利用亚马逊云科技实现电网运营的动态化

利用亚马逊云科技实现电网运营的动态化

关键字: [Amazon Web Services re:Invent 2024， 亚马逊云科技， Diverge， Dynamic Grid Operations， Renewable Energy Transition， Power Flow Simulations， Smart Meter Data， Grid Infrastructure Optimization]

导读

减少碳排放需要转向可再生能源、增加电气化程度，并运营一个更加动态的电网。在这个简短演讲中，了解客户如何使用亚马逊云科技对实时电网数据进行数百万次计算，以执行必要的情景分析、模拟和运营规划，从而运营一个动态电网。

演讲精华

以下是小编为您整理的本次演讲的精华。

全球正在经历电力需求急剧上升的现象，预计在未来二十年内将增长三倍。这种增长是由各个领域的广泛电气化推动的，从电动汽车到家用电器如电磁炉等。即使不考虑气候压力，电力需求也在飙升。与此同时，可再生能源发电成本的显著下降使其成为满足日益增长需求的最经济的电力来源。然而，可再生能源比传统发电厂更加不可预测且地理分布更加分散。

随着需求上升和供应变得更加不可预测的双重影响，全球电网变得越来越拥挤和不可靠。电网运营商正在努力保持供电，迫切需要探索更好的解决方案。

亚马逊云科技产业产品部门可持续发展和清洁能源负责人Paul Reid介绍了这一主题，并强调了亚马逊支持可持续未来的承诺。他强调亚马逊是气候誓言的共同发起者和早期采用者，该誓言要求企业在2040年实现净零碳排放，比巴黎协定提前十年。亚马逆不断减少其运营中的排放，并鼓励其他公司加入该誓言，加速向无碳未来的转型。

2023年，亚马逊连续第四年成为全球最大的企业可再生能源购买者，亚马逆及其亚马逊云科技数据中心消耗的100%电力均来自可再生能源。截至2024年1月，亚马逆拥有超过500个可再生能源项目，代表28吉瓦的清洁能源产能，或近77，000吉瓦时，足以为730万美国家庭或2000万欧洲家庭供电一整年。

随着对可再生能源的日益关注以及电动汽车、太阳能电池板和电池等分布式能源资源的增长，电力公司面临着电网供需模式的快速变化。国际能源署估计，未来五年可再生能源发电量将近乎翻番，而麦肯锡估计，未来三年美国将有超过四分之一太瓦的新分布式能源资源投入使用。然而，麦肯锡也指出，导航复杂的分散式并网流程的延迟正在阻碍进展，影响可再生能源项目的财务可行性，从而最终减缓向无碳能源的转型。

与此同时，美国能源信息署报告称，当前电网的可靠性较低，停电和中断更加频繁。传统的电网规划、运营、维护和扩展方式已经无法有效应对。长期以来一直存在的从发电到消费的单向电力流正被分布式发电、本地储能和双向能量流所取代。

为了应对当今电力供需的动态性质并加速向无碳能源的转型，Reid认为电网需要从硬件定义转向软件定义。软件定义或动态电网是指实时数据驱动洞见和情景规划，从而实现电网运营的持续优化。这包括简化并大大加快将新元素并入电网的互联过程、全面分析多层次电网、利用实时数据主动优化现有基础设施的性能，以及将业务逻辑置于靠近数据的位置以减少延迟并提高可靠性。

凭借其在大规模、经济高效、可靠、安全的数据、分析和优化方面的专业知识，亚马逊云科技很好地解决了电力公司实现动态电网愿景所面临的三大挑战。

第一个挑战是缺乏对物理电网的单一真实来源，因为电网是在几十年的发展中由不同实体拥有和管理的资产组成的。这导致电力公司在规划改进或进行运营变更时基于不准确或过时的信息，从而导致延迟、成本增加和不可靠的电力输送。

第二个挑战是大规模模拟。电力在电网中的流动遵循物理定律，电力公司需要研究在电网特定点连接新负载(如电动汽车或数据中心)或风电场或太阳能发电厂的影响及成本收益。模拟在计划或非计划的实际情况下电力在电网中的流动情况，对于可靠、安全地运营和规划电网扩展至关重要。

第三个挑战涉及电网边缘的电力计量表，跟踪用电量和质量。现有的计量数据系统是为每月计费而建立的，但通过访问智能电表的高频数据，电力公司可以解锁实时洞见，优化需求和供应、通知发电能力，并通过削减或错峰负荷来塑造需求，从而最大限度地利用可用的可再生能源。

