劉光強

正在哥本哈根舉行的聯(lián)合國氣候變化大會再一次將環(huán)境保護拉近人們的視線。智能的能源網(wǎng)絡(luò)也成為熱門的話題。

公共工程上正在使用聯(lián)網(wǎng)的儀表和其他新技術(shù)來構(gòu)建新的智能能源網(wǎng)絡(luò)(智能網(wǎng)格),以便能夠減少服務(wù)中斷,削減成本,并改善客戶服務(wù)。

智能網(wǎng)格將到來

供氣、供電等公共工程在升級其舊有能源網(wǎng)絡(luò)時,正準備采用一些最新的技術(shù)來改進流程,改善服務(wù)質(zhì)量。實時和預測性分析,以及傳感器等新技術(shù)的使用,能夠幫助這些公共服務(wù)機構(gòu)更好地管理資源,實現(xiàn)讀取監(jiān)測儀表等自動化流程,減少因為檢修潛在故障而引起的服務(wù)中斷。

這些公共服務(wù)機構(gòu)同時還在探討引導公眾更加智能地使用能源的方法。有一些實驗性的項目可以為公眾提供實時的使用信息,以便他們可以更好地觀察自己的能源使用狀態(tài),并選擇費率較低的時間段使用。另外一些實驗性項目則在嘗試對空調(diào)等家庭電器基于網(wǎng)絡(luò)的遠程控制,讓客戶即使沒有在家也可以很好地管理。

盡管智能網(wǎng)格有數(shù)不清的優(yōu)點,然而其實現(xiàn)也面臨著一些嚴重的挑戰(zhàn)。這些公共服務(wù)機構(gòu)會有天然的惰性,例如國家的金融政策是鼓勵消費,而不是節(jié)約。并且,新設(shè)備的采用和廣泛推廣也必須首先經(jīng)過嚴格的測試和認證。

不過,這些困難是無法改變智能網(wǎng)格的發(fā)展趨勢的。奧巴馬政府近期已經(jīng)批準,從美國的經(jīng)濟刺激方案中,拿出34億美元投入智能網(wǎng)格的建設(shè)基金,能源公司將可以使用這些錢來發(fā)展和部署包括智能儀表、電子化變壓器及自動化能源監(jiān)測與管理系統(tǒng)在內(nèi)的技術(shù)。

實際上,公共服務(wù)機構(gòu)在其業(yè)務(wù)發(fā)展過程中,早已經(jīng)開始關(guān)注這些新技術(shù)項目了。Xcel能源公司就是這樣的一個例子,它的總部位于明尼阿波利斯市,主要提供電力和天然氣供應(yīng)服務(wù),它最近啟動了一項名為Smart Grid City的項目,希望建立世界上第一個實現(xiàn)全功能智能網(wǎng)格能源服務(wù)的城市。

第一個智能網(wǎng)格城

科羅拉多州博爾德城的項目,其設(shè)計目的是要提高公共服務(wù)的可靠性,為客戶提供更多的能源使用信息,并允許客戶和Xcel能源公司遠程地實現(xiàn)對室內(nèi)能源管理設(shè)備的控制。Xcel能源公司公共服務(wù)創(chuàng)新及智能網(wǎng)格策略的負責人Sandy Simon表示,這是一個實驗性項目,但它有望成為未來智能網(wǎng)格社區(qū)的藍圖。

網(wǎng)格監(jiān)控系統(tǒng)是Xcel能源公司用來減少服務(wù)中斷的新技術(shù)之一。通過分析采集自安裝于分布式網(wǎng)格中傳感器的實時數(shù)據(jù),這個系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)潛在的問題,例如某處電壓過低,并讓Xcel能源公司及時解決這些問題,從而避免引起嚴重的故障。它還能預測設(shè)備故障,并在其造成服務(wù)中斷之前作出必要的修補措施。例如,公司宣稱,今年這個系統(tǒng)已經(jīng)避免了4次長期的供電中斷,因為它提前監(jiān)測到了即將發(fā)生故障的變壓器。

