З канца 19-га стагоддзя сістэмы размеркавання электраэнергіі (часта іх называюць сеткамі) былі асноўнай крыніцай электраэнергіі ў свеце.Калі гэтыя сеткі створаны, яны працуюць даволі проста - выпрацоўваюць электрычнасць і адпраўляюць яе ў дамы, будынкі і ўсюды, дзе ёсць патрэба ў электрычнасці.
Але па меры росту попыту на электраэнергію патрабуецца больш эфектыўная сетка.Сучасныя сістэмы размеркавання электраэнергіі «разумнай сеткі», якія цяпер выкарыстоўваюцца ва ўсім свеце, абапіраюцца на самыя сучасныя тэхналогіі для аптымізацыі эфектыўнасці.У гэтым артыкуле даследуецца вызначэнне разумнай сеткі і асноўныя тэхналогіі, якія робяць яе разумнай.
Разумная сетка - гэта інфраструктура размеркавання электраэнергіі, якая забяспечвае двухбаковую сувязь паміж пастаўшчыкамі камунальных паслуг і кліентамі.Лічбавыя тэхналогіі, якія дазваляюць выкарыстоўваць тэхналогіі смарт-сеткі, ўключаюць датчыкі магутнасці/току, прылады кіравання, цэнтры апрацоўкі дадзеных і разумныя лічыльнікі.
Некаторыя разумныя сеткі разумнейшыя за іншыя.Многія краіны засяродзілі шмат намаганняў на пераўтварэнні састарэлых размеркавальных сетак у разумныя сеткі, але трансфармацыя складаная і зойме гады ці нават дзесяцігоддзі.
Прыклады тэхналогій разумнай сеткі і кампанентаў разумнай сеткі
Разумныя лічыльнікі - разумныя лічыльнікі - гэта першы крок у стварэнні разумнай сеткі.Разумныя лічыльнікі прадастаўляюць кліентам і вытворцам камунальных паслуг дадзеныя аб спажыванні энергіі ў месцы выкарыстання.Яны прадастаўляюць інфармацыю аб спажыванні энергіі і выдатках, каб папярэдзіць карыстальнікаў аб скарачэнні марнавання энергіі і дапамагчы пастаўшчыкам аптымізаваць размеркавальныя нагрузкі па сетцы.Разумныя лічыльнікі звычайна складаюцца з трох асноўных падсістэм: сістэмы харчавання для вымярэння энергаспажывання, мікракантролера для кіравання тэхналогіяй у разумным лічыльніку і сістэмы сувязі для адпраўкі і атрымання дадзеных аб спажыванні энергіі/камандаў.Акрамя таго, некаторыя разумныя лічыльнікі могуць мець рэзервовае сілкаванне (калі асноўная размеркавальная лінія не працуе) і модулі GSM для дакладнага вызначэння месцазнаходжання лічыльніка ў мэтах бяспекі.
За апошняе дзесяцігоддзе сусветныя інвестыцыі ў разумныя лічыльнікі падвоіліся.У 2014 годзе сусветныя гадавыя інвестыцыі ў разумныя лічыльнікі склалі 11 мільёнаў долараў.Па дадзеных Statista, сусветныя інвестыцыі ў разумныя лічыльнікі дасягнуць 21 мільёна долараў да 2019 года з улікам павышэння эфектыўнасці сістэмы ад укаранення разумных лічыльнікаў.
Разумныя выключальнікі кантролю нагрузкі і размеркавальныя шчыты – у той час як разумныя лічыльнікі могуць прадастаўляць дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу пастаўшчыкам камунальных паслуг, яны не кантралююць аўтаматычна размеркаванне энергіі.Каб аптымізаваць размеркаванне электраэнергіі ў перыяды пікавага выкарыстання або ў пэўных раёнах, электраэнергетычныя службы выкарыстоўваюць прылады кіравання энергаспажываннем, такія як інтэлектуальныя выключальнікі кіравання нагрузкай і размеркавальныя шчыты.Гэтая тэхналогія эканоміць значную колькасць энергіі за кошт памяншэння непатрэбнага размеркавання або аўтаматычнага кіравання нагрузкамі, якія перавысілі дапушчальны час выкарыстання.Каб аптымізаваць размеркаванне электраэнергіі ў перыяды пікавага выкарыстання або ў пэўных раёнах, электраэнергетычныя службы выкарыстоўваюць прылады кіравання энергаспажываннем, такія як інтэлектуальныя выключальнікі кіравання нагрузкай і размеркавальныя шчыты.Гэтая тэхналогія эканоміць значную колькасць энергіі за кошт памяншэння непатрэбнага размеркавання або аўтаматычнага кіравання нагрузкамі, якія перавысілі дапушчальны час выкарыстання.
Напрыклад, у горадзе Уодсварт, штат Агаё, выкарыстоўваецца сістэма размеркавання электраэнергіі, пабудаваная ў 1916 г. Горад Уодсворт супрацоўнічае з Itron, вытворцамРазумныя пераключальнікі кіравання нагрузкай(SLCS), каб скараціць выкарыстанне электраэнергіі ў сістэме на 5300 мегават-гадзін, усталяваўшы SLCS у дамах для ўключэння кампрэсараў кандыцыянера ў перыяды пікавага спажывання электраэнергіі.Аўтаматызацыя энергасістэмы – Аўтаматызацыя энергасістэмы забяспечваецца тэхналогіяй смарт-сеткі з выкарыстаннем сучаснай ІТ-інфраструктуры для кантролю кожнага звяна ў ланцугу размеркавання.Напрыклад, у аўтаматызаваных сістэмах электразабеспячэння выкарыстоўваюцца інтэлектуальныя сістэмы збору даных (аналагічныя сістэмам інтэлектуальных лічыльнікаў), сістэмы кіравання магутнасцю (напрыклад, разумныя перамыкачы кіравання нагрузкай), аналітычныя інструменты, вылічальныя сістэмы і алгарытмы энергасістэм.Спалучэнне гэтых ключавых кампанентаў дазваляе сетцы (або некалькім сеткам) аўтаматычна наладжваць і аптымізаваць сябе з абмежаваным узаемадзеяннем чалавека.
