戰(zhàn)略，架構(gòu)和設(shè)計(jì)工作。