Паметни енергетски мрежи
Се проценува дека глобалната побарувачка на енергија ќе расте со околу 2,2 отсто годишно. Тоа значи дека сегашната глобална потрошувачка на енергија од над 20 петават часови ќе се зголеми на 2030 петават часови во 33 година. Во исто време, акцент се става на поефикасно користење на енергијата од кога било досега.
1. Автоматски во паметна мрежа
Други проекции предвидуваат дека транспортот ќе троши повеќе од 2050 отсто од побарувачката на електрична енергија до 10 година, најмногу поради зголемената популарност на електричните и хибридните возила.
Ако полнење на батерии на електрично возило не се управува правилно или воопшто не работи самостојно, постои ризик од максимални оптоварувања поради премногу батерии кои се полнат во исто време. Потребата од решенија кои овозможуваат возилата да се полнат во оптимално време (1).
Класичните електроенергетски системи од XNUMX век, во кои електричната енергија се произведувала претежно во централните централи и се доставувала до потрошувачите преку високонапонски далноводи и средни и нисконапонски дистрибутивни мрежи, не се прилагодени на барањата на новата ера.
Во последниве години, можеме да видиме и брз развој на дистрибуирани системи, мали производители на енергија кои можат да ги споделат своите вишоци со пазарот. Тие имаат значително учество во дистрибуираните системи. обновливи извори на енергија.
Речник на паметни мрежи
АМИ - кратенка за Advanced Metering Infrastructure. Подразбира инфраструктура на уреди и софтвер кои комуницираат со броила за електрична енергија, собираат податоци за енергија и ги анализираат овие податоци.
дистрибуирана генерација - производство на енергија од мали производствени инсталации или постројки поврзани директно на дистрибутивните мрежи или лоцирани во електроенергетскиот систем на примачот (зад контролните и мерните уреди), обично произведувајќи електрична енергија од обновливи или нетрадиционални извори на енергија, често во комбинација со производство на топлина (дистрибуирано когенерирање ). . Мрежите за дистрибуирано производство може да вклучуваат, на пример, производители, енергетски задруги или општински електрани.
паметен метар – далечински мерач на електрична енергија кој има функција на автоматско пренесување на податоците од мерењето на енергијата до снабдувачот и на тој начин нуди повеќе можности за свесно користење на електричната енергија.
Микро извор на енергија – мала постројка за производство на електрична енергија, која обично се користи за сопствена потрошувачка. Микро изворот може да бидат мали домашни соларни, хидро или ветерни централи, микротурбини кои работат на природен гас или биогас, единици со мотори кои работат на природен гас или биогас.
Просумер – свесен потрошувач на енергија кој произведува енергија за свои потреби, на пример, во микро извори, а неискористениот вишок го продава на дистрибутивната мрежа.
Динамични стапки – тарифи земајќи ги предвид дневните промени на цените на енергијата.
Забележливо време-простор
Решавањето на овие проблеми (2) бара мрежа со флексибилна инфраструктура за „размислување“ која ќе ја насочува енергијата токму таму каде што е потребна. Таква одлука паметна енергетска мрежа - паметна електрична мрежа.
2. Предизвици со кои се соочува енергетскиот пазар
Општо земено, паметната мрежа е електроенергетски систем кој интелигентно ги интегрира активностите на сите учесници во процесите на производство, пренос, дистрибуција и користење со цел да се обезбеди електрична енергија на економичен, одржлив и безбеден начин (3).
Нејзината главна премиса е поврзаноста помеѓу сите учесници на енергетскиот пазар. Мрежата ги поврзува електраните, големи и мали и потрошувачи на енергија во една структура. Може да постои и да функционира благодарение на два елементи: автоматизација изградена на напредни сензори и ИКТ систем.
Едноставно кажано: паметната мрежа „знае“ каде и кога се јавува најголемата потреба за енергија и најголемото снабдување и може да го насочи вишокот енергија таму каде што е најпотребно. Како резултат на тоа, таквата мрежа може да ја подобри ефикасноста, доверливоста и безбедноста на синџирот на снабдување со енергија.
