配電企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之道(配電企業(yè)如何在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中立于不敗之地)-施耐德電氣

　　概要

　　分布式能源(DER)和互聯(lián)互通的數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展給行業(yè)帶來(lái)了巨大變化，其中，配電企業(yè)所受到的影響要比其他企業(yè)更為深刻。要想在這場(chǎng)變革中取勝，配電企業(yè)必須制定有效的戰(zhàn)略來(lái)充分利用數(shù)字化趨勢(shì)，如物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)(IT)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)(OT)融合、大數(shù)據(jù)和分析以及互聯(lián)互通的智能技術(shù)，并調(diào)整相應(yīng)的政策和市場(chǎng)框架，將數(shù)字化變革真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

　　簡(jiǎn)介

　　配電行業(yè)正在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷一場(chǎng)巨大的變革。

　　分布式能源(DER)只是這場(chǎng)變革的開(kāi)端。過(guò)去的配電系統(tǒng)側(cè)重于集中發(fā)電和無(wú)源負(fù)載，且無(wú)法應(yīng)對(duì)日益增加的能耗、復(fù)雜性及分散化發(fā)電需求。傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)未將分布式、用戶自主控制的能源資產(chǎn)提供的負(fù)載考慮在內(nèi)，例如屋頂太陽(yáng)能、微電網(wǎng)、靈活的需求側(cè)資源、分布式蓄電和電動(dòng)車(chē)等。

　　從更廣的層面看，盡管還不普遍，但這正在造成各種形式的斷電。發(fā)電正在變得日趨分散化, 引導(dǎo)著新的參與者們。大家緊密協(xié)作，都在為分散化的發(fā)電市場(chǎng)發(fā)揮著各自的作用。這些變化的形式因地理、歷史、經(jīng)濟(jì)及其他因素的不同而又有所差異。

　　在現(xiàn)存所有市場(chǎng)參與者中，這場(chǎng)變革對(duì)配電企業(yè)的影響最為深遠(yuǎn)。配電企業(yè)必須要同時(shí)迎接更為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系和更徹底的業(yè)務(wù)變革所帶來(lái)的雙重挑戰(zhàn)。這場(chǎng)變革很可能將重塑其運(yùn)營(yíng)流程、技術(shù)體系以及經(jīng)濟(jì)和營(yíng)收模式。

　　在本文中，我們將認(rèn)識(shí)到數(shù)字化轉(zhuǎn)型是配電企業(yè)成功戰(zhàn)勝這些挑戰(zhàn)的一個(gè)主要因素。當(dāng)然還存在其他成功因素，因?yàn)閯?chuàng)新不僅僅局限于技術(shù)層面，它對(duì)于業(yè)務(wù)模式、政策和監(jiān)管框架也頗為關(guān)鍵。但本文的主要關(guān)注點(diǎn)不在這些方面。本文說(shuō)明了將如何綜合利用物聯(lián)網(wǎng)能力、數(shù)據(jù)分析以及網(wǎng)絡(luò)安全，并確保配電企業(yè)有力推動(dòng)當(dāng)前能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

　　配電行業(yè)及市場(chǎng)趨勢(shì)

　　我們需要了解的事實(shí)是，一家配電企業(yè)的屬性不可能適用于整個(gè)行業(yè)，我們不可能采取“一刀切”的簡(jiǎn)單方法。對(duì)于一家配電企業(yè)而言，地理位置和區(qū)域的不同而會(huì)形成高度多元化的各種因素。這可能包括政策和監(jiān)管差異、規(guī)模差異、能源自身的差異、能源接入程度差異，以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計(jì)和發(fā)展能力差異。

　　隨著新技術(shù)的出現(xiàn)以及消費(fèi)者和監(jiān)管部門(mén)對(duì)清潔、高效能源的更高期望，電力領(lǐng)域已發(fā)生徹底轉(zhuǎn)型，配電企業(yè)內(nèi)外也相繼出現(xiàn)各種復(fù)雜討論和規(guī)劃。

　　不同地理區(qū)域一覽

　　盡管已認(rèn)識(shí)到配電行業(yè)趨勢(shì)會(huì)因國(guó)家或地區(qū)的不同而有所差異(將在后文中詳述)，我們還應(yīng)了解這些配電企業(yè)的業(yè)務(wù)環(huán)境同時(shí)也面臨一些相同的變革因素。根據(jù)配電企業(yè)位置、形勢(shì)和發(fā)展水平的差異，這些變革可能包括下圖中的某些或所有部分。

