.
John Cooper
Từ nửa cuối năm 2021, chúng ta đang thấy ngày càng nhiều bằng chứng cho thấy một sự chuyển đổi - "một sự thay đổi toàn diện hoặc mạnh mẽ" - của nền kinh tế năng lượng toàn cầu và hệ sinh thái của chúng ta đang được tiến hành. Bài báo này là bài đầu tiên trong số nhiều bài trong loạt bài mới về những gì sắp được gọi là Sự chuyển đổi năng lượng.
Một chuyển tiếp - "di chuyển từ một tiểu bang khác" - là con đường thực hiện trong một chuyển đổi. Tôi đã học được sự khác biệt này nhiều năm trước khi nói chuyện với các giám đốc điều hành tiện ích về chuyển đổi kinh doanh. Họ thích nói về một quá trình chuyển đổi có quản lý. Họ nói với tôi rằng nó thực tế hơn vì nó liên quan đến việc xác định các bước có thể đạt được mà họ có thể thực hiện mà không làm đảo lộn mọi thứ.
Nhiều năm trước - sau những cuộc trò chuyện đó - tôi đã phát triển một mô hình cho Lập kế hoạch chuyển đổi được quản lý, mô hình này có vẻ rất phù hợp với ngày nay. Trong loạt bài T&D World mới này, chúng tôi sẽ phát triển một khuôn khổ để giúp đánh giá và hiểu Sự chuyển đổi năng lượng. Chúng tôi sẽ xác định các ưu tiên trên lộ trình chuyển đổi, giới thiệu các ví dụ về cách tiếp cận sáng tạo để chuyển đổi và nêu bật các cột mốc chuyển đổi để thay đổi hiệu quả.
Một cái nhìn tổng quan
Khi chúng tôi xây dựng chi tiết về tầm nhìn chuyển đổi, chúng tôi sẽ quay lại nhiều lần với bốn trình điều khiển (tất cả đều bắt đầu bằng D):
1. Khử cacbon : Chúng ta đã trả lời được sự cấp thiết phải giảm lượng khí thải cacbon - chúng ta sẽ không còn dựa vào việc đốt nhiên liệu hóa thạch nữa.
2. Phi tập trung : Chúng tôi sẽ chấp nhận các nguồn năng lượng phi tập trung (DER), chuyển từ một vài điểm phát điện lớn, xa xôi được kết nối với lưới điện sang hàng triệu hệ thống dựa trên trang web nhỏ hơn có thể được hoặc có thể không được kết nối với lưới điện.
3. Số hóa : Chúng tôi sẽ khai thác các công nghệ kỹ thuật số, làm chủ thế giới cảm biến và phân tích dữ liệu, trí tuệ nhân tạo (AI), máy học và Internet vạn vật (IoT).
4. Dân chủ hóa : Hệ thống năng lượng sẽ không còn giới hạn trong phạm vi các chuyên gia về vấn đề nội bộ mà sẽ được mở ra để bất kỳ bên liên quan nào quan tâm và có động cơ đều có thể tích cực tham gia và tạo ra sự khác biệt.
Cuộc thảo luận của chúng ta sẽ tập trung vào sáu khía cạnh chính khác của quá trình chuyển đổi:
1. Giảm thiểu và Thích ứng với Biến đổi Khí hậu : Hiện tại, chúng tôi được giao nhiệm vụ vừa làm chậm lượng khí thải carbon, vừa sắp xếp lại cuộc sống và hệ thống của chúng ta để thích ứng với thời tiết khắc nghiệt hơn và các hậu quả khác.
2. Khả năng phục hồi : Việc phục hồi nhanh chóng sau khi bị gián đoạn sẽ ngày càng trở nên quan trọng đối với cả các tiện ích điện và các hộ tiêu dùng dân cư, thương mại và công nghiệp.
3. Giao thông vận tải và Điện khí hóa Tòa nhà : Việc thêm các Tòa nhà Hiệu quả Tương tác Lưới điện tử và Mạng lưới (GEB) vào hệ thống của chúng tôi sẽ rất quan trọng để giải quyết các nguồn phát thải carbon chính này.
4. Hiện đại hóa lưới điện : Lưới điện của chúng tôi đã phát triển hơn 100 năm để đạt được trạng thái hiện tại. Hiện đại hóa cơ sở hạ tầng này sẽ được thúc đẩy bởi số hóa và dữ liệu từ các cảm biến thúc đẩy hoạt động hiệu quả hơn và linh hoạt hơn trong cả lĩnh vực này và doanh nghiệp.
5. Kích hoạt cộng đồng : Ngoài những gì và cách chúng tôi thực hiện các bước trong quá trình chuyển đổi này, điều quan trọng là phải trả lời câu hỏi ai, tìm ra các cách toàn diện để giáo dục các bên liên quan và làm việc với cộng đồng để đạt được công bằng xã hội và môi trường.
