Tehnologia Smart Grid de distribuție a energiei electrice

Tehnologia Smart Grid de distribuție a energiei electrice

Odată cu progresul tehnologic, există o creștere imensă de energie electrică, fapt pentru care a devenit nu numai o provocare pentru producție, ci și pentru distribuția sa.

Această cerere în creștere mărește complexitatea rețelelor electrice prin cerința pentru o mai mare fiabilitate, eficiență, securitate și preocupări de mediu și durabilitate energetică. Acestea determină dezvoltarea a ceea ce se numește ”rețea inteligentă”.

Tehnologiile de ultimă generație din acest domeniu au fost descrise în lucrarea cu titlul ”Recent advancement in smart grid technology: Future prospects in the electrical power network”, elaborată la Universitatea din Birmingham, din care vă prezentăm acum cele mai importante idei.

Energia, cauza principală a emisiilor de carbon

Urbanizarea, nivelul de trai și avansarea tehnologică au crescut cererea de energie. Acest lucru a făcut ca și consumul de energie electrică să crească la niveluri care ar putea să nu mai fie gestionabile, dacă sunt lăsate nesupravegheate.

Aceasta este o situație alarmantă nu numai pentru furnizarea de energie durabilă, ci și pentru conservarea mediului în întreaga lume. Aproape 75-80% din consumul total de energie este consumat în orașe, care este responsabil pentru 80% emisiile de gaze cu efect de seră.

Sistemul tradițional și controlat centralizat, pentru distribuția energiei electrice, este utilizat zilnic. În utilizarea energiei electrice, rețelele electrice la nivel global au structură, dinamică și principii similare, chiar și cu avansarea tehnologiei. Însă, rețelele tradiționale se concentrează doar pe unele dintre funcțiile de bază, cum ar fi generarea, distribuția și controlul energiei electrice.

Rețeaua electrică în forma actuală nu este fiabilă, are pierderi mari de transmisie, o calitate slabă a energiei, predispusă la întreruperi și întreruperi, furnizând electricitate inadecvată și descurajând integrarea surselor distribuite de energie. Mai mult, există o lipsă de monitorizare și control în timp real în sistemele tradiționale non-inteligente, ceea ce creează o oportunitate provocatoare pentru rețelele inteligente de a acționa ca o soluție în timp real.

Combaterea acestor probleme necesită o revizuire completă a structurii de furnizare a energiei. Beneficiile electrice nu sunt doar forța încurajatoare pentru introducerea conceptului de rețea inteligentă, ci și aspectele de mediu. Utilizarea eficientă a energiei și dependența de resursele regenerabile vor contribui, de asemenea, la reducerea amprentei piciorului de carbon al omului.

Un rol cheie

Tehnologia Smart Grid are o cale pentru o mai bună generare de energie electrică și o modalitate eficientă de transmitere și distribuție a acestei energii. Datorită versatilității sale, acesta poate fi instalat mai ușor și poate necesita mai puțin spațiu în comparație cu rețelele tradiționale.

Conceptul de proiectare a rețelei inteligente are ca scop observabilitatea rețelei, creează controlabilitatea activelor, îmbunătățește performanța și securitatea sistemului de alimentare și în special aspectele economice ale operațiunilor, întreținerii și planificării.

De aceea, se consideră, de asemenea, că tehnologia rețelelor inteligente poate fi utilizată la nivel de micro-rețea, care, în cele din urmă, se conectează la toate celelalte micro-rețele pentru a forma o rețea mare de rețea inteligentă.

Aceste rețele inteligente au un potențial imens și ar putea fi o soluție de fiabilitate a transportului și distribuției energiei electrice în țările în curs de dezvoltare care nu dispun de infrastructură.

În SUA, doar 20% din totalul dioxidului de carbon a fost emis prin transport, în timp ce producția de energie electrică are 40% din cota emisiei de dioxid de carbon. Acest lucru se datorează creșterii ridicate a cererii de energie electrică.

Rețelele inteligente au fost luate în considerare ca un rol cheie pentru abordarea acestei probleme prin distribuirea energiei electrice într-un mod eficient și în cele din urmă reducerea gazelor cu efect de seră și a poluanților precum NOx și SOx. De asemenea, va ajuta clientul să își prognozeze cererea și cea mai bună utilizare economică a energiei.