　　特定區(qū)域詳解

　　如今，如果比較一下配電模式成熟度，以及向能夠更好適應(yīng)分布式能源(DER)的配電模式和更智能的電網(wǎng)發(fā)展(自動(dòng)化、效率以及可再生能源和新負(fù)載承載容量相對(duì)更高)方向轉(zhuǎn)型時(shí)的阻礙，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)歐洲與美國(guó)的電力企業(yè)之間在優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)、當(dāng)前強(qiáng)項(xiàng)與弱項(xiàng)以及相對(duì)成熟度方面都存在諸多差異。

　　美國(guó)

　　美國(guó)已落實(shí)了許多未來(lái)電力法規(guī)和電網(wǎng)現(xiàn)代化計(jì)劃，在紐約州和加利福尼亞州的成果最為顯著。

　　紐約州

　　紐約州公共服務(wù)委員會(huì)( New York Public Service Commission)頒布了《能源愿景改革》(REV)計(jì)劃，其目標(biāo)是重建、增強(qiáng)紐約州的能源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)代化。REV 策略作為《紐約州能源計(jì)劃》(New York State Energy Plan)的一部分進(jìn)行實(shí)施，目標(biāo)包括：將能源領(lǐng)域的溫室氣體排放量降低 40% (自 1990 年起)，將可再生能源發(fā)電量增加 50%，并將建筑物能源消耗降低 23%(自 2012 年起)—實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的截止時(shí)間均為 2030 年。

　　REV 策略中包括將紐約州電力企業(yè)轉(zhuǎn)型為分銷(xiāo)系統(tǒng)平臺(tái)(DSP)供應(yīng)商。根據(jù)紐約州能源計(jì)劃，DSP 供應(yīng)商的目標(biāo)是“實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)現(xiàn)代化，創(chuàng)建靈活的新能源產(chǎn)品和服務(wù)平臺(tái)，提高整體系統(tǒng)效率并更好地服務(wù)于客戶需求。DSP 供應(yīng)商應(yīng)將分布式能源納入規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)之中，以便通過(guò)更優(yōu)化的方式滿足客戶的可靠供電需求?！?/span>

　　也就是說(shuō)，DSP 供應(yīng)商應(yīng)負(fù)責(zé)敦促在網(wǎng)絡(luò)體系中集成多種分布式能源(DER)平臺(tái)。REV 策略在這方面的核心要求是：電力企業(yè)應(yīng)將集成第三方分布式能源平臺(tái)作為工作重點(diǎn)，并借此改革自身商業(yè)模式和實(shí)踐。因此，其目的在于確保電力企業(yè)積極地將分布式能源平臺(tái)作為傳統(tǒng)電網(wǎng)投資的可行替代方案。

　　紐約州公共服務(wù)委員會(huì)(PSC)還鼓勵(lì)電力企業(yè)通過(guò)實(shí)質(zhì)性改革來(lái)提高收入。除了允許通過(guò)傳統(tǒng)服務(wù)成本投資獲得利潤(rùn)外，紐約州配電企業(yè)現(xiàn)在還可利用以下資源：

　　? 資本投資延遲

　　? 基于市場(chǎng)的平臺(tái)活動(dòng)，如配電企業(yè)可以向 DER 開(kāi)發(fā)者提供電網(wǎng)相關(guān)服務(wù)

　　? 基于市場(chǎng)的效能措施，如“收入調(diào)整機(jī)制”

　　加利福尼亞州

　　加利福尼亞州的情況類(lèi)似。加利福尼亞州公共事業(yè)委員會(huì)(CPUC)對(duì)其電力企業(yè)的商業(yè)和監(jiān)管模式進(jìn)行了廣泛調(diào)查，并采取措施對(duì)企業(yè)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃。該機(jī)構(gòu)認(rèn)為傳統(tǒng)的服務(wù)成本市電模式已經(jīng)過(guò)時(shí)，因?yàn)槠浠驹瓌t—資產(chǎn)購(gòu)置和銷(xiāo)售成長(zhǎng)概念—與加利福尼亞州著名的前瞻性能源保護(hù)政策相矛盾。由于新技術(shù)的出現(xiàn)和財(cái)政創(chuàng)新，未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)可能更為激烈并產(chǎn)生電力服務(wù)分類(lèi)計(jì)價(jià)模式，這就會(huì)模糊之前電力自然壟斷地位所造成的明顯界限。

　　隨著加利福尼亞州配電網(wǎng)從集中式網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)楦娱_(kāi)放和靈活的網(wǎng)絡(luò)，配電企業(yè)可攜手發(fā)電和輸電企業(yè)，共同提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的透明性和開(kāi)放性。

