Smart Energy Grids

Paménta énergi global diperkirakeun tumbuh sakitar 2,2 persén per taun. Ieu ngandung harti yén konsumsi énergi global ayeuna leuwih 20 jam petawatt bakal ningkat kana 2030 jam petawatt dina 33. Dina waktu nu sarua, tekenan keur disimpen dina ngagunakeun énergi leuwih éfisién ti kantos.

1. Otomatis dina grid pinter

Unjuran séjén ngaramal yén transportasi bakal meakeun langkung ti 2050 persén paménta listrik ku 10, sakitu legana kusabab popularitas kendaraan listrik sareng hibrida.

upami ngecas batré mobil listrik henteu diurus leres atanapi henteu jalan nyalira, aya résiko beban puncak kusabab seueur teuing batré anu dieusi dina waktos anu sami. Peryogikeun solusi anu ngamungkinkeun kendaraan dicas dina waktos anu optimal (1).

Sistem kakuatan klasik abad ka-XNUMX, dimana listrik dihasilkeun utamana di pembangkit listrik sentral jeung dikirimkeun ka konsumén ngaliwatan jalur transmisi tegangan tinggi jeung jaringan distribusi tegangan sedeng- jeung low, teu cocog jeung tungtutan jaman anyar.

Dina taun-taun ayeuna, urang ogé tiasa ningali perkembangan gancang sistem anu disebarkeun, produsén énergi leutik anu tiasa ngabagi surplusesna ka pasar. Aranjeunna gaduh pangsa anu signifikan dina sistem anu disebarkeun. sumber énergi renewable.

Glosarium grid pinter

AMI - pondok pikeun Infrastruktur Pangukuran Lanjut. Ngarujuk kana infrastruktur alat sareng parangkat lunak anu ngamungkinkeun komunikasi sareng méter listrik, kumpulan data énergi sareng analisa data ieu.

generasi disebarkeun - produksi énergi ku instalasi ngahasilkeun leutik atawa fasilitas disambungkeun langsung ka jaringan distribusi atawa lokasina di sistem énergi panarima (tukangeun alat kontrol jeung pangukuran), biasana ngahasilkeun listrik tina sumber énérgi renewable atawa non-konvensional, mindeng digabungkeun jeung produksi panas (kogenerasi disebarkeun). ). . Jaringan generasi anu disebarkeun tiasa kalebet, contona, prosumers, koperasi tanaga atanapi pembangkit listrik kota.

méteran pinter - méteran listrik jauh anu ngagaduhan fungsi ngirimkeun data pangukuran konsumsi énérgi sacara otomatis ka supplier sahingga nawiskeun langkung seueur kasempetan pikeun ngagunakeun listrik sadar.

Sumber kakuatan mikro - pabrik produksi listrik kakuatan-rendah, biasana dianggo pikeun konsumsi diri. Microsources tiasa janten pembangkit listrik tanaga surya, hidro atanapi angin, mikroturbin dijalankeun dina gas alam atanapi biogas, unit sareng mesin gas alam atanapi biogas.

Prosumer - konsumen sadar énergi anu ngahasilkeun énergi pikeun kaperluan sorangan, contona, dina microsources, sarta ngajual surplus henteu kapake ka jaringan distribusi.

Ongkos dinamis – tariffs nyokot kana akun parobahan poean dina harga énergi.

Diobservasi spasi-waktu

Ngarengsekeun masalah ieu (2) merlukeun jaringan kalawan infrastruktur "pamikiran" fléksibel anu bakal langsung énergi persis dimana diperlukeun. Kaputusan sapertos kitu grid énergi pinter - jaringan catu daya pinter.

2. Tantangan nyanghareupan pasar énergi

Sacara umum, grid pinter mangrupikeun sistem kakuatan anu sacara cerdas ngahijikeun kagiatan sadaya pamilon dina prosés produksi, pangiriman, distribusi sareng panggunaan supados nyayogikeun listrik sacara ekonomis, lestari sareng aman (3).