Xcel能源公司同時也關(guān)注其他使用網(wǎng)格傳感器采集到數(shù)據(jù)的方法。其中一個想法就是,確保一個地區(qū)的供應(yīng)電壓在一定范圍內(nèi),以滿足其特定的需求,這能夠極大地改善服務(wù)質(zhì)量,并節(jié)約成本。另外,該公司還在評估該系統(tǒng)的切換能力,通過全自動化的變電站和繞開瓶頸線路來實現(xiàn)。

Smart Grid City項目包括對四五個分布式變電站的自動化改造,4個可由計算機監(jiān)控的電力饋線,以及另外23個被監(jiān)測實現(xiàn)電壓糾正的饋線。整個網(wǎng)格系統(tǒng)用了大約200英里的光纖電纜,將4600個家用或小型企業(yè)使用的變壓器連接起來。

智能儀表是Xcel能源公司計劃中一個重要的組成部分。與傳統(tǒng)儀表只是單純地提供使用量讀數(shù)并需要人工到現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù)不同的是,智能儀表可以提供更多的信息,并可以實現(xiàn)遠程讀數(shù)。Xcel能源公司還可以將從網(wǎng)格傳感器采集到的數(shù)據(jù),與智能儀表信息進行合并分析,從而更快地找出潛在的服務(wù)中斷危險。這個項目目前已經(jīng)在網(wǎng)格中使用了大約1.6萬個智能儀表。

在今年年底之前,Xcel能源公司計劃

以降低公司的運作成本,也可以加快整個的工作速度,而且還能更加地貼近客戶。

遇到一些特殊的需要緊急處理的業(yè)務(wù)時,規(guī)則引擎的作用就更加明顯了。PeterZibold說:“我們要看一看輕重緩急,對業(yè)務(wù)進行優(yōu)先順序的排序。比如,客戶打來電話是特別急的事情,當然要趕緊抓緊時間去處理。當然,我們遵循的業(yè)務(wù)規(guī)則是非常復雜的,有一些規(guī)則具有高度的專業(yè)性?！?/p>

PeterZibold特別指出的是,業(yè)務(wù)規(guī)則管理中最關(guān)鍵核心部門并不是IT部門,而是專業(yè)的業(yè)務(wù)規(guī)則管理團隊。IT部門只是去履行監(jiān)控或者監(jiān)測的任務(wù)。當然,監(jiān)測或者監(jiān)控是涵蓋整個業(yè)務(wù)流程非常重要的一點,每一個測點都連續(xù)不斷地工作,不斷地提供有關(guān)流程優(yōu)化方面的信息。

業(yè)務(wù)流程監(jiān)控包括獲取對代理商或客戶服務(wù)水平的信息,從而提供相應(yīng)的服務(wù)。業(yè)務(wù)流程監(jiān)控還可以通過實時提供信息,改進生產(chǎn)過程。對于日常業(yè)務(wù)管理,業(yè)務(wù)流程監(jiān)控可以根據(jù)工作量,指派員工到特定主題工作任務(wù)隊列。監(jiān)控任務(wù)還存儲所獲得的數(shù)據(jù),并隨時根據(jù)各種不同的標準進行歷史數(shù)據(jù)分析。業(yè)務(wù)流程監(jiān)控的目標是非常容易理解的,就是進一步提高生產(chǎn)效率,降低成本,讓整個流程更有效率。

控制IT轉(zhuǎn)型風險

IT轉(zhuǎn)型或許能幫助保險公司贏得未來的市場,但轉(zhuǎn)型失敗也會帶來滅頂之災。MarkMcLaughlin說:“在IBM對保險公司CEO的一個調(diào)查顯示,絕大多數(shù)的CEO都認為,非常大的程度上他們需要變革來應(yīng)對市場變化。但當問及這些CEO他們所經(jīng)歷的變革有多少是成功的,只有2/3的CEO回答他們所做的變革是成功的?！?/p>

