“您不可能僅在周末的時(shí)候才進(jìn)行關(guān)鍵系統(tǒng)切換！” 能源和系統(tǒng)工程師菲爾解釋道，這是他主要的工作職責(zé)。然而近來(lái)，菲爾發(fā)現(xiàn)隨著能源電網(wǎng)動(dòng)態(tài)化調(diào)整的不斷增加，能源革命正在興起浪潮，他原有的工作原則和行業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)正在逐漸受到侵蝕。現(xiàn)在對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率、流程透明度和開(kāi)放性的期望正變得越來(lái)越高。
完成學(xué)業(yè)后，菲爾于20世紀(jì)90年代中期在一家區(qū)域性的能源供應(yīng)公司里開(kāi)始了他的職業(yè)生涯。他支持過(guò)許多項(xiàng)目，并成為一名合格的電力二次設(shè)備及其控制技術(shù)的技術(shù)經(jīng)理。菲爾的公司主要負(fù)責(zé)為數(shù)以萬(wàn)計(jì)的家庭、眾多企業(yè)以及公共機(jī)構(gòu)提供電力。
任何計(jì)劃外的電力中斷都會(huì)產(chǎn)生重大影響。因此，他和他的同事們的工作就是積極準(zhǔn)備和認(rèn)真執(zhí)行。一切都需要時(shí)間。如果某一個(gè)組件是高效可靠的，那么工程團(tuán)隊(duì)短時(shí)間就不會(huì)再次觸碰它。然而，隨著時(shí)代的變遷，情況發(fā)生了明顯的變化，特別是最近的幾年。如今，幾乎所有企業(yè)都希望有一個(gè)包含一切的數(shù)字化計(jì)劃。在這個(gè)新環(huán)境中，菲爾擁有的豐富的“模擬時(shí)代”的經(jīng)驗(yàn)又價(jià)值幾何呢？他必須使用什么樣的策略來(lái)可靠地指引自己及其團(tuán)隊(duì)，并最終指引他所在的公司進(jìn)入數(shù)字化的未來(lái)呢？
數(shù)字化很重要，但經(jīng)驗(yàn)也很重要
多年來(lái)，實(shí)現(xiàn)更靈活的能源網(wǎng)絡(luò)的需求對(duì)菲爾來(lái)說(shuō)并不陌生，多年來(lái)，向分散式電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的努力一直落后于“智能電網(wǎng)”的標(biāo)準(zhǔn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，光伏或風(fēng)力發(fā)電等可再生能源應(yīng)該能夠取代煤炭或核能等傳統(tǒng)能源。當(dāng)然，由于可再生能源供應(yīng)本身所特有的波動(dòng)性，也帶來(lái)了新的系統(tǒng)性挑戰(zhàn) —— 監(jiān)測(cè)和控制更加動(dòng)態(tài)化的電力網(wǎng)絡(luò)需要全新的方法和整體的解決方案。
可能最初僅僅是一個(gè)十分小眾的話題，也會(huì)很快就變得熱情高漲，并成為會(huì)議上演講者所論述的中流砥柱。菲爾聽(tīng)說(shuō)過(guò)很多類似的新流行語(yǔ)和首字母縮略詞，例如數(shù)字變電站，WAMPAC，智能電表或DERMS。當(dāng)氣候辯論在2010年中期達(dá)到高潮時(shí)——關(guān)鍵詞“巴黎協(xié)定”——能源自動(dòng)化創(chuàng)新的壓力再次增加。菲爾非常清楚，數(shù)字化技術(shù)在克服未來(lái)的挑戰(zhàn)方面可以做出重要貢獻(xiàn) 。
盡管如此，他仍然持懷疑態(tài)度：推出新的系統(tǒng)和技術(shù)需要深思熟慮的規(guī)劃和謹(jǐn)慎的實(shí)施。電力供應(yīng)安全仍然是任何解決方案中最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。高度專業(yè)化的保護(hù)技術(shù)仍然是每個(gè)發(fā)電廠或其子系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。近年來(lái)，上述問(wèn)題在數(shù)字化功能方面取得了顯著進(jìn)展; 電力保護(hù)裝置現(xiàn)在可以更加靈活地被使用，并可根據(jù)現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)相互聯(lián)網(wǎng)。而不再是過(guò)去通過(guò)使用螺絲刀和電壓表作業(yè)，人機(jī)工程學(xué)軟件工具現(xiàn)在可安裝在筆記本電腦上進(jìn)行工作 —— 甚至被遠(yuǎn)程使用。
在有意義的地方使用數(shù)字技術(shù)
幾乎在工作和日常生活中的所有領(lǐng)域的數(shù)字化正在迅速發(fā)展。從應(yīng)對(duì)氣候變化到優(yōu)化自身的素質(zhì)，以及在線會(huì)議等等，數(shù)字化產(chǎn)品正在被廣泛使用，這有望引導(dǎo)我們走向更美好的未來(lái)。現(xiàn)在甚至連牙刷也變得更清潔了 —— 這要?dú)w功于人工智能。數(shù)字化工具、小程序以及app每時(shí)每刻在安裝、更新或卸載。