3. Паметна мрежа - основна шема
4. Три области на паметни мрежи, цели и придобивки кои произлегуваат од нив
Паметни мрежи ви овозможува далечински да ги отчитувате броилата за електрична енергија, да го следите статусот на приемот и мрежата, како и профилот на прием на енергија, да идентификувате нелегална потрошувачка на енергија, пречки во броилата и загубите на енергија, далечинско исклучување / поврзување на примачот, менување тарифи, архива и сметка за прочитани вредности и други активности (4).
Тешко е точно да се одреди побарувачката за електрична енергија, затоа обично системот мора да ја користи таканаречената топла резерва. Употребата на дистрибуирано производство (видете го Поимникот за паметни мрежи) во комбинација со паметната мрежа може значително да ја намали потребата за целосно одржување на големите резерви во функција.
Столб паметни мрежи постои обемен систем за мерење, интелигентно сметководство (5). Вклучува телекомуникациски системи кои пренесуваат мерни податоци до точките на одлучување, како и интелигентни информации, алгоритми за прогнозирање и одлучување.
Првите пилот-инсталации на „паметни“ мерни системи се веќе во изградба, покривајќи поединечни градови или комуни. Благодарение на нив, меѓу другото, можете да воведете часовна плата за индивидуални клиенти. Тоа значи дека во одредени периоди од денот цената на струјата за таков еден потрошувач ќе биде помала, па вреди да се вклучи, на пример, машина за перење.
Според некои научници, како што е група истражувачи од германскиот институт Макс Планк во Гетинген, предводена од Марк Тим, милиони паметни броила во иднина би можеле да создадат целосно автономна саморегулирачка мрежа, децентрализиран како Интернет и безбеден бидејќи е отпорен на нападите на кои се изложени централизираните системи.
Сила од плуралноста
Обновливи извори на електрична енергија Поради малиот капацитет на единицата (ОИЕ) се дистрибуирани извори. Последните вклучуваат извори со единечна моќност помала од 50-100 MW, инсталирани во непосредна близина на крајниот потрошувач на енергија.
Меѓутоа, во пракса, граничната вредност за извор кој се смета за дистрибуиран варира многу од земја до земја, на пример, во Шведска е 1,5 MW, во Нов Зеланд 5 MW, во САД 5 MW, во ОК 100 MW. .
Со доволно голем број на извори дисперзирани на мала површина од електроенергетскиот систем и благодарение на можностите што ги даваат паметни мрежи, станува возможно и профитабилно да се комбинираат овие извори во еден систем контролиран од операторот, создавајќи „виртуелна електрана“.
Неговата цел е да го концентрира дистрибуираното производство во еден логично поврзан систем, зголемувајќи ја техничката и економската ефикасност на производството на електрична енергија. Дистрибуираното производство лоцирано во непосредна близина на потрошувачите на енергија, исто така, може да користи локални извори на гориво, вклучувајќи биогорива и обновливи извори на енергија, па дури и комунален отпад.
Виртуелна електрана поврзува многу различни локални извори на енергија во одредена област (хидро, ветер, фотоволтаични централи, турбини со комбиниран циклус, генератори со мотори, итн.) и складирање енергија (цистерни за вода, батерии) кои се далечински контролирани од широка ИТ мрежа.систем.
Важна функција во создавањето на виртуелни електрани треба да играат уредите за складирање енергија кои ви дозволуваат да го прилагодите производството на електрична енергија на дневните промени во побарувачката на потрошувачите. Обично таквите резервоари се батерии или суперкондензатори; станиците за складирање со пумпа може да играат слична улога.
Енергетски избалансирана област која формира виртуелна електрана може да се одвои од електричната мрежа со помош на модерни прекинувачи. Таквиот прекинувач заштитува, врши мерна работа и го синхронизира системот со мрежата.
Светот станува попаметен
W паметни мрежи моментално инвестирани од сите најголеми енергетски компании во светот. Во Европа, на пример, EDF (Франција), RWE (Германија), Iberdrola (Шпанија) и British Gas (Велика Британија).
6. Паметната мрежа комбинира традиционални и обновливи извори
Важен елемент на овој тип на систем е телекомуникациската дистрибутивна мрежа, која обезбедува сигурен двонасочен IP пренос помеѓу централните апликативни системи и паметните броила за електрична енергија лоцирани директно на крајот на електроенергетскиот систем, кај крајните потрошувачи.
