Smart Energy Grids

Panjaluk energi global kira-kira mundhak udakara 2,2 persen saben taun. Iki tegese konsumsi energi global saiki luwih saka 20 jam petawatt bakal mundhak dadi 2030 jam petawatt ing 33. Ing wektu sing padha, emphasis ditindakake kanggo nggunakake energi kanthi luwih efisien tinimbang sadurunge.

1. Otomatis ing kothak pinter

Unjuran liyane prédhiksi manawa transportasi bakal ngonsumsi luwih saka 2050 persen panjaluk listrik ing taun 10, umume amarga popularitas kendaraan listrik lan hibrida.

yen pangisi daya baterei mobil listrik ora dikelola kanthi bener utawa ora bisa mlaku dhewe, ana risiko beban puncak amarga akeh banget baterei sing diisi bebarengan. Kabutuhan kanggo solusi sing ngidini kendaraan diisi ing wektu sing optimal (1).

Sistem tenaga klasik abad kaping XNUMX, ing ngendi listrik diprodhuksi utamane ing pembangkit listrik tengah lan dikirim menyang konsumen liwat saluran transmisi voltase dhuwur lan jaringan distribusi voltase medium lan kurang, ora cocog karo tuntutan jaman anyar.

Ing taun-taun pungkasan, kita uga bisa ndeleng pangembangan sistem sing disebar kanthi cepet, produsen energi cilik sing bisa nuduhake surplus karo pasar. Dheweke duwe bagean sing signifikan ing sistem sing disebarake. sumber energi dianyari.

Glosarium saka kothak pinter

AMI - singkatan kanggo Advanced Metering Infrastructure. Tegese infrastruktur piranti lan piranti lunak sing komunikasi karo meter listrik, ngumpulake data energi lan nganalisa data iki.

Generasi sing disebarake - produksi energi kanthi instalasi utawa fasilitas ngasilake cilik sing disambungake langsung menyang jaringan distribusi utawa dumunung ing sistem daya panampa (ing mburi piranti kontrol lan metering), biasane ngasilake listrik saka sumber energi sing bisa dianyari utawa non-tradisional, asring digabungake karo produksi panas (kogenerasi sing disebarake). ). . Jaringan pembangkit sing disebarake bisa uga kalebu, contone, prosumer, koperasi energi, utawa pembangkit listrik kotamadya.

meter pinter - meter listrik remot sing nduweni fungsi ngirim data pangukuran energi kanthi otomatis menyang supplier lan kanthi mangkono menehi luwih akeh kesempatan kanggo nggunakake listrik kanthi sadar.

Sumber daya mikro – tanduran pembangkit listrik cilik, biasane digunakake kanggo konsumsi dhewe. Sumber mikro bisa dadi pembangkit listrik tenaga surya, hidro utawa angin domestik, turbin mikro sing nganggo gas alam utawa biogas, unit kanthi mesin sing nganggo gas alam utawa biogas.

Prosumer - konsumen energi sadar sing mrodhuksi energi kanggo kabutuhan dhewe, contone, ing sumber mikro, lan ngedol surplus sing ora digunakake kanggo jaringan distribusi.

Tarif dinamis – tariffs njupuk menyang akun owah-owahan saben dina ing prices energi.

Ruang-wektu sing bisa diamati

Ngrampungake masalah kasebut (2) mbutuhake jaringan kanthi prasarana "pemikiran" sing fleksibel sing bakal ngarahake energi ing ngendi wae sing dibutuhake. Kaputusan kuwi kothak energi pinter - kothak daya pinter.

2. Tantangan ngadhepi pasar energi

Umumé, kothak cerdas minangka sistem tenaga sing kanthi cerdas nggabungake aktivitas kabeh peserta ing proses produksi, transmisi, distribusi lan panggunaan supaya bisa nyedhiyakake listrik kanthi ekonomi, lestari lan aman (3).

Premis utama yaiku sambungan antarane kabeh peserta ing pasar energi. Jaringan kasebut nyambungake pembangkit listrik, gedhe lan cilik, lan konsumen energi ing siji struktur. Bisa ana lan fungsi amarga rong unsur: otomatisasi sing dibangun ing sensor canggih lan sistem ICT.

Cukup: kothak pinter "ngerti" ing ngendi lan kapan kabutuhan energi lan pasokan paling gedhe muncul, lan bisa ngarahake energi keluwihan menyang papan sing paling dibutuhake. Akibaté, jaringan kasebut bisa nambah efisiensi, linuwih lan keamanan rantai pasokan energi.