雖然數(shù)字化解決方案在日常生活中得到了很好的應(yīng)用，但在工業(yè)環(huán)境中適用是由完全不同的規(guī)則決定。每個(gè)系統(tǒng)性的決策都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因?yàn)槟茉搭I(lǐng)域的解決方案必須可靠運(yùn)行多年。除了對(duì)新技術(shù)和解決方案持開(kāi)放態(tài)度外，像菲爾這樣的工程師始終對(duì)行業(yè)要求有批判性的理解。重要的是，除了建立使用新技術(shù)的專業(yè)知識(shí)和開(kāi)發(fā)方法，例如基于云或Docker的服務(wù)架構(gòu)，大數(shù)據(jù)分析或大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)之外，對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)和流程的認(rèn)知在上述創(chuàng)新過(guò)程中也是至關(guān)重要的。
為能源行業(yè)奠定數(shù)字化基礎(chǔ)
無(wú)論菲爾在誰(shuí)談?wù)擃愋袠I(yè)話題，都少不了一項(xiàng)重要措施以提供其對(duì)電網(wǎng)現(xiàn)代化和數(shù)字化的方法 —— 至少在變電站的保護(hù)和控制技術(shù)方面是這樣的：這就是IEC 61850 系列標(biāo)準(zhǔn)。
該標(biāo)準(zhǔn)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始，并提供一個(gè)全面的數(shù)據(jù)模型，以設(shè)備和人類均可讀的形式精確描述所有組件和接口。由于這種開(kāi)放類型的信息顯示方式，可以幫助程序有效地支持各種項(xiàng)目任務(wù)。例如，系統(tǒng)的某些組件可以完全基于模板自動(dòng)生成。此外，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)定義了一系列通信協(xié)議，用于相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)來(lái)交換數(shù)據(jù)和信號(hào)。這代表了系統(tǒng)的柔性化程度的巨大提高，特別是在實(shí)時(shí)交互信息層級(jí)時(shí)。在過(guò)去是使用硬銅制線纜連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)安全關(guān)鍵信號(hào)的通訊，現(xiàn)在這些信號(hào)則可以通過(guò)全數(shù)字的過(guò)程總線與IEC 61850交換數(shù)據(jù)。不僅在類別和數(shù)量上，包括數(shù)據(jù)的發(fā)送方和接收方都可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的配置方式。連接不再是通過(guò)以往那種要求鋪設(shè)數(shù)公里長(zhǎng)的捆束銅線纜來(lái)達(dá)成通訊，而是通過(guò)強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)或光纖電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)。從而將以前僵化的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢赃m應(yīng)不斷變化條件下的網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)。
這絕對(duì)是我們所想往的目標(biāo)，菲爾很確定。雖然考慮到隨之而來(lái)的一系列重大調(diào)整，以及隨之而帶來(lái)的變化讓人感到有點(diǎn)不確定。畢竟，這些系統(tǒng)不僅是要在演示幻燈片上證明自己，重要的是還要在日常使用的嚴(yán)格規(guī)范中證明自己。他的所有團(tuán)隊(duì)和同事都必須接受并參與使用這些新的工具和流程計(jì)劃。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性使得打破陳舊結(jié)構(gòu)和工藝的項(xiàng)目成為可能，但與此同時(shí)，大家也必須拋棄掉曾經(jīng)熟悉的技術(shù)和制造商所帶來(lái)的安全感。
基于IEC 61850的數(shù)字化電網(wǎng)，成本高昂的布線會(huì)被網(wǎng)絡(luò)化通信所取代。使用智能軟件工具進(jìn)行配置實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信號(hào)交互。
經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)的智能組合
數(shù)字技術(shù)為能源公司提供了相當(dāng)大的潛力。但是，這些技術(shù)不會(huì)簡(jiǎn)單自發(fā)地被調(diào)用。相反，它們必須作為戰(zhàn)略過(guò)程的一部分加以推動(dòng)。這一過(guò)程的目標(biāo)應(yīng)盡可能明確地界定，以便讓企業(yè)切實(shí)、可持續(xù)地從相關(guān)技術(shù)中受益 。
