建立電能柔性消費者社區(qū)
目前，可再生能源使用量日益增加，電網運營商可借此趨勢讓電網更環(huán)保。然而，綠色電網并不一定具備良好的適應性。因此，運營商一直尋求建立更具彈性、更為可靠的電網。自用型私人住宅光伏 (PV) 發(fā)電系統(tǒng)的興起帶來良機——安裝 PV 系統(tǒng)的家庭可向電網出售剩余電能，達成共贏。
這類家庭又稱“產消者”，他們將多余電能存儲在固定電池或電動車電池中。這些儲能電池讓產消者得以根據(jù)自身需要靈活充放電。因此，產消者成為柔性消費者，可基于自身用電需求和 PV 生產能力自主優(yōu)化電能分配。
PV 家庭目前尚不能完全獨立于電網運行。在冬季，他們必須依賴電網才能滿足用電需求，到了陽光充足的季節(jié)則可向電網出售多余電能。
假如可以在當?shù)厣鐓^(qū)交易剩余電能，會是怎樣的情形？電網是否可因此緩解夏季輸電高峰壓力？是否所有剩余電能都可在本地進行交易？
為解答上述問題，BASE.V 研究項目在德國啟動。Moxa 歐洲 BASE.V 項目經理 Martin Jenkner 表示，儲能提高讓家庭可靈活分配電能，從而為用電高峰期配電網擁塞和瓶頸提供重要緩沖。隨著柔性消費家庭電能日益自給自足，電網運營商可借此獲得電能補充，提升電網穩(wěn)定性，無需再為電網擴容或基礎設施投入大量資金。
柔性消費家庭納入研究項目
BASE.V 研究項目由公私部門共同出資、慕尼黑工業(yè)大學研究團隊實施，目前已運行半年時間。德國巴伐利亞州迪特福特鎮(zhèn)七個家庭參與了該研究項目，每個家庭均配備 PV 系統(tǒng)、固定電池、電動車和充電樁。
參與家庭可通過點對點交易平臺購買或出售電能。網絡通信專家 Moxa 的工業(yè)互聯(lián)網 (IIoT) 網關負責處理智能合約，確保個人交易訂單順利完成。
BAVE.V 項目經驗表明，家庭間電能交易有助于應對光伏發(fā)電固有的波動性和電耗驟升問題，且不影響電網穩(wěn)定性。
連點成線
基于區(qū)塊鏈技術的分布式賬本和數(shù)據(jù)保護讓點對點電能交易更加順暢。作為交易雙方的柔性消費家庭可順利執(zhí)行基于區(qū)塊鏈的智能合約，無需依賴任何可信第三方。得益于 Moxa IIoT 網關，BASE.V 項目數(shù)據(jù)和自定義數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈技術記錄在安全可靠、可擴展的通信和數(shù)據(jù)架構中。
Moxa IIoT 和區(qū)塊鏈網絡工程師 Kyle Hsieh 表示，建立合適的區(qū)塊鏈網絡對 BASE.V 項目至關重要。已獲許可的區(qū)塊鏈網絡 Quorum 因占用的 IIoT 網關資源較少，被選為該項目的區(qū)塊鏈框架。由于 Moxa IIoT 網關支持容器化，開發(fā)人員可通過混合平臺在云端和邊緣部署軟件，便于完成平臺特定任務。同一臺網關可部署多個網絡專用應用程序，因此也能為混合網絡帶來相同惠益。
例如，Moxa IIoT 網關能夠處理區(qū)塊鏈節(jié)點（即輕節(jié)點），同步家庭和云之間的交易。此外，網關內部的 EMS 系統(tǒng)可通過優(yōu)化算法預測電能生產和消耗。同時，IoT 客戶端可幫助電網運營商從云端對 IIoT 網關進行全生命周期管理。由于設置便捷，用戶只需簡單幾步便可連接網關；通過虛擬專用網絡 (VPN) 就能遠程監(jiān)控和排除故障，因此運維人員無需親臨現(xiàn)場開展工作。
為提高 IIoT 網絡性能，Moxa 開發(fā)人員優(yōu)化配置系統(tǒng)資源，從而減少 CPU 處理時間，滿足 BASE.V 項目要求。電能交易需在 15 分鐘時隙內完成。Hsieh 表示：“我們的首要挑戰(zhàn)是如何減少在 ARM 架構計算機上運行優(yōu)化算法所需的計算時間。憑借靈活的配置和強大的處理器，最終，計算時間從 22 分鐘縮至 22 秒。Moxa IIoT 網關出色完成快速執(zhí)行電能交易的挑戰(zhàn)。”
進一步了解 Moxa 通信和數(shù)據(jù)解決方案
BASE.V 項目是一項前瞻性研究，評估經濟激勵政策（如允許產消家庭間點對點可再生能源交易）是否能促進能源自給自足。大范圍電能交易可有效緩解電網擁塞，有利于電網穩(wěn)定，實現(xiàn)彈性能源供給。