顯而易見,相當部分的CEO們對變革缺乏信心,控制IT轉(zhuǎn)型風險顯得尤其重要。對于IT轉(zhuǎn)型的潛在風險,PeterZibold說:“所有的變化都不可能完全正確,也不可能是沒有任何的瑕疵的,這當中也蘊含著風險。W&W AG的經(jīng)驗教訓是,對于所有的改變,任何時候都可以歸零,都會退到初始狀態(tài),這樣能夠確保W&W AG的整個系統(tǒng)是安全的、穩(wěn)定的、可靠的?！?/p>

不讓IT成為一個其他人無法介入的黑匣子,也是W&W AG轉(zhuǎn)型成功的經(jīng)驗之一。PeterZibold介紹道:IT轉(zhuǎn)型項目應(yīng)該可以隨時讓審計人員等三方介入。W&W AG另一個成功經(jīng)驗是,建立起各個部門之間的獨立性,IT部門和相關(guān)業(yè)務(wù)部門之間保持獨立性。這使得,業(yè)務(wù)規(guī)則的改變可以是在沒有得到IT部門的支持下就實施的。

面向未來的保險IT系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型,大大提升了W&W AG的反應(yīng)能力,在產(chǎn)品的領(lǐng)域或者市場上有新需求的時候,W&W AG可以作出非常迅速的響應(yīng),并同時給客戶提供最佳的體驗,更不會出現(xiàn)各渠道之間信息不共享的尷尬了。這就是智慧的保險。

啟動一個室內(nèi)能源管理網(wǎng)站,讓安裝了智能儀表的消費者可以登錄網(wǎng)站,查看自己的能源使用情況。這項服務(wù),可以幫助參與進來的消費者更加智能地使用能源。例如,他們可以選擇在非高峰時段使用洗碗機或者衣服烘干機,以便享用更加便宜的費率。

智能儀表可以做到……

太平洋燃氣與電力公司(PG&E)是舊金山的一家天然氣與電力供應(yīng)公司,其高級副總裁兼CIO Pat Lawicki認為,這幾年中,分布式監(jiān)測與控制設(shè)備將呈現(xiàn)指數(shù)級增長,因此他們也在部署其智能儀表網(wǎng)絡(luò)及其他的網(wǎng)格自動化項目。Lawicki說,到目前為止,PG&E已經(jīng)部署了近400萬個智能氣電表,而預計到2012年中,這個數(shù)字將達到1000萬。這些監(jiān)測與控制設(shè)備能夠幫助PG&E實時查看線路性能,并更及時地檢測到潛在的故障,從而減少服務(wù)中斷。

迅速找到故障線路。“預測性分析和在線數(shù)據(jù)共享等技術(shù)讓我們公司的日常運營實現(xiàn)了前所未有的透明和可視化。”Lawicki說。例如,通過將智能儀表與管理服務(wù)中斷的應(yīng)用程序整合,PG&E的控制中心能夠?qū)㈦娏收系脑搭^定位到個人消費者的級別。Lawicki說,有了這些準確的信息,我們就能夠更加迅速而有效地處理問題。

用戶選擇分時用電。最被PG&E所看好的技術(shù)是,能夠為消費者提供更多的能源使用信息。他們計劃為公眾提供能源價格變化的實時信息,以便他們選擇最好的時機來使用那些耗電量比較大的電器。

遠程查表下賬單。并非只有電力公司才關(guān)注這些新技術(shù)的實驗。Atmos能源公司是達拉斯的一家天然氣公司,他們正在從事一個名為高級儀表設(shè)施(AMI)的實驗性項目。他們使用一個幾乎廢棄的尋呼網(wǎng)絡(luò)無線電頻率,將其儀表連入了一個智能網(wǎng)絡(luò),讓公司可以遠程讀取儀表。目前,這個網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了路易斯安那州和德克薩斯州的數(shù)千個儀表,而Atmos公司計劃在接下來數(shù)年內(nèi)繼續(xù)擴展這一項目的覆蓋范圍。

Atmos公司副總裁兼CIO Rich Gius表示,AMI讓公司全面實現(xiàn)了客戶賬單的自動化生成,再也不需要專門派人到用戶家里去讀取儀表了。相反,他們可以隨時了解到儀表的讀數(shù),并將這些信息保存在公司的數(shù)據(jù)中心。然后,客服中心就可以使用這些數(shù)據(jù)建立客戶的賬單。而在老系統(tǒng)中,他們不得不等到抄表員返回公司,并將讀取的信息手動輸入到賬務(wù)系統(tǒng)中,然后才能生成賬單,而這個手動的過程是可能出現(xiàn)錯誤的。

