建立電能柔性消費(fèi)者社區(qū)
目前，可再生能源使用量日益增加，電網(wǎng)運(yùn)營商可借此趨勢讓電網(wǎng)更環(huán)保。然而，綠色電網(wǎng)并不一定具備良好的適應(yīng)性。因此，運(yùn)營商一直尋求建立更具彈性、更為可靠的電網(wǎng)。自用型私人住宅光伏 (PV) 發(fā)電系統(tǒng)的興起帶來良機(jī)——安裝 PV 系統(tǒng)的家庭可向電網(wǎng)出售剩余電能，達(dá)成共贏。
這類家庭又稱“產(chǎn)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(chǎn)消者得以根據(jù)自身需要靈活充放電。因此，產(chǎn)消者成為柔性消費(fèi)者，可基于自身用電需求和 PV 生產(chǎn)能力自主優(yōu)化電能分配。
PV 家庭目前尚不能完全獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)行。在冬季，他們必須依賴電網(wǎng)才能滿足用電需求，到了陽光充足的季節(jié)則可向電網(wǎng)出售多余電能。
假如可以在當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)交易剩余電能，會是怎樣的情形？電網(wǎng)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(jìn)行交易？
為解答上述問題，BASE.V 研究項(xiàng)目在德國啟動。Moxa 歐洲 BASE.V 項(xiàng)目經(jīng)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(wǎng)擁塞和瓶頸提供重要緩沖。隨著柔性消費(fèi)家庭電能日益自給自足，電網(wǎng)運(yùn)營商可借此獲得電能補(bǔ)充，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性，無需再為電網(wǎng)擴(kuò)容或基礎(chǔ)設(shè)施投入大量資金。
柔性消費(fèi)家庭納入研究項(xiàng)目
BASE.V 研究項(xiàng)目由公私部門共同出資、慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)實(shí)施，目前已運(yùn)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(xiàng)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(diǎn)對點(diǎn)交易平臺購買或出售電能。網(wǎng)絡(luò)通信專家 Moxa 的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)處理智能合約，確保個人交易訂單順利完成。
BAVE.V 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)表明，家庭間電能交易有助于應(yīng)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(wǎng)穩(wěn)定性。
連點(diǎn)成線
基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式賬本和數(shù)據(jù)保護(hù)讓點(diǎn)對點(diǎn)電能交易更加順暢。作為交易雙方的柔性消費(fèi)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(wǎng)關(guān)，BASE.V 項(xiàng)目數(shù)據(jù)和自定義數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈技術(shù)記錄在安全可靠、可擴(kuò)展的通信和數(shù)據(jù)架構(gòu)中。
Moxa IIoT 和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)工程師 Kyle Hsieh 表示，建立合適的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)對 BASE.V 項(xiàng)目至關(guān)重要。已獲許可的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò) Quorum 因占用的 IIoT 網(wǎng)關(guān)資源較少，被選為該項(xiàng)目的區(qū)塊鏈框架。由于 Moxa IIoT 網(wǎng)關(guān)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(wù)。同一臺網(wǎng)關(guān)可部署多個網(wǎng)絡(luò)專用應(yīng)用程序，因此也能為混合網(wǎng)絡(luò)帶來相同惠益。
例如，Moxa IIoT 網(wǎng)關(guān)能夠處理區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)（即輕節(jié)點(diǎn)），同步家庭和云之間的交易。此外，網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的 EMS 系統(tǒng)可通過優(yōu)化算法預(yù)測電能生產(chǎn)和消耗。同時，IoT 客戶端可幫助電網(wǎng)運(yùn)營商從云端對 IIoT 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行全生命周期管理。由于設(shè)置便捷，用戶只需簡單幾步便可連接網(wǎng)關(guān)；通過虛擬專用網(wǎng)絡(luò) (VPN) 就能遠(yuǎn)程監(jiān)控和排除故障，因此運(yùn)維人員無需親臨現(xiàn)場開展工作。
為提高 IIoT 網(wǎng)絡(luò)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(xiàng)目要求。電能交易需在 15 分鐘時隙內(nèi)完成。Hsieh 表示：“我們的首要挑戰(zhàn)是如何減少在 ARM 架構(gòu)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行優(yōu)化算法所需的計(jì)算時間。憑借靈活的配置和強(qiáng)大的處理器，最終，計(jì)算時間從 22 分鐘縮至 22 秒。Moxa IIoT 網(wǎng)關(guān)出色完成快速執(zhí)行電能交易的挑戰(zhàn)。”
進(jìn)一步了解 Moxa 通信和數(shù)據(jù)解決方案
BASE.V 項(xiàng)目是一項(xiàng)前瞻性研究，評估經(jīng)濟(jì)激勵政策（如允許產(chǎn)消家庭間點(diǎn)對點(diǎn)可再生能源交易）是否能促進(jìn)能源自給自足。大范圍電能交易可有效緩解電網(wǎng)擁塞，有利于電網(wǎng)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)彈性能源供給。