　　加利福尼亞州公共事業(yè)委員會(huì)(CPUC)還指導(dǎo)當(dāng)?shù)仉娏ζ髽I(yè)草擬了分布式資源計(jì)劃(DRP)，作為該州主要電力企業(yè)如何在其電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、投資和規(guī)劃?rùn)C(jī)制中納入分布式能源平臺(tái)的路線圖。各個(gè)電力企業(yè)已經(jīng)落實(shí)了該行動(dòng)。太平洋瓦電公司(PG&E)等受 CPUC 指令支配的電力企業(yè)已對(duì)數(shù)千條饋線的承載容量作出了分析，以確定在服務(wù)區(qū)域內(nèi)部署分布式能源平臺(tái)的最佳位置，從而擴(kuò)大分布式能源的滲透范圍。該企業(yè)還了解了其他投資需求并擬定了旨在增強(qiáng)其配電能力規(guī)劃工具和方法的計(jì)劃。

　　歐洲

　　歐洲區(qū)域的配電業(yè)務(wù)截然不同。歐盟成員國(guó)之間配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(DSO)的數(shù)量和規(guī)模以及所有權(quán)和授權(quán)結(jié)構(gòu)都具有明顯的差異。未來(lái)他們將不僅擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的角色，還將以中立者的姿態(tài)推動(dòng)歐洲電力系統(tǒng)的日益分散化。針對(duì)后者，配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商必須向發(fā)電公司和服務(wù)供應(yīng)商等其他實(shí)體提供非歧視性網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入政策。

　　歐盟以及歐盟成員國(guó)都已采取了許多行動(dòng)來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，歐盟已頒發(fā)了成員國(guó)必須遵守的相關(guān)法規(guī)和指令。這些行動(dòng)是根據(jù)區(qū)域、國(guó)家和地方差異分別制定出來(lái)的。

　　在歐盟層面，許多機(jī)構(gòu)目前正在合作構(gòu)建新型的 DSO 模式，包括歐盟委員會(huì)、歐洲未來(lái)電網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)(European Technology Platform for Electricity Networks of the Future)(智能電網(wǎng)相關(guān)主要論壇，由歐盟委員會(huì)成立)等各個(gè)論壇，歐電聯(lián)(Eurelectric)、GEODE、CEDEC 和 EDSO 等電力協(xié)會(huì)以及歐洲能源監(jiān)管理事會(huì)(Council of European Energy Regulators)和能源監(jiān)管合作署(Agency for the Cooperation of Energy Regulators)等監(jiān)管機(jī)構(gòu)。對(duì)于變更后的監(jiān)管框架、創(chuàng)新與效能激勵(lì)、新收費(fèi)結(jié)構(gòu)以及配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商在主動(dòng)式配電系統(tǒng)管理中的重要作用以及作為中立市場(chǎng)推動(dòng)者和大數(shù)據(jù)管理者的意義，這些機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了廣泛調(diào)研、建模和規(guī)劃。分布式發(fā)電、產(chǎn)消者、蓄電儲(chǔ)能和互動(dòng)需求等方面會(huì)帶來(lái)一些根本性的變化，這些變化存在諸多細(xì)微差異，且應(yīng)對(duì)它們有著一定的復(fù)雜性，配電網(wǎng)相關(guān)新興市場(chǎng)中的監(jiān)管慣例也同樣如此。

　　在這方面最近取得了一項(xiàng)成果，即歐盟委員會(huì)提出了《所有歐洲人的清潔能源》(Clean Energy for All Europeans)提案。這套提案預(yù)計(jì)將在未來(lái) 18 個(gè)月內(nèi)通過(guò)歐洲議會(huì)(European Parliament)和歐盟成員國(guó)理事會(huì)的立法程序。

　　這套提案包含 4 條軸線：其中一條軸線涉及可再生能源發(fā)電，其他三條涉及到配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(DSO)。在后面三條軸線中，第一條圍繞 2030 年的新能源效率目標(biāo)，其中定義了能源供應(yīng)商的義務(wù)方案和計(jì)量功能以及樓宇主動(dòng)式能源效率標(biāo)準(zhǔn)。第二條與能源靈活性有關(guān)，其目的是促進(jìn)能源分散化，提高靈活性以使最終用戶獲得快速需求響應(yīng)和自助發(fā)電動(dòng)態(tài)定價(jià)，允許饋線提供靈活性，并支持 DSO 靈活配電。第三條軸線有關(guān)管理方面，目標(biāo)是增強(qiáng)歐盟對(duì)能源市場(chǎng)的管理。

　　無(wú)論最終立法結(jié)果如何，這套提案必定會(huì)促進(jìn)歐洲的能源轉(zhuǎn)型。這套立法提案解決了歐洲配電企業(yè)所面臨的主要問(wèn)題，包括數(shù)據(jù)管理、批發(fā)和零售定價(jià)以及消費(fèi)者權(quán)利等方面。

