全電力社會的關鍵技術

在工業數位化（也稱為 Manufacturing-X）的大背景下，資產管理殼 (Asset Administration Shell) 可以被描述為某個整體内部某個設備的數位孿生。

資產管理殼的核心是以標準化的方式提供一個資料空間。這一標準化奠定了基礎，實現了不同元件或者系統之間跨製造商的資料交換。資產管理殼不僅包含介面，還可以用於二氧化碳關鍵指標。數位孿生以標準化的方式提供所有介面和屬性，在部門耦合方面開闢出新的途徑 - 尤其是在一致的價值創造鏈或者聯網系統方面。

駭客不再只關注 IT 世界。營運技術（簡稱 OT）也成為了眾矢之的。但由於聯網的智慧系統對於全電力社會而言必不可少，該方向的研發也越來越受到重視。

工業安全的任務是全面保護這些解決方案。理想情況下，自動化解決方案在出廠時已針對網路攻擊採取了防護措施。其中就包括菲尼克斯電氣的 PLCnext Control 系列控制器。該系列產品通過了 TÜV 的安全要求認證。所有的努力最終都是為了讓日常工作變得更便捷，從而為整體系統提供保障 - 其中同樣也包括在應用層面與客戶開展緊密合作。

供電管理有助於平衡不穩定的用電量，對於符合未來需求的電網和與之相關的部門耦合而言，是一項不可或缺的關鍵技術。它能夠將光伏發電系統、汽電共生系統或風力發電廠等分散式發電設備安全地併入電網。

目的是將產生的電力輸送到電網中，避免電網過載或不穩定。對於電網頻率和電壓以及有效和無效功率，電網營運商有著明確的要求。菲尼克斯電氣的饋電控制器能夠克服各種挑戰，實現受控的饋送。透過精確控制供電功率，不僅能高效整合再生能源載體，還可以實現部門的成功耦合。

風能和太陽能受製於天氣。因此，為了不受制於自然條件的波動實現持續能源供應，需要使用儲能系統。儲能系統會在用電需求低的時段儲存多餘的能量，並在高峰時段輸出，從而實現最佳化能源管理。這能夠降低對傳統尖峰負載發電廠的需求，有助於穩定電網。

儲能系統能夠簡化向再生能源系統的過渡，推動永續基礎設施的擴容，並且有助於減少二氧化碳排放。可以多種物理或化學方式儲存在稍後時段才需要的可用能量。無論是電池儲能系統、儲能廠還是電容器 - 儲能系統是實現永續、電氣化未來的關鍵因素。

隨著太陽能系統、風力發電廠和其他來源的分散式發電占比的增加，電網基礎設施面臨著新的挑戰。為了實現靈活且兼具前瞻性的配電，必須以經濟的方式對電網進行擴容並進行數位化改造。原因在於，精確控制能量流能夠避免出現瓶頸，是打造全電力社會的關鍵所在。透過分析耗電和發電資料，就能夠保證高性價比的基礎設施建設，以及永續的配電。

無論是交流電還是直流電 - 普遍地，任何從一種能量形式到另一種的轉換都會導致損耗。這一論斷在全電力社會受到高度重視。在全電力社會中，發電設備和用電設備之間的界線正變得越來越模糊。

為了限制轉換損耗，我們依靠直流電網進行部門耦合。直流電網具有諸多優勢，例如效率更高、安裝更簡便。如此，便能簡化再生能源的整合，因為基本上無需整流器。直流電網的另一項優勢在於，可以更方便地回收煞車能量，因為電動馬達在煞車時會變成發電機。

資料創造透明度。基於這些資料，可獲取相關資訊，掌握各個相關聯子流程之間的互動。交換資料，需要通訊 – 尤其是自動化技術正在經歷結構性變化：廣泛應用於公共領域的通訊技術在生產環節越來越受到重視。其中一個範例便是時間敏感型網路 (TSN)，這是第二種單對乙太網路 (SPE)，最初開發用於連接汽車中的多媒體應用程式。

在全電力社會中，這些技術改善了耦合部門之間的通訊，而且無需專門開發的晶片。在將來，大範圍應用所產生的規模效應會令精準通訊變得更簡單，同時也更具性價比。

交通電氣化是實現全電力社會的關鍵一環，需要大範圍建設智慧充電基礎設施。這類設施採用智慧負載管理系統，這是高效利用充電場的先決條件。

透過智慧負載管理系統，不僅能夠藉由大功率充電 (HPC) 技術進行快速充電，還能基於車輛到電網理念實現雙向充電。電動車既能吸收和儲存能量，也能根據需要向電網輸送能量。菲尼克斯電氣推出的 CHARX control 智慧充電控制器在按優先順序饋送能量方面堪稱範例，有助於穩定電網和實現再生能源併網。

削峰填谷 (Peak Shaving) 和負載轉移 (Load Shifting) 是實現高效負載管理的核心。這兩種方法都能避免電網中出現成本高昂的尖峰負載。對於削峰填谷而言，會透過有針對性地使用儲能系統和永續能源管理系統來降低負載峰值。而負載轉移的目標則是將能耗高峰轉移到低能量需求的時段。

為此，需要在早期階段瞭解可能的需求量，例如藉助全面的能量監控措施。負載管理可提高能源供應效率，協助設計現代化能源基礎設施，推動實現全電力社會。

全電力社會的一項核心挑戰在於，如何跨部門持續輸送再生電能，從而不受時間限制加以利用。

一條路徑：在剩餘風能或者太陽能發電的基礎上電解綠氫。氫氣不僅能夠運輸和儲存，而且還是燃料（例如甲醇或者氨）人工合成的基礎原料。另外，氫氣也是過程工業的重要元素。在煉鋼廠，氫氣能夠取代從無煙煤中提煉的焦炭，從而有效地使鋼鐵生產脫碳。作為燃料電池的「燃料」，氫氣的受控氧化會產生大量電能和熱能。當需要能量時，這兩種能量都能加以利用。