Mga Smart Energy Grid

Ang pandaigdigang pangangailangan sa enerhiya ay tinatayang tataas sa humigit-kumulang 2,2 porsiyento bawat taon. Nangangahulugan ito na ang kasalukuyang global na pagkonsumo ng enerhiya na higit sa 20 pewatt na oras ay tataas sa 2030 pewatt na oras sa 33. Kasabay nito, binibigyang-diin ang paggamit ng enerhiya nang mas mahusay kaysa dati.

1. Auto sa smart grid

Ang iba pang mga pag-asa ay hinuhulaan na ang transportasyon ay kumonsumo ng higit sa 2050 porsyento ng pangangailangan ng kuryente sa 10, higit sa lahat dahil sa lumalaking katanyagan ng mga electric at hybrid na sasakyan.

Kung pag-charge ng baterya ng electric car ay hindi pinamamahalaan nang maayos o hindi gumagana nang mag-isa, may panganib na magkaroon ng mga peak load dahil sa napakaraming mga baterya na sinisingil nang sabay-sabay. Ang pangangailangan para sa mga solusyon na nagpapahintulot sa mga sasakyan na masingil sa pinakamainam na oras (1).

Ang mga klasikal na XNUMXth-century power system, kung saan ang kuryente ay pangunahing ginawa sa mga central power plant at inihatid sa mga consumer sa pamamagitan ng high-voltage transmission lines at medium- at low-voltage distribution network, ay hindi nababagay sa mga pangangailangan ng bagong panahon.

Sa mga nagdaang taon, makikita rin natin ang mabilis na pag-unlad ng mga distributed system, mga maliliit na producer ng enerhiya na maaaring ibahagi ang kanilang mga surplus sa merkado. Malaki ang bahagi nila sa mga distributed system. nababagong mapagkukunan ng enerhiya.

Glossary ng smart grids

Ami - maikli para sa Advanced Metering Infrastructure. Nangangahulugan ang imprastraktura ng mga device at software na nakikipag-ugnayan sa mga metro ng kuryente, nangongolekta ng data ng enerhiya at sinusuri ang data na ito.

Ipinamahagi na henerasyon - produksyon ng enerhiya sa pamamagitan ng maliliit na pagbuo ng mga instalasyon o pasilidad na direktang konektado sa mga network ng pamamahagi o matatagpuan sa sistema ng kuryente ng tatanggap (sa likod ng mga control at metering device), kadalasang gumagawa ng kuryente mula sa renewable o hindi tradisyunal na pinagmumulan ng enerhiya, kadalasang kasama ng produksyon ng init (distributed cogeneration ). . Maaaring kabilang sa mga distributed generation network, halimbawa, mga prosumer, mga kooperatiba ng enerhiya, o mga planta ng kuryente sa munisipyo.

matalinong metro – isang malayuang metro ng kuryente na may function ng awtomatikong pagpapadala ng data ng pagsukat ng enerhiya sa supplier at sa gayon ay nag-aalok ng mas maraming pagkakataon para sa mulat na paggamit ng kuryente.

Micro power source – isang maliit na planta ng power generation, kadalasang ginagamit para sa sariling pagkonsumo. Ang micro source ay maaaring maliit na domestic solar, hydro o wind power plants, micro turbines na tumatakbo sa natural gas o biogas, mga unit na may mga makina na tumatakbo sa natural gas o biogas.

Panukala – isang may malay na mamimili ng enerhiya na gumagawa ng enerhiya para sa kanyang sariling mga pangangailangan, halimbawa, sa mga micro sources, at nagbebenta ng hindi nagamit na sobra sa network ng pamamahagi.

Mga dinamikong rate – mga taripa na isinasaalang-alang ang pang-araw-araw na pagbabago sa mga presyo ng enerhiya.

Napapansing space-time

Ang paglutas ng mga problemang ito (2) ay nangangailangan ng isang network na may nababaluktot na "pag-iisip" na imprastraktura na magdidirekta ng enerhiya nang eksakto kung saan ito kinakailangan. Ang ganyang desisyon matalinong grid ng enerhiya – matalinong grid ng kuryente.

2. Mga hamon na kinakaharap ng merkado ng enerhiya

Sa pangkalahatan, ang smart grid ay isang sistema ng kuryente na matalinong isinasama ang mga aktibidad ng lahat ng kalahok sa mga proseso ng produksyon, paghahatid, pamamahagi at paggamit upang makapagbigay ng kuryente sa isang matipid, napapanatiling at ligtas na paraan (3).