　　印度和非洲

　　盡管歐洲和美國(guó)在當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型這股浪潮中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，印度和非洲等其他全球巨頭市場(chǎng)也在踴躍嘗試這次分布式能源變革。但是，兩者在應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型的過(guò)程中表現(xiàn)出了兩種不同的態(tài)勢(shì)。

　　印度目前出現(xiàn)電力過(guò)剩情況。用電量最多只達(dá)到裝機(jī)容量 360 吉瓦的 60%，包括高峰需求時(shí)段。盡管電力過(guò)剩，印度配電領(lǐng)域仍面臨各種混亂問(wèn)題，包括配電公司不健全、斷電和商業(yè)損失(電纜偷盜和未計(jì)量)等問(wèn)題。這些因素限制了社會(huì)和工業(yè)發(fā)展，并影響到整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐。根據(jù)世界銀行(World Bank)的報(bào)道， “……許多限制效能的因素都在電力企業(yè)的控制之下——定價(jià)過(guò)低、電纜損失和計(jì)費(fèi)效率低下——強(qiáng)調(diào)限制政府干預(yù)的重要性、加大法規(guī)監(jiān)管并增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)，以此推動(dòng)電力企業(yè)提高效率并以商業(yè)化模式運(yùn)營(yíng)?！?/span>

　　因此，減少技術(shù)商業(yè)化損失(< 15%)、改進(jìn)系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)(SAIDI)、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)和財(cái)務(wù)活力以及提高超過(guò) 50 家國(guó)有配電企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率將是印度電力部的主要發(fā)展引擎。此外，政府已設(shè)定了到 2022 年實(shí)現(xiàn) 100 吉瓦以上可再生能源的目標(biāo)。

　　另一方面，非洲的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施卻異常薄弱。非洲最終需要的是支持可再生能源融合的非洲大陸內(nèi)輸電網(wǎng)，但首先需要建立類(lèi)似微電網(wǎng)這樣的地方能源體系。與非洲大陸所開(kāi)發(fā)的蜂窩電話模式相似，現(xiàn)代化配電網(wǎng)絡(luò)將可以避免整改任何現(xiàn)有模式時(shí)所牽涉到的許多復(fù)雜問(wèn)題，這就為構(gòu)建現(xiàn)代化配電體系創(chuàng)造了良好的機(jī)遇和優(yōu)勢(shì)條件。

　　研究角度

　　上述示例至少說(shuō)明了一個(gè)共同的主題：分布式能源的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展。但是，分布式能源不是改變配電企業(yè)收入模式和法規(guī)監(jiān)管的唯一因素，還可能包括其他一些因素。美國(guó)電力研究所(U.S. Electric Power Research Institute)還指出了能源轉(zhuǎn)型的技術(shù)性和運(yùn)營(yíng)性因素。該機(jī)構(gòu)指出“將分布式能源集成于電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)之中，擴(kuò)大其范圍以包括分布式能源運(yùn)營(yíng)，這一方面的需求日益高漲?！睘榱舜_保配電系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)適用性和環(huán)保性，將需要加強(qiáng)以下四個(gè)方面的合作。

　　? 互聯(lián)規(guī)則、通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)

　　? 先進(jìn)配電和可靠供電技術(shù)的評(píng)估和部署

　　? 整合分布式能源與電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)的策略

　　? 通過(guò)政策和法規(guī)推動(dòng)市場(chǎng)改革

　　一家領(lǐng)先的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)基本認(rèn)可這一觀點(diǎn)。麻省理工學(xué)院能源研究所(MIT’s Energy Initiative)最近發(fā)布了一項(xiàng)調(diào)研活動(dòng)，旨在評(píng)估配電領(lǐng)域技術(shù)、政策和商業(yè)模式相關(guān)方面的新興問(wèn)題(重點(diǎn)為美國(guó)和歐洲地區(qū))。該機(jī)構(gòu)強(qiáng)調(diào)必須提高電力收費(fèi)和價(jià)格，加強(qiáng)有利于高效商業(yè)模式發(fā)展的配電企業(yè)法規(guī)，保證強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)安全，優(yōu)化利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施以削減成本，并改善市場(chǎng)策劃以更好地集成分布式能源、提高收入靈活性。

　　應(yīng)對(duì)配電企業(yè)轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)的主要解決方案

　　最大的挑戰(zhàn)是確定電力企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)主要目標(biāo)：

　　? 集成分布式能源，包括電表后端和頂端控制能源資產(chǎn)，如屋頂太陽(yáng)能、電表后端電池、靈活需求端資源等。美國(guó)對(duì)分布式能源的定義與歐洲的常規(guī)定義有所不同，前者還包括電動(dòng)車(chē)輛和微電網(wǎng)。

