Kỹ sư GE hi sinh giấc ngủ để thắp sáng đèn điện cho bạn

38
Nguồn ảnh: Getty Images.

Khi Thomas Edison phát mình ra lưới điện đầu tiên ở trung tâm thành phố Manhattan vào năm 1882, dự án là một kỳ công về mặt kỹ thuật cũng như một mưu đồ tiếp thị tuyệt vời. Bắt đầu từ nhỏ, lưới điện của ông chỉ bao phủ một vài khối của khu tài chính New York City, phục vụ một số khách hàng rất có ảnh hưởng. Bước đầu tiên này đã giải phóng một cơn sóng thần về đổi mới và phát triển giống như cách Internet một thế kỷ sau đó, nhưng nhiều năm sau đó, sự phát triển của nó chậm lại.

Nhưng mọi thứ đang thay đổi một lần nữa. Ngày nay, lưới điện đang bị ảnh hưởng bởi sự phổ biến và chi phí năng lượng tái tạo giảm do các mục tiêu phát thải đầy tham vọng, sự gia tăng số lượng xe điện và các yếu tố như internet công nghiệp. Nhưng những thay đổi này đưa ra một loạt các thách thức mới. Năng lượng mặt trời và năng lượng gió phụ thuộc vào thời tiết, và nhu cầu ngày càng tăng đối với xe điện gây căng thẳng và biến động trên lưới điện, chẳng hạn. Do đó, các tiện ích đang thêm các phân tích thông minh, thiết bị chuyển mạch và thiết bị kỹ thuật số để hiện đại hóa lưới điện của họ, nhưng họ đấu tranh với việc đảm bảo rằng tất cả các công nghệ này có thể hoạt động cùng nhau và hiểu nhau. Jamshid Sharif-Askary, kiến ​​trúc sư trưởng của GE Renewable Energy chanh Grid Solutions, cho biết ‘mạng lưới là một cỗ máy thông minh và phức tạp nhất mà con người từng chế tạo. Tuy nhiên, chúng tôi đang đẩy nó vượt quá giới hạn của nó.’

Hiểu và giải quyết vấn đề này không phải chỉ là công việc Sharif-Askary mà thôi – đó là nỗi ám ảnh của anh ấy. ‘Tôi muốn mang lại sự rõ ràng trong hệ thống và xem các mô hình trong sự hỗn loạn, ông nói. Càng đó, những gì khiến tôi thức đêm. Bởi vì, cuối cùng, không ai cho chúng ta biết công nghệ nào trên lưới, nó có nghĩa là đến cuối cùng. Mọi người muốn về nhà và bật đèn lên. Đó là mục tiêu cuối cùng.’

 

Ông Sharif-Askary (thứ năm từ bên phải), ông Byron Flynn (thứ sáu từ giàn khoan) và nhóm nghiên cứu của họ đã mang Phòng thí nghiệm đổi mới năng lượng kỹ thuật số của họ đến New Orleans vào tháng Hai. Nguồn ảnh: GE Grid Solutions.

Trên nhiều phương diện khác nhau, Sharif-Askary là một anh hùng không thể tin được trong câu chuyện này. Sau khi tốt nghiệp Đại học Tehran với bằng cử nhân Vật lý lượng tử vào những năm 1970, ông tham gia một tiện ích địa phương và thấy người giám sát của mình bị điện giật trong một trạm biến áp. “Anh ấy đặt tay lên một cái công tắc, ngã xuống đất và chết”, anh ấy nhớ lại. “Sau đó, tôi ghét điện. Tôi đã sợ nó”.

Anh chuyển đến Hoa Kỳ, đăng ký học tại Học viện Công nghệ Florida và tập trung vào điện toán phân tán, trong số những thứ khác. Nhưng quyền lực vẫn thu hút anh ta và vì vậy anh ta đã có một công việc với bộ phận hệ thống kiểm soát của Tập đoàn Harris. Chính ở đó, trong một chuyến công tác đến Lapland ở miền bắc Phần Lan, anh đã có sự hiển linh của mình. Nằm ở một trạm biến áp từ xa với một đôi giày tuyết buộc chặt vào chân anh, khả năng cung cấp năng lượng đáng tin cậy trong một vùng đất hoang tuyết đã đẩy anh bắt đầu phát triển phần mềm củng cố khả năng phục hồi của lưới. “Tôi muốn xây dựng một hệ thống kiểm soát liên kết với công tác phòng chống và khắc phục thảm họa vốn có để giúp bật đèn, khi hệ thống bị quá tải và một trong những địa điểm gặp sự cố”, anh nói.

