先進通訊技術加持　電網數位轉型升級勢不可擋(2)

能源電網的通訊史

(承前文)最初的電網主要是類比系統，唯一的通訊方式是通過電話線或專用電路發送模擬訊號，這嚴重限制了電網的監測和控制功能。不過，隨著1970年代數位電腦系統的引入，情況發生了變化。資料採集與監控系統(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)的出現，利用數位訊號從遠端位置收集資料，提供集中控制。SCADA在整個20世紀末繼續發展，採用了更先進的資料分析和控制演算法，但因主要仍為封閉系統，與外部網路的連接有限。

智慧電網的概念出現於21世紀初，其驅動力是對提高系統效率和可靠性，以及儘早整合可再生能源的需求。公用事業公司開始投資高速通訊網路，以連接整個電網基礎設施。智慧電表的部署開始實現電力公司與客戶之間的雙向通訊。能源供應商分析從電網收集到的新一輪資料，以改善系統運行、最佳化能源使用並提高電網的恢復能力。

電網現代化正在將網路通訊整合提升至另一個高度，以進一步提高電網監測和控制的進展。能源電網已發展成為複雜的虛實整合系統(Cyber-physical System)，其中實體元件與數位系統緊密整合。與電網相連的裝置比以往任何時候都多，對網路穩定性和安全性的要求也隨之提高。在系統持續向前發展的過程中，如何在複雜的能源電網中進行通訊至關重要。

電網現代化中的先進網路通訊

網路通訊正在推動電網轉型。一些最新進展包括：

• 5G和長期演進技術(LTE)專用網路：5G可大幅提高資料傳輸速度並減少延遲，這對即時電網運行監測和控制至關重要。LTE專網是為關鍵電網基礎設施提供安全可靠通訊的專用網路，尤其是在偏遠地區。
• 智慧電表基礎設施(AMI)：AMI系統實現了終端使用者與電網之間的雙向通訊和能量流，使公用事業公司能夠遠端控制裝置並收集更詳細的使用資料。AMI還能將可再生能源和分散式能源(DER)整合到電網中，幫助最佳化系統輸出和平衡電網負載。
• 光纖網路：光纖可提供大容量、低延遲的通訊，這對於處理智慧電網設備產生的大量即時資料，以更快地回應停電、負載平衡和電網恢復工作而言至關重要。由於光纖電纜不易受電磁干擾(EMI)和物理損壞的影響，因此也能提高網路韌性。
• 物聯網(IoT)和邊緣運算：物聯網裝置和邊緣運算可在網路邊緣進行即時資料收集和分析，進而提高電網效率和回應能力。透過分析來自電網感測器的資料，電力公司可以預測設備故障並最佳化維護計畫。
• 人工智慧(AI)和機器學習(ML)：複雜的AI和ML演算法正被用於最佳化電網運行、提高能效和增強電網恢復能力。這些技術透過分析客戶消費模式和改進全系統需求規畫，幫助電力公司管理電力需求。

網路通訊為電網提供了必要的基礎設施，使其變得更加智慧、反應更加靈敏，並且更具永續性。即時監控使公用事業公司能夠實施需求回應計畫，並透過即時分析和客戶參與提高能源效率。

通訊對電網現代化的益處和挑戰

更先進的網路通訊對於將傳統電網轉變為更智慧、更靈活、更節能的系統來說十分關鍵。電網現代化可為系統和終端用戶帶來諸多好處。透過即時監控，電網的可靠性和恢復能力將得到提高，在潛在問題升級為停電之前就能發現問題，一旦發生停電，也能更快地恢復供電。公用事業公司還可以透過與客戶溝通來減少能源消耗，進而更有效地管理負載波動。

通訊對電網現代化的另一大好處是提高系統效率和永續性。最佳化能源分配可根據即時供需情況有效分配電力。DER的採用促進了可再生能源和儲能系統與電網的無縫整合。其他好處還包括降低營運成本、透過新的商業模式增加收入機會，以及透過開發和部署新技術實現經濟成長。最明顯的好處是，藉由提高電網穩定性、即時溝通停電情況和恢復工作，以及透過能源管理工具為客戶提供支援，進而提升客戶體驗。

雖然先進的網路通訊為電網現代化帶來了巨大好處，但仍存在一些挑戰。技術方面的挑戰包括系統互通性，以確保不同製造商生產的裝置之間的無縫使用。連接到電網的裝置數量增加也帶來了安全隱憂，而處理智慧電網裝置所產生的越來越多的資料並確保低延遲，同樣是一項進行中的任務。這些通訊系統需要高額投資才能安裝和升級到現有網路中，這可能要求較高的投資回報率，並導致新的資本回收定價模式。

這些先進通訊的最大障礙可能是監管和客戶接受程度。在遵守資料隱私法律和規範的同時，實現通訊協定和資料格式的標準化將是一個不斷發展的過程。舉例來說，客戶雖然可能可以看出即時通訊在停電方面的優勢，卻也可能抵制改變基於能源使用時間的定價模式。電力公司、技術供應商、監管機構、標準制定者和客戶之間需要攜手合作，以應對這些挑戰。

電網的未來發展之路

電網和能源產業的轉型複雜且仍在持續。透過投資基礎設施升級、開發創新技術和優先考慮網路安全，可以充分發揮先進網路通訊在電網現代化方面的潛力。這將確保世界能夠為未來創建一個更有彈性、更高效、更可持續的能源電網。就像人體的神經系統一樣，持續的通訊對於確保人體和能源電網的正常和最佳運行至關重要。

(本文作者為是德科技車用產品推廣經理)

先進通訊技術加持　電網數位轉型升級勢不可擋(1)

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