为了应对这些挑战，Reid的团队正在与客户和合作伙伴合作，包括美国最大的能源控股公司之一的Duke Energy。自2022年以来，通过开发合作，亚马逊云科技正在构建新技术以支持Duke和其他电力公司向清洁能源的转型，帮助分析需求、预测负荷并通过运营和资本投资建议电网改进。例如，亚马逊云科技开发了一种解决方案，可以经济高效地大规模运行数亿次电网模拟，将电力流模拟所需时间从六周缩短到仅15分钟。

另一个合作伙伴是新西兰能源公司Vector，该公司在大洋洲和太平洋地区提供能源和通信服务。自2021年以来，亚马逊云科技一直与Vector合作，利用智能电力计量表的高频数据。Vector已构建了Diverge，这是一个云原生能源数据平台，可以大规模收集和分析计量数据，处理的数据是其之前遗留系统的六倍，速度快十倍。

在与太平洋西北国家实验室的研究工作中，亚马逊云科技启用了一种随机分析，研究未来30年内住宅太阳能和电动汽车的采用情况，在不到一小时的时间内运行了近1.31亿次电力流模拟。与传统的高峰情景分析相比，这种方法揭示了不同位置和严重程度的电网瓶颈，帮助电力公司针对性地投资升级，以支持预期的未来负载。

总之，减少碳排放需要转向可再生能源、增加电气化，并规划和运营更加动态的电网。这种转变要求电力公司分析大量情况，考虑天气、电动汽车采用、分布式能源资源采用等方面的不确定性。亚马逊云科技正在与世界各地的电力公司和实验室合作，确定转型电网并加速向无碳可再生能源未来转型的核心应用和技术。

下面是一些演讲现场的精彩瞬间：

演讲者强调，由于需求不断增加且供应不可预测，电网运营商面临着拥堵和可靠性问题的挑战。

随着可再生能源和分布式能源资源快速增长，公用事业公司在管理电网上的供需模式面临挑战，电网连接延迟阻碍了可再生项目的财务可行性。

亚马逊设想了一个软件定义的电网，利用实时数据和优化来加速向无碳能源的过渡。

缺乏关于物理电网基础设施的集中真实来源导致了公用事业公司的低效和不可靠的电力输送。

亚马逊云科技使得Duke Energy能够在15分钟内运行电网模拟，而之前需要6周时间，效率大幅提高。

PNNL利用亚马逊云科技在不到一小时内执行了1.31亿次电力流模拟，揭示了电网基础设施投资的关键见解。

亚马逊云科技与全球的公用事业公司和实验室合作，开发能够改造电网并加速向可再生能源过渡的技术，实现动态和无碳电网。

总结

能源格局正在发生剧变，这一变革由各个行业的电气化和可再生能源的快速增长所推动。随着电力需求激增，供应变得更加难以预测，传统电网难以跟上步伐，迫切需要向动态的、软件定义的电网转型，以实现实时优化运营。

亚马逊云科技正处于这一转型的前沿，与全球各地的电力公司和电网运营商合作，开发创新解决方案。通过利用亚马逊云科技在大规模数据、分析和优化方面的专业知识，电力公司可以克服诸如维护准确的电网模型、模拟电力流动以及从智能电表数据中获取洞见等关键挑战。

通过与公司如Duke Energy、Vector和太平洋西北国家实验室的合作，亚马逊云科技正在展示云原生技术加速向清洁能源转型的力量。从在几分钟内而非数周内运行复杂的电网模拟，到分析大量数据用于电网规划，亚马逊云科技正在帮助电力公司应对动态电网的复杂性，推动可再生能源的采用。

随着世界向无碳未来迈进，亚马逊云科技致力于支持电力公司的转型之旅，开发尖端技术以实现动态电网，加速向可持续的、由可再生能源供电的未来转型。

亚马逊云科技（Amazon Web Services）是全球云计算的开创者和引领者。提供200多类广泛而深入的云服务，服务全球245个国家和地区的数百万客户。做为全球生成式AI前行者，亚马逊云科技正在携手广泛的客户和合作伙伴，缔造可见的商业价值 – 汇集全球40余款大模型，亚马逊云科技为10万家全球企业提供AI及机器学习服务，守护3/4中国企业出海。