Gần bốn thập kỷ sau, nhiệm vụ Sharif-Askary, vẫn như cũ. Nhưng sự phức tạp ngày càng tăng của lưới điện đã mang lại cho anh cảm giác cấp bách hơn. Anh nhận ra mình muốn – cần – làm nhiều hơn là viết phần mềm. Vì vậy, ba năm trước, ông đã đề xuất với ông chủ của mình với một đề xuất: Ông sẽ xây dựng một công ty khởi nghiệp nội bộ, tìm cách tạo ra “một cơ sở hạ tầng lưới kỹ thuật số sáng tạo” mà GE và các tiện ích điện có thể sử dụng để ươm tạo và thử nghiệm các ý tưởng công nghệ của họ để mô phỏng lại lưới điện. Tuy nhiên, ông chủ của anh ta chỉ đưa cho anh ta chìa khóa của một văn phòng trống. Vì vậy, không có bất kỳ sự tài trợ nào, Sharif-Askary đã tập hợp một nhóm nhỏ, có cùng chí hướng và bắt đầu cào xé thiết bị mượn. Ban đầu, họ gắn một máy tính cũ chạy phần mềm lưới cho một số thiết bị, bao gồm một máy nước nóng ngâm mà ông đã mua tại Walgreen để mô phỏng nhiệt từ máy biến áp. “Khi tôi đưa người mới vào, tôi đã cảnh báo họ: Bạn sẽ cười”, anh ấy nói.

Ngày nay, startup đó, giờ đây chính thức được gọi là Phòng thí nghiệm đổi mới năng lượng kỹ thuật số, bao gồm công nghệ lưới mới nhất và chiếm một số phòng tại tòa nhà văn phòng GE ở Melbourne, Florida. Cung cấp hàng đầu của nó, Trung tâm thông tin cho lưới kỹ thuật số, đã trở thành một cửa hàng nơi khách hàng làm việc với các chuyên gia GE về kế hoạch chuyển đổi kỹ thuật số của họ, nơi các giải pháp thực tế được phát triển để đáp ứng nhu cầu quan trọng nhất của họ, ông Byron Flynn, cao cấp quản lý bán hàng kỹ thuật tại GE Grid Solutions.

Phòng thí nghiệm hiện chứa đầy hàng triệu đô la thiết bị và phần mềm trị giá được tài trợ hoàn toàn bởi các dự án Sharif-Askary và nhóm của ông đã phát triển với một số tiện ích của Hoa Kỳ và Châu Âu. Phòng thí nghiệm chứa các máy tính lớn truyền thống chạy phần mềm hỗ trợ văn phòng. Nhưng nó cũng bao gồm các máy tính có kích thước nhỏ bằng thẻ tín dụng được gọi là máy tính cạnh. Các thiết bị bền chắc này có thể giao tiếp không dây với nhau và mô phỏng microgrids, hệ thống PV, xe điện, pin lưu trữ và công nghệ năng lượng khác. Họ cũng có thể chạy các thuật toán tối ưu hóa như một phần của hệ thống quản lý tài nguyên năng lượng phân tán (DERMS), gói phần mềm cho phép các nhà phân phối dự báo, gửi và kiểm soát các nguồn năng lượng. Những gì chúng tôi đã xây dựng thực sự là một bo mạch chủ công nghệ cho phép các tiện ích kết hợp công nghệ mới với các hệ thống kế thừa của họ từ các nhà sản xuất khác nhau như các khối Lego, và xem tất cả chúng hoạt động cùng nhau như thế nào, ông Shar Sharif-Askary nói. Ví dụ, các nhà khai thác lưới có thể sử dụng hệ thống này để tối ưu hóa hiệu quả và độ tin cậy của lưới điện khi ngày càng nhiều các tấm pin mặt trời trên tầng thượng và xe điện được đưa lên mạng.

“Lưới điện này là hệ thống thông minh nhất và phức tạp nhất trong lịch sử loài người”, ông Sharif-Askary nói. “Nhưng chúng ta sẽ có thể tự phá vỡ kỷ lục của chính mình”. Nguồn ảnh : Getty Images.

Trung tâm thông tin và các máy tính cạnh cũng giúp GE và khách hàng tìm ra nơi phân tích dữ liệu tốt nhất, tối ưu hóa hệ thống và điều khiển triển khai. “Thế giới nơi bạn có một đội ngồi ở trung tâm sử dụng hệ thống nguyên khối để điều khiển toàn bộ mạng đã biến mất”, ông Shar Sharif-Askary nói. “Hôm nay, nó là tất cả về việc ra quyết định phân tán.”