Во моментов, најголемите светски телекомуникациски мрежи за потребите Smart Grid од најголемите енергетски оператори во нивните земји - како LightSquared (САД) или EnergyAustralia (Австралија) - се произведуваат со помош на безжична технологија Wimax.
Дополнително, првата и една од најголемите планирани имплементации на системот AMI (Advanced Metering Infrastructure) во Полска, кој е составен дел од паметната мрежа на Energa Operator SA, вклучува употреба на системот Wimax за пренос на податоци.
Важна предност на решението Wimax во однос на другите технологии кои се користат во енергетскиот сектор за пренос на податоци, како што е PLC, е тоа што нема потреба да се исклучуваат цели делови од далноводи во случај на итност.
7. Енергетска пирамида во Европа
Кинеската влада разви голем долгорочен план за инвестирање во системи за вода, надградба и проширување на преносните мрежи и инфраструктурата во руралните области и паметни мрежи. Кинеската државна корпорација грид планира да ги воведе до 2030 година.
Јапонската федерација на електричната индустрија планира да развие паметна мрежа на соларна енергија до 2020 година со владина поддршка. Во моментов, во Германија се спроведува државна програма за тестирање на електронска енергија за паметни мрежи.
Во земјите на ЕУ ќе се создаде енергетска „супер мрежа“ преку која ќе се дистрибуира обновлива енергија, главно од ветерни електрани. За разлика од традиционалните мрежи, ќе се базира не на наизменична, туку на директна електрична струја (DC).
Европските фондови ја финансираа програмата за истражување и обука MEDOW поврзана со проекти, која ги обединува универзитетите и претставниците на енергетската индустрија. MEDOW е кратенка од англиското име „Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind“.
Програмата за обука се очекува да трае до март 2017 година. Создавање мрежи за обновлива енергија на континентално ниво и ефикасно поврзување со постоечките мрежи (6) има смисла поради специфичните карактеристики на обновливата енергија, која се карактеризира со периодични вишоци или недостиг на капацитет.
Програмата Smart Peninsula која работи на полуостровот Хел е добро позната во полската енергетска индустрија. Токму тука Енерга ги имплементира првите пробни системи за далечинско читање во земјата и има соодветна техничка инфраструктура за проектот, која дополнително ќе се надградува.
Ова место не е случајно избрано. Оваа област се карактеризира со големи флуктуации во потрошувачката на енергија (висока потрошувачка во лето, многу помалку во зима), што создава дополнителен предизвик за енергетските инженери.
Имплементираниот систем треба да се карактеризира не само со висока доверливост, туку и со флексибилност во услугите на клиентите, овозможувајќи им да ја оптимизираат потрошувачката на енергија, да ги менуваат тарифите за електрична енергија и да користат нови алтернативни извори на енергија (фотоволтаични панели, мали турбини на ветер итн.).
Неодамна, исто така, се појави информација дека Polskie Sieci Energetyczne сака да складира енергија во моќни батерии со капацитет од најмалку 2 MW. Операторот планира да изгради капацитети за складирање енергија во Полска кои ќе ја поддржуваат електричната мрежа, обезбедувајќи континуитет на снабдување кога обновливите извори на енергија (ОИЕ) ќе престанат да функционираат поради недостаток на ветер или по стемнување. Струјата од магацинот потоа ќе оди во мрежата.
Тестирањето на решението може да започне во рок од две години. Според неофицијални информации, Јапонците од Hitachi нудат PSE за тестирање на моќни контејнери за батерии. Една таква литиум-јонска батерија е способна да испорачува 1 MW енергија.
Магацините исто така можат да ја намалат потребата од проширување на конвенционалните електрани во иднина. Ветерните електрани, кои се карактеризираат со голема варијабилност на излезната моќност (во зависност од метеоролошките услови), ја принудуваат традиционалната енергија да одржува резерва на моќност, така што ветерниците може да се заменат или дополнат во секое време со намалена излезна моќност.
Операторите низ Европа инвестираат во складирање на енергија. Неодамна Британците ја лансираа најголемата инсталација од ваков тип на нашиот континент. Објектот во Лејтон Базард во близина на Лондон е способен да складира до 10 MWh енергија и да испорачува 6 MW енергија.