6. Đổi mới Công nghệ và Mô hình Kinh doanh : Đổi mới, chìa khóa của các giải pháp và cách tiếp cận mới, sẽ đến từ sự phát triển ổn định cũng như sự bùng nổ đột phá.
Trong phân tích của chúng tôi về Sự chuyển đổi năng lượng, chúng ta sẽ xem đi xem lại các vấn đề từ danh sách này. Để hiểu rõ hơn về đổi mới trong thực tế, khi tôi viết bài này, tôi đã tạo ra một mô hình chung cho quá trình chuyển đổi và chuyển đổi theo hướng đổi mới, Chu kỳ Đổi mới Công nghệ và Mô hình Kinh doanh như được mô tả trong hình bên dưới.
Không nghi ngờ gì nữa, chuỗi hoạt động giá trị gia tăng này trông quen thuộc với người đọc. Tôi đã trình bày rõ ràng mô hình chuỗi cung ứng này để cung cấp một điểm tham chiếu khi chúng tôi đánh giá sự đổi mới và chuyển đổi. Chúng ta có thể sử dụng mô hình chuỗi cung ứng này để theo dõi tiến trình đổi mới và hiểu rõ hơn những bài học kinh nghiệm thúc đẩy thành công và các yếu tố ngoại lai chắc chắn nảy sinh để hạn chế quá trình chuyển đổi và trở thành rào cản đối với sự chuyển đổi. Bởi vì chúng tôi sẽ đổi mới theo kiểu lặp đi lặp lại để tích hợp các công nghệ và ý tưởng mới, thu thập dữ liệu và sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu, bao gồm cả AI, tôi trình bày mô hình này dưới dạng một chu kỳ, thay vì một chuỗi cung ứng tuyến tính, được lặp lại theo thời gian.
Đối với bài viết gồm hai phần này, chúng tôi sẽ sử dụng mô hình này để kiểm tra sự tích hợp DER, một vấn đề quan trọng trong toàn ngành điện. Đặc biệt, chúng tôi sẽ tập trung vào một nhóm các nhà đổi mới đang tìm kiếm những cách khả thi để mở rộng quy mô DER tích hợp lưới. Việc mở rộng quy mô và tăng tốc sẽ rất quan trọng khi DER ngày càng được chấp nhận rộng rãi hơn, đặc biệt vì lưới điện được thiết kế để phát điện trung tâm lớn, truyền tải khoảng cách xa và phân phối một chiều cục bộ - không phải để tích hợp DER. Khi giá giảm và chức năng ngày càng tăng khiến cho việc áp dụng rộng rãi các công nghệ và giải pháp DER trở thành một kết luận bị bỏ qua, chúng tôi sẽ chuyển sang thách thức mở rộng quy mô. Để DER có thể mở rộng quy mô nhanh chóng, chúng tôi cần phải tìm ra những cách mới để điều chỉnh mô hình lưới lịch sử của chúng tôi và đánh giá lại các giả định cốt lõi về cách thức hoạt động của lưới điện.
Phần 1: Những người đổi mới
Chúng ta bắt đầu câu chuyện của mình trong Phần 1 bằng cách giới thiệu một số người tiên phong chủ chốt từ lâu đã làm việc với thử thách lớn này và đã cùng nhau gần đây để vượt ra ngoài định nghĩa khái niệm (1) và mô phỏng trong phòng thí nghiệm (2) để hợp tác trong một thử nghiệm thực địa (3) và mở rộng thử nghiệm đó trong phạm vi (4).
David Chassin, Tiến sĩ : Tiến sĩ Chassin, một kỹ sư được đào tạo, hiện là nhà quản lý và nhà khoa học chính của GISMo - Tích hợp lưới, Hệ thống và Phát triển Di động - một nhóm nghiên cứu đa lĩnh vực thuộc Bộ phận Năng lượng Ứng dụng tại SLAC National Phòng thí nghiệm Máy gia tốc tại Stanford, một trong 17 Phòng thí nghiệm Năng lượng Quốc gia thuộc DOE. Trước đó, Chassin đã có một thời gian dài là nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL), nơi ông đã xuất bản hơn 150 bài báo, sách trắng, v.v.
Lynne Kiesling, Tiến sĩ : Tiến sĩ Kiesling là một nhà kinh tế có kinh nghiệm chuyên sâu về quy định, thiết kế thị trường và số hóa và các công nghệ lưới điện thông minh trong ngành điện. Gần đây cô đã nhận chức vụ giáo sư nghiên cứu và đồng giám đốc, Viện Luật pháp quy định &Kinh tế IRLE tại Đại học Colorado Denver. Trước đây, Kiesling là một giảng viên và từng là một chi nhánh của khoa trong Viện Đổi mới Năng lượng Wilton E. Scott tại Đại học Carnegie Mellon.
