Teslas 가상 발전소:전력망 재구상

전력망을 고려하십시오. 그것은 세계의 대부분을 덮고 있습니다. 그것의 존재와 신뢰성은 우리 대부분이 살아 있는 것보다 훨씬 더 오랫동안 현대 세계를 정의했습니다. 우리는 100년 가치의 신기술의 전부는 아니지만 대부분을 그리드에 빚지고 있습니다.

그리드는 복잡한 패턴으로 함께 작동하는 수백만 개의 정교하고 상호 연결된 장치 덕분에 오늘날에만 작동할 수 있습니다. 그러나 제어 지점이 최소화된 중앙 집중식 생성을 위해 구축되었으며 모두 20세기에 뿌리를 둔 개념인 화석 연료에 의존합니다. .

오늘날 전력망이 처음부터 다시 설계된다면 어떤 모습일까요? Tesla 엔지니어 Colin Breck과 Percy Link가 최근에 해결한 질문입니다. 그들의 대답은 오픈 소스 기술과 디지털 트윈을 통해 엄청난 복원력을 구축하는 것과 관련이 있습니다. 그들은 최근 영국에서 열린 컨퍼런스에서 통찰력을 공유했습니다.

기존 그리드에서 더 많은 재생 가능 에너지가 온라인으로 제공됨에 따라 수요와 공급에 대한 복잡한 계산을 필요한 정밀도로 수행하기가 더 어려워집니다. 통제력 상실 , 그리고 세대를 예측하기가 더 어려워집니다.

풍력과 태양열 발전이 이미 보편적인 곳에서는 배터리가 이러한 문제를 완화하는 데 도움이 되었습니다. 예상치 못한 사용량의 피크 및 밸리, 필요에 따라 충전 및 방전에 매우 빠르게 대응할 수 있습니다.

Link는 "이러한 빠른 응답은 실제로는 혁신이며 기존 그리드보다 더 나은 기회를 제공합니다."라고 말합니다. "단순한 타협이 아닙니다."

배터리는 이 엔지니어들이 그리드를 다시 상상하는 데 핵심입니다. 기존 석탄 또는 천연 가스 발전소 크기의 거대한 배터리를 만드는 것 외에도 작은 배터리의 힘을 활용하는 것도 제안했습니다. 가정 및 기업에 설치 - 일반적으로 개인 태양열 발전 또는 백업 전력 서비스에 사용되는 배터리입니다.

"우리는 이 더 작은 배터리와 태양열로 가정과 기업을 가상 발전소로 통합할 수 있습니다. ," 링크가 말합니다.

가상 발전소(VPP) 아키텍처는 분산된 에너지 자원에 의존합니다. 배터리가 한 예가 될 수 있지만 풍력과 태양열도 자주 사용됩니다. 이러한 리소스의 네트워크는 함께 풀링되어 유연성과 가용성이 향상된 전력을 생성합니다.

Tesla의 가상 발전소에서 디지털 트윈 모델은 시스템의 다양한 사물 인터넷(IoT) 자산과 현재 상태 및 관계를 나타냅니다. 디지털 트윈 모델링 소프트웨어는 Kubernetes와 Akka라는 두 가지 주요 오픈 소스 프로젝트에 의존합니다.

"Akka와 Kubernetes의 조합은 정말 환상적입니다."라고 Breck은 말합니다. "Kubernetes는 대략적인 오류 및 확장을 처리할 수 있으므로 포드 확장 또는 축소, 활성 프로브 실행 또는 지수 백오프로 실패한 포드 다시 시작과 같은 작업이 될 수 있습니다. 그런 다음 회로와 같은 세분화된 오류를 처리하기 위해 Akka를 사용합니다. 개별 요청을 중단하거나 재시도하고 배터리가 충전 중이거나 방전되고 있다는 사실과 같은 개별 엔터티의 상태를 모델링합니다."

Akka에서 디지털 트윈을 모델링할 때 각 모델링 사이트는 배우로 표시됩니다. TechRepublic은 "프로그래머는 액터에서 개별 사이트를 모델링하는 것에 대해 걱정하고 Akka 런타임은 이를 수천 또는 수백만 개의 사이트로 확장하는 것을 처리합니다. 특히 IoT에 대한 매우 강력한 추상화로서 스레드에 대한 걱정을 근본적으로 제거하거나 잠금 또는 동시성 버그."

엔지니어는 디지털 트윈 모델을 통해 전체 그림을 볼 수 없는 경우에도 시스템 내에서 매우 복잡한 관계 및 상태의 거의 실시간 표현과 상호 작용할 수 있습니다.

"분산 IoT 시스템에는 불확실성이 내재되어 있습니다. , 따라서 우리는 이것을 피하려고 하기보다 데이터 모델, 비즈니스 로직, 심지어 고객 경험에서도 이를 수용해야 합니다. "IoT 장치 간의 물리적 및 가상 관계, 특히 변화에 따른 관계를 나타냅니다. 시간이 지남에 따라 IoT에서 가장 어려운 문제입니다. 저를 믿으세요. 하지만 훌륭한 제품을 만드는 데 필수적입니다."

지역 및 글로벌 목표를 공동 최적화하는 것은 또 다른 과제였습니다. 개인 소유의 더 작은 배터리는 소유자가 예기치 않게 배터리를 사용해야 하는 경우를 대비하여 자체적으로 소모되어서는 안 되지만 그리드의 실시간 밸런싱 요구는 항상 충족되어야 합니다.

"분산 최적화는 Tesla가 자체 하드웨어를 구축하고 펌웨어와 소프트웨어를 완전히 제어하기 때문에 가능합니다. "라고 Link는 말합니다. "이를 통해 로컬 및 중앙 인텔리전스와 이들이 서로 관련되는 방식을 빠르게 반복할 수 있으며 이러한 협업은 회사 간이 아니라 팀 간입니다." 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어의 수직 통합이 프레임워크를 마련했습니다. 불가피한 통신 실패 시 장치가 합리적으로 작동하도록 돕는 분산 알고리즘을 사용하는 보다 탄력적인 솔루션입니다.

Tesla의 가상 발전소는 오늘날 자동화 산업에서 가장 시급한 주제 중 하나인 정보 기술/운영 기술(IT/OT) 융합의 대표적인 예입니다. 분산 컴퓨팅 및 산업용 사물 인터넷(IIoT) Tesla는 그리드 복원력을 보장하고 재생 에너지로 전환할 때 직면하는 일부 엔지니어링 문제를 해결하는 데 도움을 주었습니다.

Tesla 에너지 플랫폼의 개발, 세계에서 가장 큰 배터리를 사용하는 에너지 시장의 알고리즘 참여, Tesla 최초의 가상 발전소 건설의 실제 과제에 대해 더 자세히 알아보려면 Breck과 Link의 프레젠테이션 전문을 읽을 수 있습니다. .