Conceptul de rețea inteligentă

Nu există un început specific al rețelei inteligente. Acest concept a început să evolueze odată cu începerea sistemului de distribuție a rețelelor electrice. În momentul respectiv, erau necesare diferite cerințe, cum ar fi controlul, monitorizarea, prețurile și serviciile de transmitere și distribuție a energiei electrice.

În mod normal, implementarea rețelei inteligente este asociată cu instalarea contorului inteligent. Dar cea mai importantă și fundamentală necesitate care este încă în curs de analiză,  chiar și cu cele mai recente progrese este fiabilitatea și eficiența transportului și distribuției energiei prin rețeaua electrică.

În ultimele progrese, cercetările au fost făcute ca rețelele și sistemele de rețea să nu se limiteze la transport și distribuție, ci să joace, de asemenea, un rol vital în generarea de energie curată și durabilă, pentru a reduce gazele cu efect de seră și amprenta piciorului de carbon.

Definiție

Pentru distribuirea energiei electrice către consumator este nevoie de o rețea de conductor electric, cunoscută sub numele de rețea. Dacă această rețea este inteligentă cu un sistem automat de control și monitorizare, ar putea fi cunoscută sub numele de rețea inteligentă.

Din punct de vedere tehnic, rețeaua inteligentă este un concept pentru rețelele convenționale, cu unele caracteristici recente și automatizate care le fac mai fiabile și mai durabile. Rețelele convenționale au fost folosite doar pentru a transmite și distribui energia electrică, dar acest concept modern de rețea inteligentă ar putea comunica, stoca sau chiar decide în funcție de situație.

Prin urmare, conform Documentului de implementare strategică pentru rețelele de electricitate din Europa din viitor, o rețea inteligentă este o rețea inteligentă de electricitate care integrează acțiunile tuturor părților interesate care sunt generatori, consumatori și unul care le face pe ambele pentru a furniza energie electrică cu eficiență, durabilitate. , economic și sigur.

Conceptul de lucru al rețelei inteligente

Pentru a înțelege designul și conceptul rețelei inteligente, trebuie înțeleasă diferența față de rețeaua electrică tradițională.  Proiectarea rețelei inteligente este flexibilă cu utilizarea sa și obiectivele aferente. Pentru modernizarea rețelei electrice, rețelele inteligente trebuie să răspundă la mai multe cerințe. Acestea sunt:

Fiabilitate

Succesul sistemului de rețea depinde de nevoia clientului, care este măsurată ca fiabilitate. Acest lucru înseamnă ca un sistem mai puțin defect și mai puțin erori cu alimentare continuă de energie electrică. Rețeaua inteligentă are potențialul de a detecta orice defecțiune și de a permite auto-vindecarea sistemului. Rețelele convenționale au probleme legate de interacțiunea resurselor regenerabile, microrețele și răspunsul la cerere.

Odată cu creșterea dimensiunii și complexității acestor rețele cu cererea, îngreunează analiza fiabilității sale. Dar aceste probleme sunt foarte bine abordate de rețelele inteligente. Pentru aceasta, rețelele inteligente au capacitatea de a monitoriza și stoca toate datele și de a estima fiabilitatea serviciului. De asemenea, ar putea fi posibilă monitorizarea de la distanță pentru generarea hibridă și gestionarea rețelei, care îi sporesc fiabilitatea.

Tehnologii precum Dynamic Stochastic Optimal Power Flow (DSOPF) ajută la estimarea și optimizarea fluxului de putere în rețeaua inteligentă. Prin urmare, rețelele inteligente pot avea o fiabilitate mai bună odată cu avansarea sistemului de comunicații.

Securitate

Securitatea este una dintre problemele provocatoare pentru evoluția rețelei inteligente. Odată cu creșterea automatizării, monitorizarea și controlul la distanță al rețelei fac ca rețeaua să fie mai vulnerabilă prin atacuri cibernetice. Potrivit Institutului de Cercetare a Energiei Electrice, securitatea cibernetică a sistemului este una dintre cele mai mari probleme ale rețelei inteligente.

Unii specialiști propun o modalitate de a identifica punctele slabe ale rețelelor inteligente pe care atacatorii le exploatează de obicei folosind analiza de tratare a sistemelor de rețea inteligentă și prin integrarea modelului amenințării de securitate a sistemelor.

În mod similar, în 2014, Ashok și colab. au propus o abordare pentru a aborda problema securității cibernetice a monitorizării și protecției și controlului pe o arie largă dintr-o perspectivă coordonată a atacurilor cibernetice care va spori în cele din urmă securitatea.