3. Smart grid - skema dhasar

4. Telung wilayah saka kothak pinter, gol lan keuntungan njedhul saka wong-wong mau

Jaringan pinter ngidini sampeyan mbatalake maca meter listrik, ngawasi status resepsi lan jaringan, uga profil resepsi energi, ngenali konsumsi energi ilegal, gangguan ing meter lan mundhut energi, pedhot / nyambungake panampa kanthi jarak jauh, ngalih tarif, arsip lan tagihan kanggo nilai maca lan aktivitas liyane (4).

Iku angel kanggo nemtokake kabutuhan listrik kanthi akurat, mula biasane sistem kasebut kudu nggunakake cadangan panas sing diarani. Panggunaan generasi mbagekke (ndeleng Glosarium Smart Grid) ing kombinasi karo Smart Grid Ngartekno bisa nyuda perlu kanggo njaga cadangan gedhe kanthi operasional.

Tihang kothak pinter ana sistem pangukuran ekstensif, akuntansi cerdas (5). Iki kalebu sistem telekomunikasi sing ngirim data pangukuran menyang titik keputusan, uga informasi cerdas, ramalan lan algoritma nggawe keputusan.

Instalasi pilot pisanan sistem pangukuran "pinter" wis dibangun, nyakup saben kutha utawa komune. Thanks kanggo wong-wong mau, sampeyan bisa, antara liya, ngenalake gaji saben jam kanggo klien individu. Iki tegese ing wektu tartamtu dina, rega listrik kanggo konsumen siji bakal luwih murah, supaya iku worth nguripake, contone, mesin ngumbah.

Miturut sawetara ilmuwan, kayata klompok peneliti saka Institut Max Planck Jerman ing Göttingen sing dipimpin dening Mark Timm, mayuta-yuta meter pinter ing mangsa ngarep bisa nggawe otonom kanthi lengkap. jaringan ngatur dhewe, desentralisasi kaya Internet, lan aman amarga tahan kanggo serangan sing katon ing sistem terpusat.

Kekuwatan saka pluralitas

Sumber listrik sing bisa dianyari Amarga kapasitas unit cilik (RES) disebarake sumber. Sing terakhir kalebu sumber kanthi kapasitas unit kurang saka 50-100 MW, dipasang ing cedhak karo konsumen energi pungkasan.

Nanging, ing praktik, watesan kanggo sumber sing dianggep minangka sumber sing disebarake beda-beda gumantung saka negara menyang negara, contone, ing Swedia yaiku 1,5 MW, ing Selandia Baru 5 MW, ing AS 5 MW, ing Inggris 100 MW. .

Kanthi jumlah sumber sing cukup akeh sing kasebar ing area cilik sistem tenaga lan amarga kesempatan sing diwenehake kothak pinter, dadi bisa lan duwe bathi kanggo nggabungake sumber kasebut dadi siji sistem sing dikontrol dening operator, nggawe "pembangkit listrik virtual".

Tujuane yaiku kanggo konsentrasi generasi sing disebar dadi siji sistem sing nyambung kanthi logis, nambah efisiensi teknis lan ekonomi produksi listrik. Generasi sing disebarake sing cedhak karo konsumen energi uga bisa nggunakake sumber bahan bakar lokal, kalebu biofuel lan energi terbarukan, lan uga sampah kotamadya.

Pembangkit listrik virtual nyambungake macem-macem sumber daya lokal ing wilayah tartamtu (hidro, angin, pembangkit listrik fotovoltaik, turbin siklus gabungan, generator sing digerakake mesin, lsp.) lan panyimpenan energi (tangki banyu, baterei) sing dikontrol saka jarak jauh dening jaringan IT ekstensif sistem.

Fungsi penting ing nggawe pembangkit listrik virtual kudu dimainake dening piranti panyimpenan energi, sing ngidini nyetel listrik kanggo owah-owahan saben dina ing dikarepake konsumen. Biasane reservoir kuwi baterei utawa supercapacitors; stasiun panyimpenan pompa bisa muter peran padha.

Wilayah sing imbang kanthi energik, mbentuk pembangkit listrik virtual, bisa dipisahake saka jaringan listrik nggunakake switch modern. Saklar kasebut nglindhungi, nindakake pangukuran lan nyinkronake sistem karo jaringan.

Jagad tambah pinter

W kothak pinter saiki nandur modhal dening kabeh perusahaan energi paling gedhe ing donya. Ing Eropah, contone, EDF (Prancis), RWE (Jerman), Iberdrola (Spanyol) lan British Gas (Inggris).

6. Smart grid nggabungke sumber tradisional lan dianyari

Unsur penting saka jinis sistem iki yaiku jaringan distribusi telekomunikasi, sing nyedhiyakake transmisi IP rong arah sing bisa dipercaya antarane sistem aplikasi pusat lan meter listrik cerdas sing dumunung langsung ing mburi sistem tenaga, ing konsumen pungkasan.