Bryan Hannegan, Tiến sĩ : Tiến sĩ Hannegan, một nhà khoa học khí hậu, nhà sáng tạo và nhà lãnh đạo tư tưởng, từng là phó giám đốc phòng thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia của DOE (NREL), nơi ông đồng sáng lập Sáng kiến Hiện đại hóa Lưới của DOE (GMI). Ông cũng khởi động Cơ sở Tích hợp Hệ thống Năng lượng (ESIF) tại NREL, cho phép thử nghiệm lưới điện phân phối. Trước NREL, Hannegan từng giữ các vai trò lãnh đạo cấp cao về năng lượng tại EPRI, Nhà Trắng và Thượng viện Hoa Kỳ.
Sự hội tụ
Tháng trước, tôi đã có cơ hội ngồi lại với Hannegan, người đã giải thích rằng, “Tôi là giám đốc sáng lập của Bộ phận Tích hợp Hệ thống Năng lượng mới tại NREL, nơi đặc biệt tập trung vào thách thức tích hợp công nghệ năng lượng sạch vào hệ thống năng lượng hiện có. "
Từ khởi đầu đó tại NREL, các cộng tác viên từ nhiều phòng thí nghiệm DOE đã cùng nhau vào năm 2013 về cái được gọi là Sáng kiến hiện đại hóa lưới của DOE (GMI), mà Hannegan đã điều hành cùng với Carl Imhoff của PNNL . Sáng kiến này tỏ ra rất quan trọng trong việc phối hợp các hoạt động giữa các phòng thí nghiệm khác nhau, làm nổi bật thế mạnh riêng của mỗi phòng thí nghiệm và trở thành công việc của toàn bộ.
Bốn năm trước, Hannegan rời khỏi vai trò nội gián tại NREL để nắm quyền điều hành tại Holy Cross Energy, hợp tác xã điện có trụ sở tại Glenwood Springs với lãnh thổ bao gồm Aspen và Vail trong Rockies. Một nhà khoa học khí hậu, Hannegan đã tạo ra một kế hoạch "Hành trình đến 100%" tại Holy Cross, đặt mục tiêu cung cấp hoàn toàn nguồn năng lượng sạch vào năm 2030. Nó đang có một khởi đầu tốt. Liên minh Năng lượng Thông minh (SEPA) đã vinh danh là Hợp tác xã Điện năng của Năm 2020 Holy Cross Energy.
Giường thử nghiệm trong thế giới thực Hệ thống quản lý phân phối tiên tiến (ADMS) của NREL được gọi là "lưới phân phối trong hộp". Các thuật toán NODES xâm nhập vào Basalt Vista thông qua bộ điều khiển phân tán, được đặt ở cả trong nhà và ngoài trời trong lớp vỏ chống chịu thời tiết, hướng dẫn bộ điều khiển cách quản lý các nguồn năng lượng phân tán trong khu dân cư (DER).
Mô phỏng phòng thí nghiệm
Một đóng góp quan trọng cho GMI là ARPA-E, đã mang lại Dự án NODES của mình . NODES là viết tắt của Hệ thống Năng lượng Phân tán Tối ưu hóa Mạng. NODES đã trình bày cách kiểm soát và quản lý nhiều số lượng DER để mang lại lợi ích cho cả người tiêu dùng và lưới điện, NREL đã áp dụng cách này để tạo ra một "lưới điện phân phối trong một hộp". Việc mô phỏng trong phòng thí nghiệm như vậy cho phép các ý tưởng mới được thử nghiệm như một giải pháp thay thế an toàn hơn để áp dụng chúng trực tiếp trong các tình huống thực tế, được kết nối với nhau trên lưới.
Trong NODES, nhóm nghiên cứu tại NREL tập trung vào thách thức kiểm soát quy mô và tiện ích, cuối cùng phát triển các thuật toán và phần mềm cho cái mà họ gọi là lưới năng lượng tự trị (AEG) để giải quyết thách thức khó chịu trong việc cân bằng giữa việc tạo ra năng lượng biến đổi với mô hình tải của người tiêu dùng.
Kiểm tra thực địa
May mắn cho phần còn lại của chúng tôi, những công cụ này và kinh nghiệm này đã chứng minh được giá trị sau khi Hannegan nắm quyền tại Holy Cross Energy. Như nhà triết học La Mã Seneca nổi tiếng đã từng nói, "May mắn là điều xảy ra khi sự chuẩn bị gặp cơ hội" , và với sự lãnh đạo của Hannegan, dự án này dường như được định sẵn để đến với nhau theo cách này hay cách khác.