對(duì)于菲爾團(tuán)隊(duì)的工程師來(lái)說(shuō)，這種變化自然會(huì)帶來(lái)許多挑戰(zhàn)。不僅必須理解新概念和方法，還必須證明它們對(duì)行業(yè)用途的適用性。經(jīng)過(guò)精確、最優(yōu)化調(diào)整的系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)測(cè)試以證明該解決方案架構(gòu)能夠承受住數(shù)十年電廠營(yíng)運(yùn)的要求，包括所有定期和計(jì)劃外的活動(dòng)。
此外，與菲爾合作的工程師團(tuán)隊(duì)早就知道，人機(jī)的全面聯(lián)網(wǎng)將為黑客的網(wǎng)絡(luò)攻擊創(chuàng)造便利。這也是一個(gè)再也不能忽視的危險(xiǎn)。因此，開(kāi)發(fā)人員必須確保從一開(kāi)始就使用最合適的解決方案，以將安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
許多數(shù)字化項(xiàng)目的一個(gè)潛在方面是其開(kāi)放性。例如， IEC 61850等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)旨在確保其解決方案架構(gòu)可以在各制造商之間合并信息。這樣電力保護(hù)設(shè)備可以來(lái)自制造商“A”，其HMI則來(lái)自制造商“B”，而測(cè)試設(shè)備也可能來(lái)自制造商“C”。這種開(kāi)放性讓菲爾的公司有機(jī)會(huì)擺脫某類制造商人為設(shè)置的限制。原則上，以后可以自由選擇最適合系統(tǒng)中相應(yīng)任務(wù)的設(shè)備。最后，還可以聘請(qǐng)獨(dú)立的系統(tǒng)集成合作伙伴來(lái)開(kāi)發(fā)和調(diào)試解決方案。這就為項(xiàng)目提供了相當(dāng)大的優(yōu)化潛力，同時(shí)也需要高水平的經(jīng)驗(yàn)才能從獲得的自由中可持續(xù)地受益。因此，菲爾團(tuán)隊(duì)的工作是設(shè)計(jì)新的解決方案，并確保它們可以可靠地使用。即使在數(shù)字時(shí)代，他們的創(chuàng)造力，遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)和即興創(chuàng)作天賦仍然是人類的重要優(yōu)勢(shì)。
能源工業(yè)的轉(zhuǎn)變會(huì)出現(xiàn)許多挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)。眾多公司使用zenon軟件平臺(tái)的性能和靈活性來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和可持續(xù)的能源解決方案。
接受挑戰(zhàn)
菲爾決心公開(kāi)面對(duì)即將到來(lái)的行業(yè)挑戰(zhàn)，這會(huì)積累他在應(yīng)用新技術(shù)和知識(shí)方面的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于他的團(tuán)隊(duì)以及公司來(lái)說(shuō)，菲爾對(duì)新事物的重視及其積極的態(tài)度將被證明是無(wú)價(jià)的。項(xiàng)目已準(zhǔn)備好以使電廠實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化?，F(xiàn)有的解決方案已在數(shù)年內(nèi)運(yùn)行，這些解決方案需要維護(hù)的合理性在下降。隨著眾多的功能性限制的顯現(xiàn)。一切都在表明這些系統(tǒng)需要增加更多的標(biāo)準(zhǔn)化和透明度。系統(tǒng)內(nèi)的信息都必須得到可靠的監(jiān)控，可被用于下一階段的數(shù)據(jù)深度分析?；贗EC61850 的技術(shù)和解決方案 將在此發(fā)揮重要作用。新增加的傳感器會(huì)大規(guī)模地提供系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)安全已成為重中之重。而且，正如同過(guò)去常常發(fā)生過(guò)的情況一樣，現(xiàn)在對(duì)項(xiàng)目的重要意義仍然不夠清晰定義。他們只會(huì)在未來(lái)不斷嘗試的道路上才變得為人所知。菲爾曾聽(tīng)同行稱贊過(guò)一款適用本行業(yè)的軟件平臺(tái)。它非常成熟，多年來(lái)已被眾多能源供應(yīng)商在全球廣泛使用。它非常靈活，獨(dú)立于硬件，易于使用 —— 希望如此。他非常清楚 這種感覺(jué)太好了：可以將所有的努力，好奇心和信心混合在一起并帶來(lái)增長(zhǎng)。時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái) ——現(xiàn)在他已經(jīng)明確了前方的道路。
（轉(zhuǎn)載）