Pentru evaluarea securității rețelei inteligente, este nevoie de o revizuire a metodologiei sale. Există diferite agenții și organizații precum IEEE Power & Energy Society (PES), IEC Smart Grid Standardization, Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) implică și ajută la standardizarea și reglementarea rețelei inteligente.

Gestionarea cererii

Rețeaua inteligentă oferă utilizatorului posibilitatea să interacționeze cu rețeaua utilizând capacitatea de comunicare în două moduri. Acesta oferă șansa consumatorului de a utiliza energia electrică într-un mod economic și va ajuta nu numai la creșterea eficienței la nivelul cererii, ci și la sfârșitul distribuției. În plus, ajută rețeaua să reducă cererea și stresul în perioada de vârf prin reducerea sau trecerea necesității de putere la alternative.

Acest lucru oferă un stimulent financiar consumatorilor care sunt încurajează să facă acest lucru. În prezent, se fac multe investiții în acest sector al rețelelor inteligente, inclusiv resurse din partea cererii, sisteme de gestionare a încărcăturii și inițiative de eficiență energetică pentru a aborda perspectivele economice, de fiabilitate și economice.

Majoritatea sistemelor de management al cererii se concentrează doar pe comunicarea dintre compania de utilități și consumator. O nouă tehnică de programare a consumului este pe cale să abordeze viitoarele rețele în care fiecare consumator își poate programa propriile cerințe de consum.

În acest fel, ajută sistemul de distribuție să se programeze în conformitate cu cerința, deoarece sarcinile maxime pentru diferiți consumatori variază. Acest lucru încurajează, de asemenea, consumatorul să aibă stimulente financiare, programându-și nevoile.

Contorizare

Automatizarea în sistemul de distribuție este asociată contorului automat inteligent sau, așa-numitul ”matering”. Metering-ul oferă un canal care permite comunicarea bidirecțională în conceptul Smart Grid între consumator și distribuitor. Acestea nu numai că ajută distribuitorul să obțină un sistem de facturare mai precis, ci și ajută consumatorul să-și controleze utilizarea energiei electrice.

Aceste contoare sunt echipate cu senzori pentru automatizare, monitorizarea calității energiei și notificări de întrerupere a alimentării. Există diferiți factori precum creșterea prețului după dereglementarea pieței energiei electrice, nemulțumirea consumatorilor și directivele lunare de măsurare care încurajează contoarele inteligente.

În sistemele tradiționale de rețea, SCADA a fost utilizat numai în scopuri de comunicare, care oferă o unitate centrală de control pentru a monitoriza și controla cu a doua rată de scanare. Dar nu este mult rentabil la diferite niveluri de distribuție a energiei electrice, în special la sfârșitul utilității.

Infrastructura avansată de măsurare (AMI) oferă o soluție în timp real, care colectează date de consum și oferă o rețea de comunicații de la rețea până la capătul utilității. AMI oferă ocazia de a face un pas înainte pentru modernizarea rețelelor uriașe prin combinarea consumatorului cu sistemul de distribuție.

Auto-vindecare

Pentru o rețea inteligentă robustă, nu ar trebui să se limiteze diagnosticarea defecțiunii care apare în rețea, dar ar putea fi, de asemenea, capabilă să o elimine pentru o alimentare constantă de energie electrică.

Pentru o rețea cu capacitate de autovindecare, utilizează componente de comunicare în timp real și componente digitale care sunt instalate în întreaga rețea pentru a monitoriza caracteristicile electrice ale rețelei.

Cu această abilitate, rețeaua este suficient de inteligentă și capabilă să descopere problema potențială care poate fi cauzată în mod natural sau de o eroare umană.

Aceste sisteme inteligente reacționează instantaneu la astfel de anomalii și izolează sistemul problemei înainte de a transforma într-o problemă mare și provoca întreruperi majore și redirecționează automat transmisia de energie pentru servicii continue, cu excepția cazului în care eroarea este eliminată.

Există trei avantaje principale ale unei rețele inteligente cu capacitate de autovindecare: monitorizarea și reacția în timp real, anticiparea problemei, izolarea rapidă. În acest fel, se pot face economii uriașe, atât de întreținere a rețelelor, cât și în privința consumului sau al pierderilor accidendale cauzate consumatorilor.

infoconstruct