Premis utamina nyaéta sambungan antara sadaya pamilon dina pasar énergi. Jaringan nyambungkeun pembangkit listrik, ageung sareng alit, sareng konsumen énergi dina hiji struktur. Bisa aya jeung fungsi berkat dua elemen: automation diwangun dina sensor canggih tur hiji sistem ICT.

Pikeun nempatkeun éta basajan: grid pinter "nyaho" dimana jeung iraha kabutuhan greatest énergi jeung suplai greatest timbul, sarta bisa langsung kaleuwihan énergi ka tempat eta paling diperlukeun. Hasilna, jaringan sapertos kitu tiasa ningkatkeun efisiensi, reliabilitas sareng kaamanan ranté suplai énergi.

3. Smart grid - skéma dasar

4. Tilu wewengkon grid pinter, tujuan jeung kauntungan timbul ti aranjeunna

Jaringan pinter Ngidinan anjeun jarak jauh nyandak bacaan méter listrik, ngawas status panarimaan sareng jaringan, kitu ogé profil panarimaan énergi, ngaidentipikasi konsumsi énérgi ilegal, gangguan dina méter sareng karugian énergi, jarak jauh pegatkeun / nyambungkeun panarima, pindah tarif, arsip. jeung tagihan pikeun nilai dibaca jeung kagiatan séjén (4).

Hésé pikeun nangtoskeun sacara akurat paménta listrik, janten biasana sistemna kedah nganggo anu disebut cadangan panas. Pamakéan generasi disebarkeun (tingali Smart Grid Glosarium) dina kombinasi kalayan Smart Grid nyata bisa ngurangan kabutuhan tetep cadangan badag pinuh operasional.

Tihang grids pinter aya sistem pangukuran éksténsif, akuntansi calakan (5). Éta kalebet sistem telekomunikasi anu ngirimkeun data pangukuran ka titik-titik kaputusan, ogé inpormasi anu cerdas, ramalan sareng algoritma-nyieun kaputusan.

Pamasangan pilot munggaran tina sistem pangukuran "pinter" parantos didamel, kalebet kota atanapi komune individu. Hatur nuhun ka aranjeunna, anjeun tiasa, diantara hal séjén, ngenalkeun bayar hourly pikeun klien individu. Ieu ngandung harti yén dina waktu nu tangtu dina sapoe, harga listrik pikeun konsumén tunggal bakal leuwih handap, jadi eta sia ngahurungkeun, contona, mesin cuci.

Numutkeun sababaraha élmuwan, kayaning grup peneliti ti Jerman Max Planck Institute di Göttingen dipingpin ku Mark Timm, jutaan méter pinter dina mangsa nu bakal datang bisa nyieun hiji sagemblengna otonom. jaringan timer régulasi, desentralisasi sapertos Internét, sareng aman sabab tahan kana serangan anu kakeunaan sistem terpusat.

Kakuatan tina pluralitas

Sumber listrik renewable Alatan kapasitas Unit leutik (RES) anu disebarkeun sumber. Anu terakhir kalebet sumber kalayan kapasitas unit kirang ti 50-100 MW, dipasang caket sareng konsumen akhir énergi.

Tapi, dina prakna, wates pikeun sumber anu dianggap salaku sumber anu disebarkeun béda-béda ti nagara ka nagara, contona, di Swédia nyaéta 1,5 MW, di Selandia Anyar 5 MW, di AS 5 MW, di Inggris 100 MW. .

Kalayan sajumlah sumber anu cukup ageung sumebar di daérah leutik sistem kakuatan sareng hatur nuhun kana kasempetan anu disayogikeun. grids pinter, janten mungkin tur nguntungkeun pikeun ngagabungkeun sumber ieu kana hiji sistem dikawasa ku operator, nyieun hiji "pembangkit listrik virtual".

Tujuanana nyaéta pikeun konsentrasi generasi anu disebarkeun kana hiji sistem anu nyambung sacara logis, ningkatkeun efisiensi téknis sareng ékonomi tina pembangkitan listrik. Generasi anu disebarkeun anu caket sareng konsumen énergi ogé tiasa nganggo sumber bahan bakar lokal, kalebet biofuel sareng énergi anu tiasa dianyari, bahkan limbah kota.

