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量子计算是如何准备,以支持可持续电网

量子计算

这是良好的记载,恶劣天气事件在美国停电的主要原因。而这些事件发生的频率和规模的气候变化燃料极端天气增加。

今年夏天,在美国加州酷热导致拉闸限电。野火,热浪和干旱条件的帮助下,正在对电网运营商的压力,以保持服务。在8月,一名derecho - 飓风力量风雷暴的序列 - 引起widescale在中西部公用事业和破坏,一个多星期过去了,数万人仍挣扎无动力。2017年,飓风造成哈维被迫停机的10个千兆瓦而在2012年,超级台风桑迪淘汰电源860万人在东北。

保持极端天气面前日常的可靠性和灵活性的挑战是日益复杂的电网管理战略和可再生能源资源的日益渗透加剧。

电力公司继续投入资源显著预测,应对和极端事件中恢复过来 - 包括极端天气事件,设备故障和可再生能源发电的突然丧失。

可行性测试或验证的概念,量子计算,以满足防灾日益复杂的电力公司正在有条不紊地进行,并显示出巨大的潜力。

迄今为止,传统的计算已经帮助支持所有三个步骤。然而,日益复杂的电网,面临着更为频繁和剧烈天气事件,是检验古典计算的极限。

这是一个合理的假设作出,随着客户越来越依赖于电力的可靠和灵活的供应,公用事业将需要超越传统的计算移动监测和蓝天天,以及在恶劣天气控制。

预测不确定性之际

预测的路径,强度以及对电网恶劣天气事件的影响,充满了不确定性。也有在再生资源产生的不确定性很大,以及供应和交付基础架构的可用性。古典计算使用预测模型,变形为新的数据是可用的,并针对不同的环境事件响应时限显著变化。

电网运营商必须通过评估对电网可能造成的影响,并确定在何处,何时舞台设备和人员,以减轻损害或如何重新分配资源响应。恢复阶段可以通过计算来支持该分配优先级和后勤援助。这些都是极为复杂的任务,必须实时完成,以维持服务的最大数量和最脆弱的客户。

量子计算的古典以上计算的主要好处是计算速度的大幅上升。运行十万,甚至上百万的场景实时决策的援助将采取传统计算机太多时间,即使多个计算机系统并行运行。

好消息是,可行性测试或验证的概念,量子计算,以满足防灾日益复杂的电力公司正在有条不紊地进行,并显示出巨大的潜力。

证明了概念建立

去年,COMED,在伊利诺斯州北部和芝加哥的电力设施,启动了一个合作小组,研究量子计算的电力系统。这方面的努力包括我们的团队在丹佛大学以及来自芝加哥大学,美国阿贡国家实验室和其他代表。

我们的目标是研究量子计算是如何被应用到分析和模型直流潮流,为了解电力系统行为的有用的代理,以帮助及时决策。(DC功率流是最广泛使用的电力系统的分析技术作为独立的应用程序或嵌入在其他应用程序。)

我们的DC功率流模型是基于使用基于云的IBM量子计算平台上只有四个量子位三节点的系统(一个虚拟代站和三个虚拟变电站)上。

随着客户越来越依赖于电力的可靠和灵活的供应,公用事业将需要超越传统的计算移动监测和蓝天天,以及在恶劣天气控制。

“量子比特”是词“量子”以及它们的组合“位”。甲量子位是在量子计算信息的基本单元,为位是在经典计算。使用“唯一”四个量子比特的直流潮流分析是它降低了对硬件的要求和更低的成本相关所致。所使用的量子比特越少,更便宜和更精确的这一技术将是。利用量子比特的最小数量也将让我们更容易地扩展了我们对大型测试系统的做法,因为我们移动到试点测试。

我们确立了,其实,量子计算可以用来分析实际和基本的电力系统问题的概念证明,尽管小规模的测试系统上。

我们对量子计算侧重于电网的韧性研究 - 如何应对各种自然灾害做好准备网格 - 仍在进行中,适用于服务恢复巨大潜力,最大限度地减少人力和电力中断的经济后果,并简化可再生能源的更大的部署。

协作=更快的实现

只有通过合作,我们将被启用,以确定如何量子计算可以最好地应用到电网。甲多重利益相关者的方法是必需的,因为每个电网具有唯一的网络拓扑和不同的地理设置,因此每个面特定的环境威胁。需要多学科的方法,如将量子计算在电力系统运行科学,经济等学科的色域。

组织,如IEEE电力与能源协会(PES)具有广泛的公信力和号召力,支持这种合作努力。此外,政府机构提供团队建设,并支持研究和开发所需的资金,以及指导力度,确保国家的重要性和影响力方面发挥了关键作用。

电力企业大多已在可靠地向他们的客户超过一个世纪供电是成功的。这只有通过利用最新的技术进步,以提高电网和更新的决策过程是不可能的。现在,我们正处于又一个关键时刻这就要求计算技术的进步,幸运的是,该解决方案已经在这里。

由于量子技术的移动接近商业化,我们必须提高在验证的概念和协作试点研究,如由我们的团队进行的一个努力,以确保我们实现清洁,安全,未来的可靠和灵活的网格。

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