Ang pangunahing premise nito ay ang koneksyon sa pagitan ng lahat ng kalahok sa merkado ng enerhiya. Ang network ay nag-uugnay sa mga power plant, malaki at maliit, at mga mamimili ng enerhiya sa isang istraktura. Maaari itong umiral at gumana salamat sa dalawang elemento: automation na binuo sa mga advanced na sensor at isang ICT system.

Sa madaling salita: "alam" ng smart grid kung saan at kailan lumitaw ang pinakamalaking pangangailangan para sa enerhiya at ang pinakamalaking supply, at maaaring magdirekta ng labis na enerhiya sa kung saan ito pinakakailangan. Bilang resulta, ang naturang network ay maaaring mapabuti ang kahusayan, pagiging maaasahan at seguridad ng supply chain ng enerhiya.

3. Smart grid - pangunahing pamamaraan

4. Tatlong bahagi ng mga matalinong grids, mga layunin at benepisyo na nagmumula sa kanila

Mga matalinong network pinapayagan kang malayuan na kumuha ng mga pagbabasa ng mga metro ng kuryente, subaybayan ang katayuan ng pagtanggap at ang network, pati na rin ang profile ng pagtanggap ng enerhiya, kilalanin ang iligal na pagkonsumo ng enerhiya, pagkagambala sa mga metro at pagkawala ng enerhiya, malayuan na idiskonekta / ikonekta ang tatanggap, lumipat ng mga taripa, archive at bill para sa read values, at iba pang aktibidad (4).

Mahirap tumpak na matukoy ang pangangailangan para sa kuryente, kaya kadalasan ang sistema ay dapat gumamit ng tinatawag na mainit na reserba. Ang paggamit ng distributed generation (tingnan ang Smart Grid Glossary) kasama ng Smart Grid ay maaaring makabuluhang bawasan ang pangangailangan na panatilihing ganap na gumagana ang malalaking reserba.

Haligi smart Grids mayroong isang malawak na sistema ng pagsukat, matalinong accounting (5). Kabilang dito ang mga sistema ng telekomunikasyon na nagpapadala ng data ng pagsukat sa mga punto ng desisyon, pati na rin ang matalinong impormasyon, pagtataya at mga algorithm sa paggawa ng desisyon.

Ang mga unang pag-install ng pilot ng "matalinong" mga sistema ng pagsukat ay ginagawa na, na sumasaklaw sa mga indibidwal na lungsod o komunidad. Salamat sa kanila, maaari kang, bukod sa iba pang mga bagay, magpasok ng oras-oras na mga rate para sa mga indibidwal na kliyente. Nangangahulugan ito na sa ilang mga oras ng araw, ang presyo ng kuryente para sa isang solong mamimili ay magiging mas mababa, kaya sulit na i-on, halimbawa, isang washing machine.

Ayon sa ilang mga siyentipiko, tulad ng isang grupo ng mga mananaliksik mula sa German Max Planck Institute sa Göttingen na pinamumunuan ni Mark Timm, milyon-milyong matalinong metro ang maaaring lumikha ng isang ganap na autonomous sa hinaharap. network na kumokontrol sa sarili, desentralisado tulad ng Internet, at secure dahil lumalaban ito sa mga pag-atake na nalantad sa mga sentralisadong sistema.

Lakas mula sa maramihan

Mga nababagong mapagkukunan ng kuryente Dahil sa maliit na unit capacity (RES) ay ipinamamahagi ang mga pinagmumulan. Kasama sa huli ang mga mapagkukunan na may kapasidad ng yunit na mas mababa sa 50-100 MW, na naka-install sa malapit sa panghuling mamimili ng enerhiya.

Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang limitasyon para sa isang pinagmumulan na itinuturing bilang isang ipinamahagi na pinagmumulan ay malaki ang pagkakaiba-iba sa bawat bansa, halimbawa ang Sweden ay 1,5 MW, New Zealand 5 MW, USA 5 MW, UK 100 MW. .

Sa isang sapat na malaking bilang ng mga mapagkukunan na nakakalat sa isang maliit na lugar ng sistema ng kuryente at salamat sa mga pagkakataong ibinibigay nila smart Grids, nagiging posible at kumikita na pagsamahin ang mga pinagmumulan na ito sa isang sistemang kontrolado ng operator, na lumilikha ng isang "virtual power plant".