Saiki, jaringan telekomunikasi paling gedhe ing donya kanggo kabutuhan Smart Grid saka operator energi paling gedhe ing negarane - kayata LightSquared (USA) utawa EnergyAustralia (Australia) - diprodhuksi nggunakake teknologi nirkabel Wimax.

Kajaba iku, sistem AMI (Infrastruktur Metering Lanjut) pisanan lan paling gedhe ing Polandia, sing minangka bagean integral saka jaringan cerdas Energa Operator SA, kalebu panggunaan sistem Wimax kanggo transmisi data.

Kauntungan penting saka solusi Wimax ing hubungane karo teknologi liyane sing digunakake ing sektor energi kanggo transmisi data, kayata PLC, yaiku ora perlu mateni kabeh bagean saluran listrik yen ana darurat.

7. Piramida energi ing Eropah

Pamrentah China wis ngembangake rencana jangka panjang sing gedhe kanggo nandur modal ing sistem banyu, nganyarke lan nggedhekake jaringan transmisi lan infrastruktur ing wilayah deso, lan kothak pinter. Perusahaan Grid Negara China ngrancang kanggo ngenalake ing taun 2030.

Federasi Industri Listrik Jepang ngrancang ngembangake jaringan cerdas tenaga surya ing taun 2020 kanthi dhukungan pemerintah. Saiki, program negara kanggo nguji energi elektronik kanggo jaringan cerdas lagi ditindakake ing Jerman.

"Kotak super" energi bakal digawe ing negara-negara Uni Eropa, ing ngendi energi sing bisa dianyari bakal disebarake, utamane saka peternakan angin. Ora kaya jaringan tradisional, bakal adhedhasar ora bolak-balik, nanging ing arus listrik langsung (DC).

Dana Eropa mbiayai program riset lan pelatihan sing gegandhengan karo proyek MEDOW, sing nggabungake universitas lan perwakilan industri energi. MEDOW minangka singkatan saka jeneng Inggris "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".

Program latihan kasebut dijadwalake nganti Maret 2017. cipta jaringan energi dianyari ing skala kontinental lan sambungan efisien menyang jaringan sing ana (6) ndadekake pangertèn amarga karakteristik spesifik energi sing bisa dianyari, sing ditondoi kanthi surplus utawa kekurangan kapasitas sacara periodik.

Program Smart Peninsula sing beroperasi ing Semenanjung Hel dikenal ing industri energi Polandia. Ing kene Energa wis ngetrapake sistem maca remot uji coba pisanan ing negara kasebut lan duwe infrastruktur teknis sing cocog kanggo proyek kasebut, sing bakal ditingkatake maneh.

Panggonan iki ora dipilih dening kasempatan. Wilayah iki ditondoi dening fluktuasi dhuwur ing konsumsi energi (konsumsi dhuwur ing mangsa panas, luwih kurang ing mangsa), sing nggawe tantangan tambahan kanggo insinyur energi.

Sistem sing diimplementasikake kudu ditondoi ora mung kanthi keandalan sing dhuwur, nanging uga kanthi keluwesan ing layanan pelanggan, supaya bisa ngoptimalake konsumsi energi, ngganti tarif listrik lan nggunakake sumber energi alternatif sing muncul (panel fotovoltaik, turbin angin cilik, lan liya-liyane).

Bubar, informasi uga katon yen Polskie Sieci Energetyczne pengin nyimpen energi ing baterei kuat kanthi kapasitas paling sethithik 2 MW. Operator kasebut ngrancang mbangun fasilitas panyimpenan energi ing Polandia sing bakal ndhukung jaringan listrik kanthi njamin kesinambungan pasokan nalika sumber energi sing bisa dianyari (RES) mandheg amarga ora ana angin utawa sawise peteng. Listrik saka gudang banjur menyang jaringan.

Tes solusi kasebut bisa diwiwiti sajrone rong taun. Miturut informasi ora resmi, Jepang saka Hitachi nawakake PSE kanggo nyoba wadhah baterei sing kuat. Baterei litium-ion kasebut bisa menehi daya 1 MW.

Gudang uga bisa nyuda kabutuhan ngembangake pembangkit listrik konvensional ing mangsa ngarep. Peternakan angin, sing ditondoi dening variasi dhuwur ing output daya (gumantung ing kondisi meteorologi), meksa industri tenaga tradisional kanggo njaga cadangan daya supaya kincir angin bisa diganti utawa ditambah ing sembarang wektu karo output daya suda.

Operator ing saindenging Eropa nandur modal ing panyimpenan energi. Bubar, Inggris ngluncurake instalasi paling gedhe saka jinis iki ing bawana kita. Fasilitas ing Leighton Buzzard cedhak London bisa nyimpen nganti 10 MWh energi lan ngirim daya 6 MW.