Pembangkit listrik virtual nyambungkeun seueur sumber listrik lokal anu béda-béda di daérah anu tangtu (hidro, angin, pembangkit listrik fotovoltaik, turbin siklus gabungan, generator anu didorong ku mesin, jsb.) sareng panyimpen énergi (tangki cai, batré) anu dikontrol jarak jauh ku alat. jaringan IT éksténsif sistem.

Fungsi penting dina nyiptakeun pembangkit listrik virtual kedah dimaénkeun ku alat panyimpen énergi, anu ngamungkinkeun nyaluyukeun generasi listrik kana parobahan sapopoé dina paménta konsumen. Biasana waduk sapertos kitu nyaéta batré atanapi superkapasitor; stasiun gudang ngompa bisa maénkeun peran sarupa.

Wewengkon anu saimbang sacara energetik, ngabentuk pembangkit listrik virtual, tiasa dipisahkeun tina jaringan listrik nganggo saklar modern. Saklar sapertos ngajaga, ngalaksanakeun pangukuran sareng nyingkronkeun sistem sareng jaringan.

Dunya beuki pinter

W grids pinter ayeuna invested ku sakabeh pausahaan énergi pangbadagna di dunya. Di Éropa, contona, EDF (Perancis), RWE (Jerman), Iberdrola (Spanyol) jeung British Gas (Inggris).

6. Smart grid ngagabungkeun sumber tradisional jeung renewable

Unsur penting tina jenis sistem ieu nyaéta jaringan distribusi telekomunikasi, anu nyayogikeun transmisi IP dua arah anu dipercaya antara sistem aplikasi sentral sareng méter listrik pinter anu aya langsung di tungtung sistem kakuatan, di konsumen akhir.

Ayeuna, jaringan telekomunikasi panggedéna di dunya pikeun kaperluan Grid Smart ti operator énergi panggedéna di nagarana - sapertos LightSquared (AS) atanapi EnergyAustralia (Australia) - diproduksi nganggo téknologi nirkabel Wimax.

Salaku tambahan, anu munggaran sareng salah sahiji rencana palaksanaan sistem AMI (Advanced Metering Infrastructure) di Polandia, anu mangrupikeun bagian integral tina jaringan pinter Energa Operator SA, ngalibatkeun panggunaan sistem Wimax pikeun pangiriman data.

Kauntungan penting tina solusi Wimax dina hubungan sareng téknologi sanés anu dianggo dina séktor énergi pikeun pangiriman data, sapertos PLC, nyaéta henteu kedah mareuman sadaya bagian tina saluran listrik upami aya kaayaan darurat.

7. Piramida énergi di Éropa

Pamaréntah Cina parantos ngembangkeun rencana jangka panjang anu ageung pikeun investasi dina sistem cai, ningkatkeun sareng ngalegaan jaringan transmisi sareng infrastruktur di padésan, sareng grids pinter. The Chinese State Grid Corporation ngarencanakeun pikeun ngenalkeunana ku 2030.

Féderasi Industri Listrik Jepang ngarencanakeun pikeun ngembangkeun grid pinter tanaga surya ku 2020 kalayan dukungan pamaréntah. Ayeuna, program nagara pikeun nguji énergi éléktronik pikeun grid pinter dilaksanakeun di Jerman.

Hiji énergi "super grid" bakal dijieun di nagara Uni Éropa, ngaliwatan nu renewable énergi bakal disebarkeun, utamana ti kebon angin. Beda sareng jaringan tradisional, éta bakal didasarkeun sanés bolak-balik, tapi dina arus listrik langsung (DC).

Dana Éropa ngabiayaan program panalungtikan sareng pelatihan anu aya hubunganana sareng MEDOW, anu ngahimpun paguron luhur sareng wawakil industri énergi. MEDOW mangrupikeun singketan tina nami Inggris "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".