Ang layunin nito ay pag-concentrate ang distributed generation sa isang lohikal na konektadong sistema, pataasin ang teknikal at pang-ekonomiyang kahusayan ng pagbuo ng kuryente. Ang distributed generation na matatagpuan malapit sa mga consumer ng enerhiya ay maaari ding gumamit ng mga lokal na mapagkukunan ng gasolina, kabilang ang mga biofuels at renewable energy, at maging ang basura ng munisipyo.

Ang isang virtual power plant ay nag-uugnay sa maraming iba't ibang lokal na pinagmumulan ng kuryente sa isang partikular na lugar (hydro, wind, photovoltaic power plants, combined cycle turbines, engine-driven generators, atbp.) at imbakan ng enerhiya (mga tangke ng tubig, mga baterya) na malayuang kinokontrol ng isang malawak na network ng IT. sistema.

Ang isang mahalagang function sa paglikha ng mga virtual power plant ay dapat na laruin ng mga energy storage device na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang pagbuo ng kuryente sa araw-araw na pagbabago sa demand ng consumer. Karaniwan ang mga naturang reservoir ay mga baterya o supercapacitor; ang mga pumped storage station ay maaaring gumanap ng katulad na papel.

Ang isang energetically balanseng lugar na bumubuo ng isang virtual power plant ay maaaring ihiwalay mula sa power grid gamit ang mga modernong switch. Ang ganitong switch ay nagpoprotekta, nagsasagawa ng pagsukat ng trabaho at nagsi-synchronize ng system sa network.

Ang mundo ay nagiging matalino

W smart Grids kasalukuyang namumuhunan ng lahat ng pinakamalaking kumpanya ng enerhiya sa mundo. Sa Europe, halimbawa, EDF (France), RWE (Germany), Iberdrola (Spain) at British Gas (UK).

6. Pinagsasama ng Smart grid ang tradisyonal at nababagong mga mapagkukunan

Ang isang mahalagang elemento ng ganitong uri ng sistema ay ang network ng pamamahagi ng telekomunikasyon, na nagbibigay ng maaasahang two-way na pagpapadala ng IP sa pagitan ng mga central application system at matalinong metro ng kuryente na matatagpuan nang direkta sa dulo ng power system, sa mga end consumer.

Sa kasalukuyan, ang pinakamalaking network ng telekomunikasyon sa mundo para sa mga pangangailangan Smart Grid mula sa pinakamalaking mga operator ng enerhiya sa kanilang mga bansa - tulad ng LightSquared (USA) o EnergyAustralia (Australia) - ay ginawa gamit ang Wimax wireless technology.

Bilang karagdagan, ang una at isa sa pinakamalaking nakaplanong pagpapatupad ng sistema ng AMI (Advanced Metering Infrastructure) sa Poland, na isang mahalagang bahagi ng matalinong network ng Energa Operator SA, ay kinabibilangan ng paggamit ng Wimax system para sa paghahatid ng data.

Isang mahalagang bentahe ng Wimax solution kaugnay ng iba pang teknolohiyang ginagamit sa sektor ng enerhiya para sa paghahatid ng data, gaya ng PLC, ay hindi na kailangang patayin ang buong seksyon ng mga linya ng kuryente kung sakaling magkaroon ng emergency.

7. Energy pyramid sa Europe

Ang gobyerno ng China ay bumuo ng isang malaking pangmatagalang plano upang mamuhunan sa mga sistema ng tubig, mag-upgrade at palawakin ang mga transmission network at imprastraktura sa mga rural na lugar, at smart Grids. Plano ng Chinese State Grid Corporation na ipakilala ang mga ito sa 2030.

Plano ng Japan Electricity Industry Federation na bumuo ng solar-powered smart grid sa 2020 na may suporta ng gobyerno. Sa kasalukuyan, isang programa ng estado para sa pagsubok ng elektronikong enerhiya para sa mga smart grid ay ipinapatupad sa Germany.

Ang isang "super grid" ng enerhiya ay gagawin sa mga bansa ng EU, kung saan ipapamahagi ang nababagong enerhiya, pangunahin mula sa mga wind farm. Hindi tulad ng mga tradisyunal na network, ito ay ibabatay hindi sa alternating, ngunit sa direktang electric current (DC).

Pinondohan ng mga pondo ng Europa ang programang pananaliksik at pagsasanay na nauugnay sa proyekto MEDOW, na pinagsasama-sama ang mga unibersidad at mga kinatawan ng industriya ng enerhiya. Ang MEDOW ay isang abbreviation ng English na pangalan na "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".