Ing mburine ana S&C Electric, Samsung, uga UK Power Networks lan Younicos. Ing September 2014, perusahaan terakhir mbangun panyimpenan energi komersial pisanan ing Eropa. Iki diluncurake ing Schwerin, Jerman lan nduweni kapasitas 5 MW.

Dokumen "Smart Grid Projects Outlook 2014" ngemot 459 proyek sing ditindakake wiwit 2002, ing ngendi panggunaan teknologi anyar, kemampuan ICT (teleinformation) nyumbang kanggo nggawe "kotak cerdas".

Sampeyan kudu nyatet sing proyèk padha dijupuk menyang akun kang paling siji EU Anggota Negara melu (minangka partner) (7). Iki ndadekake jumlah negara sing dicakup ing laporan kasebut dadi 47.

Nganti saiki, 3,15 milyar euro wis dialokasikan kanggo proyek kasebut, sanajan 48 persen durung rampung. Proyek R&D saiki nganggo 830 yuta euro, dene tes lan implementasine biaya 2,32 milyar euro.

Antarane wong-wong mau, per kapita, Denmark nandur modal paling. Prancis lan Inggris, ing sisih liya, duwe proyek anggaran paling dhuwur, rata-rata € 5 yuta saben proyek.

Dibandhingake karo negara-negara kasebut, negara-negara ing Eropa Timur luwih ala. Miturut laporan kasebut, mung ngasilake 1 persen saka total anggaran kabeh proyek kasebut. Miturut jumlah proyek sing ditindakake, limang paling dhuwur yaiku: Jerman, Denmark, Italia, Spanyol lan Prancis. Polandia njupuk posisi 18 ing peringkat.

Swiss ndhisiki kita, banjur Irlandia. Ing slogan kothak cerdas, solusi ambisius, meh revolusioner ditindakake ing pirang-pirang papan ing saindenging jagad. rencana kanggo modernisasi sistem daya.

Salah sawijining conto sing paling apik yaiku Proyek Infrastruktur Smart Ontario (2030), sing wis disiapake ing taun-taun pungkasan lan samesthine bakal tahan nganti 8 taun.

8. Rencana kanggo masang Smart Grid ing provinsi Kanada Ontario.

Virus energi?

Nanging, yen jaringan energi dadi kaya Internet, sampeyan kudu nganggep manawa bisa ngadhepi ancaman sing padha karo jaringan komputer modern.

9. Robot dirancang kanggo bisa ing jaringan energi

F-Secure Laboratories bubar ngelingake ancaman kompleks anyar kanggo sistem layanan industri, kalebu jaringan listrik. Iki diarani Havex lan nggunakake teknik anyar sing canggih banget kanggo nginfeksi komputer.

Havex duwe rong komponen utama. Sing pisanan yaiku piranti lunak Trojan, sing digunakake kanggo ngontrol sistem sing diserang saka jarak jauh. Unsur kapindho yaiku server PHP.

Jaran Trojan dipasang dening panyerang menyang piranti lunak APCS/SCADA sing tanggung jawab kanggo ngawasi kemajuan proses teknologi lan produksi. Korban ngundhuh program kasebut saka situs khusus, ora ngerti ancaman kasebut.

Korban Havex utamane institusi lan perusahaan Eropa sing melu solusi industri. Bagéyan saka kode Havex nyaranake manawa para pangripta, saliyane pengin nyolong data babagan proses produksi, uga bisa mengaruhi dalane.

10. Wilayah saka kothak pinter

Penulis malware iki utamane kasengsem ing jaringan energi. Bisa uga unsur mangsa sistem daya pinter robot uga bakal.

Bubar, peneliti ing Michigan Tech University ngembangake model robot (9) sing ngirim energi menyang panggonan sing kena pemadaman listrik, kayata sing disebabake dening bencana alam.

Mesin jinis iki bisa, umpamane, mulihake daya menyang infrastruktur telekomunikasi (menara lan stasiun pangkalan) supaya bisa nindakake operasi nylametake kanthi luwih efisien. Robot otonom, dheweke dhewe milih dalan sing paling apik kanggo tujuane.

Bisa uga ana baterei ing papan utawa panel surya. Padha bisa feed saben liyane. Makna lan fungsi kothak pinter ngluwihi energi (10).

Infrastruktur sing digawe kanthi cara iki bisa digunakake kanggo nggawe urip cerdas seluler anyar ing mangsa ngarep, adhedhasar teknologi canggih. Nganti saiki, kita mung bisa mbayangno kaluwihan (nanging uga kekurangan) saka solusi jinis iki.