　　? 應(yīng)對(duì)不斷變化的能源需求，降低損失，確保用電安全和可靠，并改變其商業(yè)模式以保持其正常運(yùn)營(yíng)。在分散化模式和信息技術(shù)/運(yùn)營(yíng)技術(shù)融合方式等需求方面，配電企業(yè)面臨著一些效率和靈活性問(wèn)題。只有通過(guò)深入的數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。在這種全新的行業(yè)格局下，現(xiàn)代配電企業(yè)將需要改變相應(yīng)的法規(guī)和政策才能立于不敗之地，另外，數(shù)字化也將是這些企業(yè)的共同思路，只有充分利用這一點(diǎn)才能在未來(lái)占領(lǐng)制高點(diǎn)。

　　數(shù)字化的影響

　　數(shù)字化提供了一系列針對(duì)本文上述各種挑戰(zhàn)的技術(shù)和商業(yè)模式解決方案。數(shù)字化甚至?xí)耆嵏舱麄€(gè)行業(yè)，其力度堪比共享經(jīng)濟(jì)公司對(duì)其他行業(yè)的影響。它還帶來(lái)了一些新的機(jī)遇。

　　由于數(shù)字化的發(fā)展，數(shù)字化電力企業(yè)將無(wú)疑成為以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)。這包含多個(gè)層面：

　　? 智能電網(wǎng)發(fā)展：支持智能、自動(dòng)化控件的嵌入，從而提升網(wǎng)絡(luò)彈性、安全性和效率。電網(wǎng)活力得到提高，特別是在電網(wǎng)邊緣，例如包含分布式能源的低壓饋線上的電壓調(diào)節(jié)。

　　? 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型資產(chǎn)策略：實(shí)現(xiàn)更智能的投資規(guī)劃和更有效的維護(hù)操作。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)監(jiān)管機(jī)構(gòu)更加鼓勵(lì)配電企業(yè)投資于新技術(shù)和新方法，而不是增強(qiáng)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方面。

　　? 智能計(jì)量：除了原來(lái)的客戶計(jì)量用例，智能計(jì)量分析還可以顯著改進(jìn)斷電管理、優(yōu)化電壓波動(dòng)、檢測(cè)偷盜行為并改善資產(chǎn)管理。這對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商了解和管理電表后端分布式能源也至關(guān)重要。

　　? 分布式能源管理：通過(guò)大數(shù)據(jù)以及供需協(xié)調(diào)分析實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)(包括微電網(wǎng)和虛擬電廠)。

　　配電企業(yè)的數(shù)字化包括以下概念：

　　信息技術(shù)(IT)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)(OT)融合

　　運(yùn)營(yíng)技術(shù)(OT)包括斷路器等運(yùn)行設(shè)備，以及 SCADA 系統(tǒng)等用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的控制室應(yīng)用程序。另一方面，信息技術(shù)(IT)系統(tǒng)包括企業(yè)資產(chǎn)管理(EAM)或客戶關(guān)系管理(CRM)等系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息交換。電力行業(yè)中 IT 系統(tǒng)和 OT 系統(tǒng)的數(shù)量和質(zhì)量在不斷增加，且兩者之間的傳統(tǒng)界限正在不斷打破，并逐漸交織在一起。

　　物聯(lián)網(wǎng)(loT)

　　物聯(lián)網(wǎng)(loT)與信息技術(shù)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)融合有所重疊，其意義是連接互聯(lián)互通的設(shè)備。配電企業(yè)會(huì)發(fā)現(xiàn)供應(yīng)商開(kāi)始越來(lái)越多地提供采用全新互聯(lián)技術(shù)的產(chǎn)品，且正在以前所未有的速度蔓延開(kāi)來(lái)。應(yīng)用和硬件能夠提供移動(dòng)性和遠(yuǎn)程控制功能。配電網(wǎng)設(shè)備可以提供無(wú)所不在的感知能力并能夠接收和傳輸數(shù)據(jù)。由于云和傳統(tǒng)軟件方面的進(jìn)步，用戶將能夠在安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)施分析。

　　數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)

　　配電企業(yè)在融合 IT 系統(tǒng)和 OT 系統(tǒng)的同時(shí)亦采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這為其帶來(lái)更高的配電效率、可靠性和績(jī)效。配電企業(yè)甚至從底層數(shù)據(jù)中挖掘到更高的價(jià)值。此外，因?yàn)槟壳暗木W(wǎng)絡(luò)需要管理比以往任何時(shí)候都多的交互，所以這些企業(yè)除了需要無(wú)縫和開(kāi)放通信交換，還需要開(kāi)放的信息技術(shù)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)互操作性。