Chương Môi trường sống cho Nhân loại địa phương đã tiếp cận với Holy Cross về dự án nhà ở giá rẻ Basalt Vista ở Basalt, Colorado. Để đáp ứng yêu cầu xin giấy phép cho một đường dây khí đốt tự nhiên, thị trấn đã yêu cầu Holy Cross về một giải pháp thay thế hoàn toàn bằng điện. Nhóm tiện ích nhận ra rằng bộ nạp phân phối được đề cập là cùng bộ nạp mà Holy Cross trước đây đã cung cấp dữ liệu tải cho dự án NODE của NREL. Họ quyết định sử dụng cơ hội để tiến hành kiểm tra thực tế các kết quả trong phòng thí nghiệm của họ, tập trung vào bốn ngôi nhà trong Dự án Basalt Vista .
Việc xây dựng bắt đầu vào năm 2019 trên giai đoạn đầu tiên của phòng thí nghiệm Basalt Vista của Habitat for Humanity, nơi sẽ quản lý việc sử dụng năng lượng hộ gia đình từ nhiều DER.
Mở rộng: QUY MÔ
Dự án Holy Cross này đã được phát triển bằng cách sử dụng thiết bị được cung cấp bởi các công cụ tiện ích và phần mềm để đánh giá kiểm soát lưới của DER. Nhưng khi DER đạt đến quy mô thương mại với khả năng công nghệ mới và giá cả thấp hơn, ngân sách và khả năng của tiện ích sẽ gặp phải giới hạn. Các hệ thống dựa trên thị trường có thể vượt ra ngoài những hạn chế như vậy.
Chassin và Kiesling, với lịch sử chia sẻ về việc tìm kiếm các giải pháp dựa trên thị trường để mở rộng quy mô DER, đã nhìn thấy cơ hội mở rộng phạm vi dự án ban đầu để kiểm tra ý tưởng của họ về điều phối thị trường tích hợp DER. Đang được phát triển trong một dự án tại GISMo, Hệ thống Dịch vụ Năng lượng Chuyển hóa (TESS) là một phương pháp tiếp cận nền tảng nhằm giải quyết những trở ngại cơ bản trong việc hiện thực hóa tầm nhìn về năng lượng chuyển hóa, một khái niệm từ lâu dường như luôn xa rời thực tế nhiều năm.
Cộng đồng Nhà ở Giá cả phải chăng Basalt Vista, ở thị trấn nông thôn Basalt, Colorado — dân số 4.170, NREL đang thử nghiệm một trong những giải pháp vận hành lưới điện mới nhất của mình. Các thành viên của hợp tác xã điện địa phương Holy Cross Energy đang chia sẻ điện năng giữa các tấm pin mặt trời, pin, máy sưởi và xe điện.
Phần 2
Với điều đó, tôi sẽ tạm dừng. Đây là một câu chuyện hấp dẫn đến nỗi thật là một thách thức để giới thiệu nó trong không gian cho phép ở đây. Tôi hy vọng rằng bạn đã nhấp vào các liên kết để đọc thêm hoặc bạn sẽ quay lại làm như vậy. Chúng ta sẽ tiếp tục câu chuyện trong bài viết tiếp theo, Phần 2, đi sâu hơn vào nguồn gốc của tư tưởng đổi mới, những thách thức của tích hợp DER và hiện đại hóa lưới điện, tầm nhìn TESS và những tác động của nó để mở rộng quy mô đáng kể DER và cho phép vận chuyển và xây dựng quan trọng điện khí hóa và hiện đại hóa lưới điện.
John Cooper, Người sáng lập và Giám đốc điều hành của NXT NRG, là một doanh nhân năng lượng và là nhà đổi mới được công nhận trong lĩnh vực điện. Có trụ sở tại Austin, TX, NXT NRG cung cấp các dịch vụ tích hợp quá trình khử cacbon với khả năng phục hồi, tự cung cấp năng lượng, vận chuyển & điện khí hóa tòa nhà cũng như dữ liệu / số hóa. John là một tác giả và diễn giả công khai được xuất bản rộng rãi (Lưới thông minh nâng cao: Tính bền vững của Edge Power Driving, 2011 1 st Ed, 2014 2 nd Ed). John có bằng Thạc sĩ Quản trị Kinh doanh và bằng Cử nhân Chính phủ danh dự của Đại học Texas tại Austin
Nguồn : https://www.tdworld.com/utility-business/article/21167912/the-energy-transition-technology-and-business-model-innovation-path?utm_source=TW+TDW+Energizin
0 nhận xét:
Đăng nhận xét