Program palatihan diperkirakeun dugi ka Maret 2017. Ciptaan jaringan énergi renewable dina skala kontinental sareng sambungan efisien kana jaringan anu tos aya (6) masuk akal kusabab karakteristik spésifik énergi anu tiasa dianyari, anu dicirikeun ku surplus périodik atanapi kakurangan kapasitas.

Program Smart Peninsula beroperasi di Hel Peninsula ogé dipikawanoh dina industri énergi Polandia. Ieu di dieu yén Energa parantos ngalaksanakeun uji coba sistem bacaan jarak jauh munggaran di nagara éta sareng gaduh infrastruktur téknis anu cocog pikeun proyék éta, anu bakal ditingkatkeun deui.

tempat ieu teu dipilih ku kasempetan. Wewengkon ieu dicirikeun ku fluctuations tinggi dina konsumsi énergi (konsumsi tinggi dina usum panas, teuing kirang dina usum tiis), nu nyiptakeun tantangan tambahan pikeun insinyur énergi.

Sistem anu dilaksanakeun kedah dicirikeun henteu ngan ukur ku réliabilitas anu luhur, tapi ogé ku kalenturan dina layanan palanggan, anu ngamungkinkeun aranjeunna ngaoptimalkeun konsumsi énérgi, ngarobih tarif listrik sareng nganggo sumber énérgi alternatif anu muncul (panél fotovoltaik, turbin angin leutik, jsb.).

Anyar-anyar ieu, inpormasi ogé muncul yén Polskie Sieci Energetyczne hoyong nyimpen énergi dina batré anu kuat kalayan kapasitas sahenteuna 2 MW. Operator ngarencanakeun pikeun ngawangun fasilitas panyimpen énérgi di Polandia anu bakal ngadukung jaringan listrik ku mastikeun kontinuitas pasokan nalika sumber énergi anu tiasa diperbaharui (RES) eureun fungsina kusabab kakurangan angin atanapi saatos gelap. Listrik ti gudang lajeng bakal asup ka grid nu.

Nguji solusi tiasa dimimitian dina dua taun. Numutkeun inpormasi anu henteu resmi, urang Jepang ti Hitachi nawiskeun PSE pikeun nguji wadah batré anu kuat. Hiji batré litium-ion sapertos sanggup nganteurkeun kakuatan 1 MW.

Gudang ogé bisa ngurangan kabutuhan ngalegaan pembangkit listrik konvensional dina mangsa nu bakal datang. Ladang angin, anu dicirikeun ku variabilitas anu luhur dina kaluaran listrik (gumantung kana kaayaan météorologis), maksa industri listrik tradisional pikeun ngajaga cadangan kakuatan supados kincir angin tiasa diganti atanapi ditambah iraha waé kalayan ngirangan kaluaran listrik.

Operator di sakuliah Éropah investasi dina neundeun énergi. Anyar-anyar ieu, Inggris ngaluncurkeun pamasangan panglegana tina jinis ieu di buana urang. Fasilitas di Leighton Buzzard deukeut London sanggup nyimpen nepi ka 10 MWh énergi jeung delivering 6 MW kakuatan.

Di tukangeunana aya S&C Electric, Samsung, ogé UK Power Networks sareng Younicos. Dina Séptémber 2014, perusahaan anu terakhir ngawangun panyimpen énergi komérsial munggaran di Éropa. Diluncurkeun di Schwerin, Jérman sareng gaduh kapasitas 5 MW.

Dokumén "Smart Grid Projects Outlook 2014" ngandung 459 proyék dilaksanakeun saprak 2002, dimana pamakéan téknologi anyar, ICT (teleinformation) kamampuhan nyumbang kana kreasi "smart grid".

Ieu kudu dicatet yén proyék anu dicokot kana akun nu sahanteuna hiji Uni Éropa Anggota Nagara milu (mangrupakeun pasangan a) (7). Ieu nyababkeun jumlah nagara anu katutupan dina laporan ka 47.