　　這些數(shù)據(jù)必須能夠在系統(tǒng)內(nèi)部和之前未相互通信的系統(tǒng)之間與更廣泛的數(shù)據(jù)、更多的組件和更多的應(yīng)用程序進(jìn)行交互，且能夠應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)生命周期。更強(qiáng)大、更高效和更優(yōu)化的自動(dòng)化配電網(wǎng)將在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)集成以及開(kāi)放數(shù)據(jù)和通信方面依賴國(guó)際認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和電網(wǎng)邊緣技術(shù)。如果成功解決這個(gè)主要挑戰(zhàn)，配電企業(yè)將能夠運(yùn)行開(kāi)放供應(yīng)商系統(tǒng)，從而提高其效率。

　　這還可以滿足電力生態(tài)系統(tǒng)中其他主體日益增加的數(shù)據(jù)交換需求，包括輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(TSO)、分布式發(fā)電運(yùn)營(yíng)商、整合者和產(chǎn)銷(xiāo)者。正因?yàn)檫@個(gè)原因，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)模型和接口屬于電業(yè)的核心。數(shù)據(jù)交換不僅發(fā)生在內(nèi)部配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(DSO)系統(tǒng)之間，還發(fā)生在市場(chǎng)體系等外部平臺(tái)之間或者之中，因此滿足數(shù)據(jù)完整性和信任機(jī)制的需求很強(qiáng)烈。

　　數(shù)字化轉(zhuǎn)型致勝法寶

　　下面提供了規(guī)劃和實(shí)施數(shù)字化計(jì)劃的指導(dǎo)，重點(diǎn)介紹了我們認(rèn)為取得成功的必要因素。

　　設(shè)定目標(biāo)

　　配電企業(yè)取得數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功的一個(gè)重要前提條件是明確定義業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力和數(shù)字化目標(biāo)。在數(shù)字化集成項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)便清晰定義成功標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于在整個(gè)業(yè)務(wù)流程中做出明智決策至關(guān)重要。

　　下一步是將業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力和目標(biāo)與電力企業(yè)預(yù)算和流程清晰掛鉤。明確的目標(biāo)是數(shù)字化努力的關(guān)鍵，但要求有具體預(yù)算。衡量標(biāo)準(zhǔn)也很重要。能夠使用績(jī)效指標(biāo)輕松衡量短期進(jìn)度的方法將是尤其成功的。

　　制定路線

　　要制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖，電力企業(yè)必須定義自身的角色和職責(zé)，以確定和驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)因素和要求，并定義整個(gè)業(yè)務(wù)案例中的優(yōu)先工作。然后記錄路線圖，并根據(jù)需要進(jìn)行內(nèi)部和外部交流。

　　路線圖應(yīng)包括明確的設(shè)備和軟件實(shí)施階段，確定和選擇合適的交付模型，定期評(píng)估投資回報(bào)，并包括相關(guān)的正確準(zhǔn)備步驟。此外，還應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)制定短期、中期和長(zhǎng)期時(shí)間表。全面的數(shù)字化路線圖對(duì)于確定如何優(yōu)化數(shù)字化技術(shù)和流程并將其整合到電力企業(yè)的業(yè)務(wù)環(huán)境來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

　　在 IT/OT 之間尋求敏捷之道

　　當(dāng)然，數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須發(fā)生在現(xiàn)有 IT 架構(gòu)和流程環(huán)境之中。這就為支持配電企業(yè)業(yè)務(wù)日常運(yùn)營(yíng)的大型事務(wù)系統(tǒng)提供了穩(wěn)定性和支持。

　　管理 IT/OT 系統(tǒng)和實(shí)踐中的變革時(shí)，必須采用敏捷性方法。與傳統(tǒng)工程方法不同，團(tuán)隊(duì)根據(jù)迭代式測(cè)試和學(xué)習(xí)原則參與工作。這就能夠最為靈活地采取措施，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)表明，敏捷團(tuán)隊(duì)更容易培育數(shù)字化成功。重要的是找到一個(gè)平衡，使現(xiàn)有 IT 環(huán)境能夠靈活響應(yīng)變革，同時(shí)不會(huì)影響 OT 環(huán)境的運(yùn)營(yíng)。

　　根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這項(xiàng)集成將需要行業(yè)專(zhuān)家具有 OT 背景并與 IT 專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行協(xié)同工作，也就是說(shuō)，能夠充分了解 IT 和 OT 方程式的兩個(gè)方面以及設(shè)備的工作原理。這包括跨領(lǐng)域技能組合，如安全、ADMS、SCADA、保護(hù)和控制、傳感器和電信等。如果由純 IT 人員來(lái)實(shí)施，ADMS 集成的效率和效能都將會(huì)有所降低。