Ang programa sa pagsasanay ay inaasahang tatakbo hanggang Marso 2017. Paglikha mga network ng nababagong enerhiya sa isang continental scale at mahusay na koneksyon sa mga umiiral na network (6) ay may katuturan dahil sa mga partikular na katangian ng renewable energy, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pana-panahong mga surplus o kakulangan ng kapasidad.

Ang programa ng Smart Peninsula na tumatakbo sa Hel Peninsula ay kilala sa industriya ng enerhiya ng Poland. Dito na ipinatupad ng Energa ang kauna-unahang pagsubok na remote reading system sa bansa at may naaangkop na teknikal na imprastraktura para sa proyekto, na higit pang i-upgrade.

Ang lugar na ito ay hindi pinili ng pagkakataon. Ang lugar na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagbabagu-bago sa pagkonsumo ng enerhiya (mataas na pagkonsumo sa tag-araw, mas mababa sa taglamig), na lumilikha ng karagdagang hamon para sa mga inhinyero ng enerhiya.

Ang ipinatupad na sistema ay dapat na nailalarawan hindi lamang sa pamamagitan ng mataas na pagiging maaasahan, kundi pati na rin ng kakayahang umangkop sa serbisyo sa customer, na nagpapahintulot sa kanila na i-optimize ang pagkonsumo ng enerhiya, baguhin ang mga taripa ng kuryente at gumamit ng mga umuusbong na alternatibong mapagkukunan ng enerhiya (photovoltaic panel, maliliit na wind turbine, atbp.).

Kamakailan, lumabas din ang impormasyon na gusto ng Polskie Sieci Energetyczne na mag-imbak ng enerhiya sa malalakas na baterya na may kapasidad na hindi bababa sa 2 MW. Plano ng operator na magtayo ng mga pasilidad sa pag-iimbak ng enerhiya sa Poland na susuporta sa grid ng kuryente, na tinitiyak ang pagpapatuloy ng supply kapag huminto sa paggana ang renewable energy sources (RES) dahil sa kakulangan ng hangin o pagkaraan ng dilim. Ang kuryente mula sa bodega ay mapupunta sa grid.

Ang pagsubok sa solusyon ay maaaring magsimula sa loob ng dalawang taon. Ayon sa hindi opisyal na impormasyon, ang mga Hapon mula sa Hitachi ay nag-aalok ng PSE upang subukan ang malalakas na lalagyan ng baterya. Ang isang naturang lithium-ion na baterya ay may kakayahang maghatid ng 1 MW ng kapangyarihan.

Maaari ding bawasan ng mga bodega ang pangangailangang palawakin ang mga conventional power plant sa hinaharap. Ang mga wind farm, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na pagkakaiba-iba sa output ng kuryente (depende sa mga kondisyon ng meteorolohiko), pinipilit ang tradisyonal na enerhiya na mapanatili ang isang reserba ng kapangyarihan upang ang mga windmill ay maaaring mapalitan o madagdagan anumang oras na may pinababang output ng kuryente.

Ang mga operator sa buong Europe ay namumuhunan sa pag-iimbak ng enerhiya. Kamakailan lamang, inilunsad ng British ang pinakamalaking pag-install ng ganitong uri sa ating kontinente. Ang pasilidad sa Leighton Buzzard malapit sa London ay may kakayahang mag-imbak ng hanggang 10 MWh ng enerhiya at maghatid ng 6 MW ng kuryente.

Sa likod niya ay ang S&C Electric, Samsung, pati na rin ang UK Power Networks at Younicos. Noong Setyembre 2014, itinayo ng huling kumpanya ang unang komersyal na imbakan ng enerhiya sa Europa. Ito ay inilunsad sa Schwerin, Germany at may kapasidad na 5 MW.

Ang dokumentong "Smart Grid Projects Outlook 2014" ay naglalaman ng 459 na proyektong ipinatupad mula noong 2002, kung saan ang paggamit ng mga bagong teknolohiya, mga kakayahan ng ICT (teleinformation) ay nag-ambag sa paglikha ng isang "smart grid".

Dapat tandaan na ang mga proyekto ay isinaalang-alang kung saan hindi bababa sa isang EU Member State ang lumahok (ay isang kasosyo) (7). Dinadala nito ang bilang ng mga bansang sakop sa ulat sa 47.

Sa ngayon, 3,15 bilyon na euros ang inilaan para sa mga proyektong ito, bagaman 48 porsiyento ng mga ito ay hindi pa natatapos. Ang mga proyekto ng R&D ay kasalukuyang kumokonsumo ng 830 milyong euro, habang ang pagsubok at pagpapatupad ay nagkakahalaga ng 2,32 bilyong euro.