Điều đó có nghĩa là các nhà khai thác hiện đang sử dụng “một hệ thống các hệ thống” điều khiển hệ thống, để tự động hướng dẫn các máy biến áp, công tắc và các thiết bị khác để gửi thông tin của họ tốt nhất. Nhiều ngành công nghiệp lưu trữ dữ liệu trong đám mây, nhưng cách tiếp cận có thể là quá chậm đối với một cúp ảnh hưởng đến các bộ phận của hàng trăm lưới dặm từ lưu trữ. Đó là lý do tại sao các tiện ích bắt đầu đưa việc ra quyết định gần hơn với tài sản của họ và cài đặt tính toán cạnh trực tiếp trên lưới. Giải pháp này cho phép thiết bị trao đổi thông tin trong thời gian gần và quyết định thông tin nào cần được truyền đạt với các hệ thống cấp cao hơn. Hơn nữa, các máy tính cạnh này cũng bao gồm các giao thức an ninh mạng tinh vi để giúp bảo vệ dữ liệu và các thiết bị lưới tốt hơn.

Sharif-Askary cho biết ông hiện đang làm việc với một tiện ích với 6 triệu khách hàng, bao gồm nhiều người có tấm pin mặt trời trong nhà và EV trong nhà để xe của họ. “Bạn không thể đưa ra một quyết định dựa trên một yếu tố nữa, ông nói. Bạn đang kiểm soát một môi trường nơi mọi thứ được liên kết với nhau. Chúng tôi đang giúp các tiện ích xây dựng một hệ thống mà thông minh, trong thời điểm căng thẳng, như trong cơn bão, các máy móc cũ và mới khác nhau có thể nói cùng một ngôn ngữ, kiểm soát một phần và nói với nhau những gì tốt nhất để làm.”

Vào tháng 2, Sharif-Askary, Flynn và các nhóm của họ đã mang một phiên bản thu nhỏ của Trung tâm thông tin đến New Orleans tới DistribuTECH, một trong những hội nghị phân phối và truyền tải điện lớn nhất thế giới. Ông đã chạy ba ngày đầy đủ các ví dụ về trường hợp sử dụng để nối tiếp các kỹ sư và giám đốc điều hành từ các công ty lớn của Hoa Kỳ và các tiện ích quốc tế. Trong số những người đầu tiên bước qua cánh cửa vào ngày đầu tiên là Gregg Borachok, một người quản lý từ bộ phận Hệ thống quản lý phân phối nâng cao Duke Energy. Duke, một trong những công ty năng lượng lớn nhất của Mỹ, đang đẩy mạnh vào năng lượng tái tạo và số hóa lưới điện. “Có thể nói Thomas Edison sẽ không thể nhận ra lưới điện ngày hôm nay”, ông Rob Rob Caldwell, Phó Chủ tịch Cấp cao của Duke và Chủ tịch của Duke Energy Renewables và Công nghệ năng lượng phân tán, chía sẻ với GE Reports. “Trông nó giống nhau, vẫn còn cực và dây, nhưng chức năng thì khác nhau đáng kể. Chúng tôi có thiết bị điều khiển, nơi chúng tôi có thể theo dõi điện áp tốt hơn bao giờ hết. Về cơ bản chúng tôi cũng có một mạng lưới truyền thông”.

Duke đang lãnh đạo một liên minh các công ty, bao gồm GE, đang phát triển một khung tương tác, Bus tin nhắn trường mở (OpenFMB). Các công nghệ OpenFMB chạy trong các máy tính cạnh này để đảm bảo rằng các thiết bị trên lưới sẽ nói cùng một ngôn ngữ kỹ thuật số để giao tiếp với nhau để nhanh chóng kích hoạt phân tích lưới tiên tiến. Borachok cho biết công nghệ mới cho phép các kỹ sư của Duke dự đoán điều gì sẽ xảy ra với sản xuất năng lượng mặt trời khi lớp mây di chuyển vào hoặc định tuyến lại năng lượng nhanh chóng và hiệu quả khi cây rơi trên đường dây và lấy ra khỏi dịch vụ, chẳng hạn. Nó cũng tạo điều kiện phát triển các ứng dụng sức mạnh cung cấp cho khách hàng cập nhật theo thời gian thực khi sức mạnh của họ sẽ hoạt động trở lại. Tuy nhiên, sự phong phú của các giải pháp mới tạo ra một vấn đề của riêng nó. “Tôi đã có hàng tấn thiết bị ngoài kia, anh nói. Làm thế nào để tất cả làm việc cùng nhau? Đó là vẻ đẹp của những phòng thí nghiệm. Thay vì đi mua một loạt phần cứng, đưa nó ra ngoài hiện trường và phát hiện ra rằng nó không chính xác, tôi có thể [chạy mô phỏng] trong phòng thí nghiệm”.

Sharif-Askary đồng ý: “Không chỉ dừng lại ở công nghệ, mà là kết quả. Đó mới là tất cả”.

BÌNH LUẬN CỦA BẠN