　　利用可靠的標(biāo)準(zhǔn)治理數(shù)據(jù)

　　由于未來(lái)的配電企業(yè)將涉及到大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)建模、采集、管理、集成和治理將變得尤為重要。它是數(shù)字化機(jī)制的核心部分，關(guān)乎資產(chǎn)管理和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)以及未來(lái)電網(wǎng)部署。

　　配電企業(yè)獲得的優(yōu)勢(shì)不僅來(lái)自于部署符合互操作性標(biāo)準(zhǔn)的 IT、OT 和 loT 技術(shù)，還可利用由國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)TC57 委員會(huì)開(kāi)發(fā)的全面的開(kāi)放性電業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于互操作性和可持續(xù)性發(fā)展至關(guān)重要，還可將 IEC 61850 和通用信息模型(CIM)作為兩大主要支柱，而這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最初都是為變電站和電網(wǎng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。

　　其語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型非常廣泛(現(xiàn)在涵蓋發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)等)，并無(wú)關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)。這對(duì)于有效和可持續(xù)集成以及分析開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)尤為關(guān)鍵，另外還有針對(duì)組織、流程和技術(shù)的 IEC 62443 系列標(biāo)準(zhǔn)和 IT 方面的 ISO 27000 系列標(biāo)準(zhǔn)作為補(bǔ)充。

　　采用案例分析方法

　　數(shù)字化電網(wǎng)的應(yīng)用導(dǎo)致信息激增。電力企業(yè)現(xiàn)在意識(shí)到，收集數(shù)據(jù)是一回事，而管理和分析數(shù)據(jù)是另一回事，必須方法運(yùn)用得當(dāng)才能從中獲得最高業(yè)務(wù)價(jià)值。因此，目前幾乎沒(méi)有企業(yè)可斷言已完全挖掘了智能電網(wǎng)部署的所有優(yōu)勢(shì)。全新的高級(jí)分析方法擴(kuò)展了調(diào)度、規(guī)劃、模擬、資產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)管理功能，因此可提高流程效率并有利于做出更明智的決策。

　　好的一點(diǎn)是，該技術(shù)可用于處理 AMI 部署及其他數(shù)據(jù)源中的“數(shù)據(jù)洪流”和“大數(shù)據(jù)”。

　　其實(shí)，實(shí)際的轉(zhuǎn)型發(fā)生在其他地方。

　　該計(jì)劃需要改變管理組件，從基于孤島的方法轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮榛ヂ?lián)的工作方法。實(shí)際上，成功的分析部署必須基于跨領(lǐng)域協(xié)作，因?yàn)榉治龆x、設(shè)計(jì)和操作使用將會(huì)打破組織孤島。

　　此外，在 IT 和 OT 融合中，分析項(xiàng)目應(yīng)該混合使用 IT 和 OT 技術(shù)以及深入的專(zhuān)業(yè)技術(shù)。IT 人員深入了解企業(yè)應(yīng)用集成和 Bl 技術(shù)(數(shù)據(jù)市場(chǎng)、OLAP、數(shù)據(jù)挖掘等)，而 OT 專(zhuān)家掌握與變電站系統(tǒng)、饋線自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站之外的傳感器等相關(guān)的 O&M 流程和要求。各領(lǐng)域?qū)＜?主要為 O&M 以及工程方面)將確保正確設(shè)計(jì)并達(dá)到目標(biāo)。

　　最后，應(yīng)該分階段實(shí)施分析計(jì)劃，根據(jù)特定情景(收入保護(hù)、資產(chǎn)表現(xiàn)、電網(wǎng)穩(wěn)定性、電網(wǎng)建模等)優(yōu)先處理支持高風(fēng)險(xiǎn)業(yè)務(wù)的應(yīng)用案例。重要的是首先要考慮應(yīng)用案例，而不是為了使用技術(shù)而一頭扎進(jìn)技術(shù)。

　　專(zhuān)注于網(wǎng)絡(luò)安全

　　盡管互操作性標(biāo)準(zhǔn)日益盛行并不斷發(fā)展，以便提供準(zhǔn)確和有助于分析的數(shù)據(jù)，但網(wǎng)絡(luò)安全仍是一個(gè)重要主題，這一點(diǎn)可從 ISO 27000 和 IEC 62443 系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和演變中看出。實(shí)際上，隨著 IT 和 OT 融合以及互聯(lián)智能設(shè)備和硬件的激增，網(wǎng)絡(luò)安全的重要性也在與日俱增。