Sa kanila, per capita, ang Denmark ang pinakamaraming namumuhunan. Ang France at UK, sa kabilang banda, ay nagsasagawa ng mga proyekto na may pinakamataas na badyet, na may average na €5 milyon bawat proyekto.

Kung ikukumpara sa mga bansang ito, mas malala ang kalagayan ng mga bansa sa Silangang Europa. Ayon sa ulat, 1 porsyento lamang ang kanilang nabubuo ng kabuuang badyet ng lahat ng mga proyektong ito. Sa bilang ng mga ipinatupad na proyekto, ang nangungunang limang ay: Germany, Denmark, Italy, Spain at France. Nakuha ng Poland ang ika-18 na puwesto sa ranggo.

Nauna sa amin ang Switzerland, kasunod ang Ireland. Sa ilalim ng slogan ng smart grid, ang mga ambisyosong, halos rebolusyonaryong solusyon ay ipinapatupad sa maraming lugar sa buong mundo. planong gawing moderno ang sistema ng kuryente.

Isa sa mga pinakamahusay na halimbawa ay ang Ontario Smart Infrastructure Project (2030), na inihanda sa mga nakalipas na taon at may tinatayang tagal na hanggang 8 taon.

8. Plano para sa pag-deploy ng Smart Grid sa Canadian province ng Ontario.

Mga virus ng enerhiya?

Gayunpaman, kung network ng enerhiya maging tulad ng Internet, dapat mong isaalang-alang na maaari itong harapin ang parehong mga banta na kinakaharap natin sa modernong mga network ng computer.

9. Mga robot na idinisenyo upang gumana sa mga network ng enerhiya

Nagbabala kamakailan ang mga F-Secure lab tungkol sa isang bagong kumplikadong banta sa mga sistema ng serbisyo sa industriya, kabilang ang mga power grid. Ito ay tinatawag na Havex at ito ay gumagamit ng lubhang advanced na bagong pamamaraan upang makahawa sa mga computer.

May dalawang pangunahing bahagi ang Havex. Ang una ay Trojan software, na ginagamit upang malayuang kontrolin ang inaatakeng sistema. Ang pangalawang elemento ay ang PHP server.

Ang Trojan horse ay ikinabit ng mga umaatake sa software ng APCS/SCADA na responsable sa pagsubaybay sa pag-unlad ng mga proseso ng teknolohikal at produksyon. Ang mga biktima ay nagda-download ng mga naturang programa mula sa mga dalubhasang site, na hindi alam ang banta.

Ang mga biktima ng Havex ay pangunahing mga institusyon at kumpanyang Europeo na kasangkot sa mga solusyong pang-industriya. Iminumungkahi ng bahagi ng Havex code na ang mga tagalikha nito, bilang karagdagan sa gustong magnakaw ng data tungkol sa mga proseso ng produksyon, ay maaari ding makaimpluwensya sa kanilang kurso.

10. Mga lugar ng smart grids

Ang mga may-akda ng malware na ito ay partikular na interesado sa mga network ng enerhiya. Posibleng elemento sa hinaharap matalinong sistema ng kuryente gagawin din ng mga robot.

Kamakailan, ang mga mananaliksik sa Michigan Technological University ay nakabuo ng isang modelo ng robot (9) na naghahatid ng enerhiya sa mga lugar na apektado ng pagkawala ng kuryente, gaya ng mga sanhi ng mga natural na sakuna.

Ang mga makina ng ganitong uri ay maaaring, halimbawa, ibalik ang kapangyarihan sa imprastraktura ng telekomunikasyon (mga tore at base station) upang maisagawa ang mga operasyon ng pagliligtas nang mas mahusay. Ang mga robot ay nagsasarili, sila mismo ang pumili ng pinakamahusay na landas patungo sa kanilang patutunguhan.

Maaaring mayroon silang mga baterya sa board o solar panel. Kaya nilang pakainin ang isa't isa. Kahulugan at pag-andar smart Grids lumampas sa enerhiya (10).

Ang imprastraktura na ginawa sa ganitong paraan ay maaaring gamitin upang lumikha ng isang bagong mobile na matalinong buhay sa hinaharap, batay sa mga makabagong teknolohiya. Sa ngayon, maaari lamang nating isipin ang mga pakinabang (ngunit ang mga disadvantages din) ng ganitong uri ng solusyon.