Зад него се S&C Electric, Samsung, како и UK Power Networks и Younicos. Во септември 2014 година, последната компанија го изгради првото комерцијално складирање на енергија во Европа. Лансиран е во Шверин, Германија и има моќност од 5 MW.
Документот „Smart Grid Projects Outlook 2014“ содржи 459 проекти имплементирани од 2002 година, во кои употребата на нови технологии, ИКТ (телевизиски) способности придонесе за создавање на „паметна мрежа“.
Треба да се напомене дека беа земени предвид проектите во кои учествуваше најмалку една земја-членка на ЕУ (беше партнер) (7). Со ова бројот на земји опфатени во извештајот се искачува на 47.
За овие проекти досега се издвоени 3,15 милијарди евра, иако 48 отсто од нив се уште не се завршени. Проектите за истражување и развој моментално трошат 830 милиони евра, додека тестирањето и имплементацијата чинат 2,32 милијарди евра.
Меѓу нив, по глава на жител, најмногу инвестира Данска. Франција и Велика Британија, од друга страна, спроведуваат проекти со највисоки буџети, во просек од 5 милиони евра по проект.
Во споредба со овие земји, земјите од Источна Европа поминаа многу полошо. Според извештајот, тие генерираат само 1 отсто од вкупниот буџет на сите овие проекти. Според бројот на реализирани проекти, првите пет се: Германија, Данска, Италија, Шпанија и Франција. Полска го зазеде 18-то место на рангирањето.
Пред нас беше Швајцарија, а по неа Ирска. Под слоганот на паметна мрежа, амбициозни, речиси револуционерни решенија се имплементираат на многу места низ светот. планира да го модернизира електроенергетскиот систем.
Еден од најдобрите примери е Проектот за паметна инфраструктура во Онтарио (2030), кој е подготвен во последните години и има проценето времетраење до 8 години.
8. План за распоредување Smart Grid во канадската провинција Онтарио.
Енергетски вируси?
Меѓутоа, ако енергетска мрежа станете како Интернет, мора да земете предвид дека тој може да се соочи со истите закани со кои се соочуваме ние во современите компјутерски мрежи.
9. Роботи дизајнирани да работат во енергетски мрежи
Лабораториите на F-Secure неодамна предупредија на нова сложена закана за системите за услуги во индустријата, вклучително и електричните мрежи. Се вика Havex и користи исклучително напредна нова техника за инфицирање на компјутери.
Havex има две главни компоненти. Првиот е тројански софтвер, кој се користи за далечинско управување со нападнатиот систем. Вториот елемент е PHP серверот.
Тројанскиот коњ беше прикачен од напаѓачите на софтверот APCS/SCADA одговорен за следење на напредокот на технолошките и производните процеси. Жртвите преземаат такви програми од специјализирани сајтови, несвесни за заканата.
Жртвите на Хавекс беа првенствено европски институции и компании вклучени во индустриски решенија. Дел од кодот Havex сугерира дека неговите креатори, освен што сакаат да украдат податоци за производствените процеси, би можеле да влијаат и на нивниот тек.
10. Области на паметни мрежи
Авторите на овој малициозен софтвер беа особено заинтересирани за енергетските мрежи. Можеби иден елемент паметен систем за напојување роботите исто така.
Неодамна, истражувачите од Технолошкиот универзитет во Мичиген развија модел на робот (9) кој доставува енергија до места погодени од прекини на електрична енергија, како што се оние предизвикани од природни катастрофи.
Машините од овој тип би можеле, на пример, да ја вратат енергијата на телекомуникациската инфраструктура (кулите и базните станици) со цел поефикасно да се спроведат спасувачките операции. Роботите се автономни, тие самите го избираат најдобриот пат до нивната дестинација.
Тие може да имаат батерии на одборот или соларни панели. Тие можат да се хранат едни со други. Значењето и функциите паметни мрежи оди многу подалеку од енергијата (10).
Инфраструктурата создадена на овој начин може да се искористи за создавање нов мобилен паметен живот на иднината, базиран на најсовремени технологии. Досега можеме само да ги замислиме предностите (но и недостатоците) на овој тип на решение.