　　從風(fēng)險(xiǎn)遷移來(lái)透視網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題可能最為合適。這可能會(huì)促使電力企業(yè)去設(shè)定針對(duì)性的方法，將其網(wǎng)絡(luò)以及員工、流程和組織擺在正確的位置。通過(guò)在設(shè)計(jì)中集成安全性并通過(guò)更新或增強(qiáng)方法，強(qiáng)大和全面的網(wǎng)絡(luò)安全方法可筑造深度防御。集成網(wǎng)絡(luò)安全策略還定義了企業(yè)在補(bǔ)丁管理、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)隱私和合規(guī)性等概念方面的政策。從傳感器級(jí)別到應(yīng)用程序級(jí)別的端到端數(shù)據(jù)完整性已被提到前所未有的重要地位。

　　彌補(bǔ)技術(shù)差距

　　還有一點(diǎn)也非常重要，配電企業(yè)應(yīng)重視以下兩個(gè)人員方面的差距。首先，IT 和 OT 融合通常需要采用新的流程和角色。例如，垂直集成意味著合并 IT 和 OT 架構(gòu)，因此還應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)到控制室整個(gè)組織采用全新的網(wǎng)絡(luò)安全流程。這就需要專(zhuān)業(yè)化的員工或?qū)ΜF(xiàn)有員工進(jìn)行培訓(xùn)。

　　此外，新環(huán)境中還需要新的或不同的技術(shù)。傳統(tǒng)的機(jī)電專(zhuān)家和操作人員可能需要進(jìn)行重新部署。配電企業(yè)應(yīng)考慮對(duì)員工進(jìn)行新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面的培訓(xùn)，例如警報(bào)管理、無(wú)線系統(tǒng)、條件監(jiān)控、機(jī)器學(xué)習(xí)算法以及預(yù)測(cè)分析和其他先進(jìn)主題。

　　總結(jié)

　　分布式能源(DER)和互聯(lián)數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展給各行各業(yè)帶來(lái)了巨大變化，配電企業(yè)所受到的影響要比其他廠商更為徹底。

　　要想在這場(chǎng)變革中取勝，配電企業(yè)必須制定有效的戰(zhàn)略來(lái)充分利用各種數(shù)字化趨勢(shì)，如物聯(lián)網(wǎng)、信息 IT 與運(yùn)營(yíng)技術(shù) OT 融合、大數(shù)據(jù)和分析以及互聯(lián)和智能技術(shù)，并調(diào)整相應(yīng)的政策和市場(chǎng)框架以將數(shù)字化變革真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

　　作者簡(jiǎn)介

　　Jean-Yves Bodin 是能源數(shù)字化解決方案市場(chǎng)總監(jiān)，負(fù)責(zé) EcoStruxure 電網(wǎng)(EcoStruxure Grid)全球戰(zhàn)略和路線圖規(guī)劃。Bodin 是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的 IT 和 OT 專(zhuān)家，擁有 30 多年的企業(yè) IT 以及自動(dòng)化和控制行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，并具有廣泛的自動(dòng)化解決方案和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。 Alain Malot 目前擔(dān)任施耐德電氣電力部門(mén)(Utility Segment)市場(chǎng)總監(jiān)。Malot 具有廣泛的全球電業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在公司擔(dān)任過(guò)許多銷(xiāo)售、項(xiàng)目管理和營(yíng)銷(xiāo)職務(wù)。他剛開(kāi)始步入職業(yè)生涯時(shí)便在傳統(tǒng)電網(wǎng)領(lǐng)域工作，隨后專(zhuān)注于配電自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)管理以及可再生能源使用所帶動(dòng)的新興智能電網(wǎng)等新能源領(lǐng)域。他還在法國(guó)格勒諾布爾高等商學(xué)院(Grenoble Ecole de Management)和格勒諾布爾國(guó)立高等能源、水利與環(huán)境科學(xué)學(xué)院(Grenoble INP ENSE3，Ecole Nationale Sup6rieure de I'Energie, I'Eau et I'Environnement)的兩個(gè)碩士相關(guān)課程中擔(dān)任客座教授。他畢業(yè)于里爾綜合理工學(xué)院(Lille Polytechnic)(法國(guó)電力機(jī)械工程學(xué)院，ICAM)，持有管理學(xué)學(xué)位(企業(yè)行政管理學(xué)院，IAE)。 Edward Jarvis 擔(dān)任施耐德電氣自動(dòng)化部門(mén)技術(shù)信息經(jīng)理職位。他持有美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)(Colorado State University)學(xué)位，曾在一些電力行業(yè)公司中擔(dān)任過(guò)許多技術(shù)通信職務(wù)。