便利獲取統(tǒng)計信息。這項技術(shù)讓天然氣公司可以及時了解到客戶什么時間在使用天然氣,使用量有多少,因為這些儀表的數(shù)據(jù)不再是一個月統(tǒng)計一次,而是可以通過聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備每個小時就讀取一次。與電力公司的做法一樣,AMI也可以讓Atmos公司向客戶開放更多的信息,讓其了解到自己的天然氣使用量,以及價格的變化,讓他們可以在適當?shù)臅r間享用到最好的優(yōu)惠。

附加的更多好處。Atmos認為這個項目還有其他一些好處,例如可以讓儀表讀數(shù)更加準確,從而提高工作效率和改善現(xiàn)金流,因為實時的讀數(shù)縮短了讀數(shù)和郵寄賬單之間的時間間隔。

另外,由于公司不再需要抄表員去客戶家里讀取儀表數(shù)據(jù),他們就能夠減少招聘、培訓和維護這些抄表員的成本。同時,對于那些處于難以到達和危險位置的儀表,還減少了抄表員在工作中受傷的危險。

遠程控制家中電器。TXU能源公司將智能儀表的效用發(fā)揮更進一步。這家提供電力及相關(guān)服務(wù)的公司,讓其家庭和企業(yè)客戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)和基于ZigBee(一種使用小型、低能耗無線電的無線網(wǎng)絡(luò)標準)的家庭網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對各種電器的控制。

例如,公司基于網(wǎng)絡(luò)的iThermostat工具可以讓客戶控制其空調(diào)的使用?？蛻艨梢酝ㄟ^任何一臺連接網(wǎng)絡(luò)的計算機或者設(shè)備控制其空調(diào),包括打開或者關(guān)閉,以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。這個工具還可以讓用戶跟蹤和監(jiān)控每天的制冷或取暖成本,還可以實現(xiàn)取暖和制冷的切換,以維持一個特定的溫度。它還可以自動發(fā)送電子郵件告警,給出一些適合特定用戶的使用提示,以及每天、每月或每年的取暖和智能費用報告。

TXU能源公司還有一些實驗性的產(chǎn)品,如HVAC(取暖、換氣和空調(diào))監(jiān)控工具,能夠讓企業(yè)用戶更有效地管理其能源消耗。

除了遠程控制之外,智能儀表還可以每15分鐘提供一次能源使用的信息。公司可以分析這些數(shù)據(jù),用來改善其基于時間的定價計劃,促使消費者在高峰期少用電,幫助他們節(jié)約成本。

公司還為技術(shù)人員配備了移動設(shè)備。當客戶需要服務(wù),給他們打電話時,他們就可以使用這些設(shè)備訪問辦公室的機器,為客戶提供更加快捷的服務(wù)。

實現(xiàn)智能網(wǎng)格的七大障礙

在公共服務(wù)機構(gòu)能夠充分利用最新的技術(shù)之前,它們還需要克服一系列的困難。

首先是惰性?！澳茉葱袠I(yè)應(yīng)對變化的反應(yīng)很慢,接受新的技術(shù)也很慢?！奔永Ｄ醽喼菔タ逅沟哪茉醋稍児綬evGen咨詢集團負責人Mort Cohen說?，F(xiàn)有固定的工作方式讓整個行業(yè)都已經(jīng)習以為常。隨著一些掌權(quán)者退休,這樣的變更可能才會加速,因為更年輕的工程師會更加樂于使用電子化、無線和光纖等新技術(shù)。

其次,要驗證新技術(shù)的性能和可靠性,也需要經(jīng)過廣泛和耗時的實驗。“能源行業(yè)很難接受那些還沒有經(jīng)過所有條件測試驗證的新技術(shù),”Cohen說,“但這個過程是很漫長的,但既然大多數(shù)的技術(shù)在其他行業(yè)都已經(jīng)有了不錯的應(yīng)用,驗證其性能和可靠性的時間也會縮短?！?/p>