Sajauh ieu, 3,15 milyar euro parantos dialokasikeun pikeun proyék-proyék ieu, sanaos 48 persén di antarana henteu acan réngsé. Proyék R&D ayeuna meakeun 830 juta euro, sedengkeun tés sareng palaksanaan ngarugikeun 2,32 milyar euro.

Di antarana, per kapita, Denmark invests paling. Perancis sareng Inggris, di sisi sanésna, gaduh proyék anggaran anu paling luhur, rata-rata € 5 juta per proyék.

Dibandingkeun sareng nagara-nagara ieu, nagara-nagara Éropa Wétan langkung parah. Numutkeun laporan, aranjeunna ngan ukur ngahasilkeun 1 persén tina total anggaran sadaya proyék ieu. Ku jumlah proyék dilaksanakeun, lima luhur nyaéta: Jérman, Dénmark, Italia, Spanyol sareng Perancis. Polandia nyokot tempat 18 dina ranking.

Swiss payuneun urang, dituturkeun ku Irlandia. Dina slogan grid pinter, ambisius, solusi ampir revolusioner keur dilaksanakeun di loba tempat di sakuliah dunya. rencana pikeun modérnisasi sistem kakuatan.

Salah sahiji conto anu pangsaéna nyaéta Proyék Infrastruktur Smart Ontario (2030), anu parantos disiapkeun dina taun-taun ayeuna sareng diperkirakeun dugi ka 8 taun.

8. Rencana pikeun nyebarkeun Smart Grid di propinsi Kanada Ontario.

Virus énergi?

Nanging, upami jaringan énergi jadi kawas Internet, Anjeun kudu tumut kana akun yén éta bisa nyanghareupan ancaman sarua yen urang nyanghareupan dina jaringan komputer modern.

9. Robot dirancang pikeun digawé di jaringan énergi

F-Secure Laboratories nembé ngingetkeun ngeunaan ancaman kompleks anyar pikeun sistem jasa industri, kalebet jaringan listrik. Disebut Havex sareng ngagunakeun téknik énggal anu canggih pisan pikeun nginféksi komputer.

Havex gaduh dua komponén utama. Anu kahiji nyaéta parangkat lunak Trojan, anu dianggo pikeun ngontrol jarak jauh sistem anu diserang. Unsur kadua nyaéta server PHP.

Kuda Trojan digantelkeun ku panyerang kana parangkat lunak APCS/SCADA anu tanggung jawab pikeun ngawas kamajuan prosés téknologi sareng produksi. Korban ngaunduh program sapertos kitu tina situs khusus, henteu sadar kana ancaman.

Korban Havex utamina lembaga sareng perusahaan Éropa anu kalibet dina solusi industri. Bagian tina kode Havex nunjukkeun yén panyiptana, salian ti hoyong maok data ngeunaan prosés produksi, ogé tiasa mangaruhan jalanna.

10. Wewengkon grid pinter

Nu nulis malware ieu utamana museurkeun jaringan énergi. Panginten unsur kahareup sistem kakuatan pinter robot ogé bakal.

Anyar-anyar ieu, peneliti di Michigan Tech University ngembangkeun modél robot (9) anu nganteurkeun énergi ka tempat-tempat anu kapangaruhan ku pareum listrik, sapertos anu disababkeun ku bencana alam.

Mesin jenis ieu tiasa, contona, mulangkeun kakuatan kana infrastruktur telekomunikasi (munara sareng stasiun pangkalan) supados tiasa ngalaksanakeun operasi nyalametkeun langkung éfisién. Robot otonom, aranjeunna sorangan milih jalan anu pangsaéna pikeun tujuanana.

Éta tiasa gaduh batré dina papan atanapi panél surya. Aranjeunna tiasa silih tuang. Harti jeung fungsi grids pinter indit jauh leuwih énergi (10).

Infrastruktur anu diciptakeun ku cara ieu tiasa dianggo pikeun nyiptakeun kahirupan pinter mobile anyar di masa depan, dumasar kana téknologi canggih. Sajauh ieu, urang ngan ukur tiasa ngabayangkeun kaunggulan (tapi ogé kalemahan) tina jinis solusi ieu.