此外,這些公共服務(wù)機構(gòu)還需要更新其現(xiàn)有的IT和通信基礎(chǔ)設(shè)施,以支持被采集和傳送的大量數(shù)據(jù)。例如,為了實現(xiàn)對傳感器和智能儀表所采集數(shù)據(jù)的傳送,這些公司也許需要升級其網(wǎng)絡(luò)。同樣,數(shù)據(jù)中心為了能夠處理和分析更多的原始數(shù)據(jù),也需要升級并使用支撐的分析軟件。

“有很多任務(wù)需要處理,因為有大量的輸入數(shù)據(jù)需要在很短的時間內(nèi)進行處理和解釋,”Cohen說,“而目前還沒有任何統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳送和通信業(yè)界標準,因此還不能在不同的網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)互操作性?！?/p>

第三個障礙是,很難精確地說清楚這個跨越整個美國的智能網(wǎng)格將會是什么樣子或者應(yīng)該是什么樣子。將天然氣和電力的網(wǎng)格分開,不如一個完整的能源網(wǎng)格有效。

“關(guān)于智能網(wǎng)格的規(guī)劃和如何實現(xiàn),業(yè)界有無數(shù)討論,然而卻很少有統(tǒng)一意見,”Atmos公司的Gius說,“但一旦我們就智能能源網(wǎng)格的未來達成了共識,確認了我們未來的資本投資方向,其影響力將會是巨大的。”

然而,第四個障礙是,這些高度規(guī)劃的企業(yè)必須在技術(shù)投資之前看到清晰的ROI(投資回報率)。“如果這個問題無法很清晰地展現(xiàn),企業(yè)的資本投入將會大大受限?！盙ius說。

Cohen認為規(guī)劃改革相當重要。他注意到,目前,這些公共服務(wù)機構(gòu)主要以其賣出的能源數(shù)量來計算收益,其費率基準也是以對新工廠的資本投入來計算的。“這種思維方式應(yīng)該徹底轉(zhuǎn)變,因為使用新的技術(shù)可能會讓公司免于建立新的工廠,它們能夠為這個社會節(jié)約能源,而不是單純地增加能源消耗量?！盋ohen說。

第五個障礙,有的企業(yè)不得不等待其他公司實現(xiàn)新技術(shù)與基礎(chǔ)架構(gòu)。例如,TXU能源公司目前的實驗性項目使用范圍還很小,因為其期間計價、遠程開關(guān)、設(shè)備監(jiān)控和需求應(yīng)答等功能都有賴于電氣公司實現(xiàn)高級測量基礎(chǔ)架構(gòu)。另外,TXU公司還不得不面對整合不同智能儀表技術(shù)的挑戰(zhàn)。

安全問題是第六個障礙。Xcel能源公司的Simon認為,一個關(guān)鍵性的困難是,要確保在能源公司與消費者之間來回傳送的數(shù)據(jù)受到保護?！叭绾伪ＷC我們安裝的這些東西能夠讓傳遞的數(shù)據(jù)是安全的呢?”她說。

標準是第七個障礙。Cohen注意到,在特定類型的系統(tǒng)之間,已經(jīng)有了一些互操作性標準,“然而大部分的能源公司還是會選擇與標準不完全一致的技術(shù)?！?/p>

PG&E的Lawicki注意到,智能網(wǎng)格還需要前所未有的技術(shù)整合。“在智能網(wǎng)格標準開發(fā)的背后,有著顯著的動力,整個行業(yè)以及大量的網(wǎng)絡(luò)廠商、規(guī)劃師和股東都會為此做出自己的貢獻?！彼f。

盡管能源公司都還在考慮如何解決所有面臨的困難,但是它們實際上已經(jīng)在積極行動了,相信它們能夠推動這個行業(yè)的發(fā)展,為整個美國更有效地提供能源服務(wù)。

通過聯(lián)網(wǎng)的儀表提供的實時信息,消費者在管理其能源使用上能發(fā)揮更大的自主性。