Укараненне Smart Grid
Калі лічбавая двухбаковая сувязь і тэхналогіі аўтаматызацыі будуць укаранёны ў смарт-сетку, шэраг змяненняў у інфраструктуры дазволіць максімальна павялічыць эфектыўнасць сеткі.Укараненне Smart Grid дазволіла наступныя змены інфраструктуры:
1.Дэцэнтралізаваная вытворчасць энергіі
Паколькі разумная сетка можа пастаянна кантраляваць і кантраляваць размеркаванне энергіі, больш няма неабходнасці ў адной вялікай электрастанцыі для вытворчасці электраэнергіі.Замест гэтага электраэнергію могуць вырабляць многія дэцэнтралізаваныя электрастанцыі, такія як ветраныя турбіны, сонечныя фермы, жылыя фотаэлектрычныя сонечныя панэлі, невялікія гідраэлектрастанцыі і г.д.
2.Фрагментаваны рынак
Інфраструктура разумнай сеткі таксама падтрымлівае злучэнне некалькіх сетак у якасці сродку разумнага абмену энергіяй паміж традыцыйнымі цэнтралізаванымі сістэмамі.Напрыклад, у мінулым муніцыпалітэты мелі асобныя вытворчыя магутнасці, якія не былі звязаны з суседнімі муніцыпалітэтамі.З укараненнем інфраструктуры разумнай сеткі муніцыпалітэты могуць унесці свой уклад у план сумеснай вытворчасці, каб ліквідаваць залежнасць вытворчасці ў выпадку адключэння электрычнасці.
3.Дробнамаштабная перадача
Адна з самых вялікіх страт энергіі ў сетцы - гэта размеркаванне энергіі на вялікія адлегласці.Улічваючы, што разумныя сеткі дэцэнтралізуюць вытворчасць і рынкі, чыстая адлегласць размеркавання ўнутры разумнай сеткі значна скарачаецца, такім чынам памяншаючы адходы размеркавання.Уявіце сабе, напрыклад, невялікую грамадскую сонечную ферму, якая забяспечвае 100% дзённых патрэб грамадства ў электраэнергіі, усяго ў 1 км.Без мясцовай сонечнай электрастанцыі суполцы можа спатрэбіцца атрымліваць энергію ад большай электрастанцыі ў 100 кіламетрах.Страты энергіі, якія назіраюцца падчас перадачы ад аддаленых электрастанцый, могуць быць у сто разоў большыя, чым страты пры перадачы, якія назіраюцца ад мясцовых сонечных электрастанцый.
4.Двухбаковае распаўсюджванне
У выпадку мясцовых сонечных электрастанцый можа ўзнікнуць сітуацыя, калі сонечная ферма можа вырабляць больш энергіі, чым спажывае супольнасць, ствараючы, такім чынам, лішак энергіі.Затым гэты лішак энергіі можа быць размеркаваны ў разумную сетку, дапамагаючы знізіць попыт з аддаленых электрастанцый.
У гэтым выпадку энергія паступае ад сонечнай фермы да асноўнай несупольнай сеткі ў дзённы час, але калі сонечная ферма неактыўная, энергія паступае ад асноўнай сеткі да гэтай суполкі.Гэты двухнакіраваны паток энергіі можна кантраляваць і аптымізаваць з дапамогай алгарытмаў размеркавання энергіі, каб гарантаваць, што найменшая колькасць энергіі марнуецца ў любы час падчас выкарыстання.
У інфраструктуры разумнай сеткі з двухнакіраваным размеркаваннем і дэцэнтралізаванымі межамі сеткі карыстальнікі могуць дзейнічаць як мікрагенератары.Напрыклад, асобныя дамы могуць быць абсталяваны аўтаномнымі фотаэлектрычнымі сонечнымі сістэмамі, якія выпрацоўваюць электрычнасць падчас выкарыстання.Калі жылая фотаэлектрычная сістэма выпрацоўвае лішак энергіі, гэтая энергія можа быць дастаўлена ў вялікую сетку, што яшчэ больш зніжае патрэбу ў буйных цэнтралізаваных электрастанцыях.
Важнасць Smart Grid
На макраэканамічным узроўні разумныя сеткі маюць вырашальнае значэнне для зніжэння спажывання электраэнергіі.Многія мясцовыя пастаўшчыкі камунальных паслуг і ўрады прапануюць шчодрыя і агрэсіўныя меры для ўдзелу ў прыняцці разумных сетак, таму што гэта выгадна ў фінансавым і экалагічным плане.Прыняўшы інтэлектуальную сетку, вытворчасць энергіі можа быць дэцэнтралізавана, такім чынам, ухіляючы рызыку адключэння электраэнергіі, зніжаючы эксплуатацыйныя выдаткі энергасістэмы і пазбаўляючы ад непатрэбных трат энергіі.
Час публікацыі: 15 сакавіка 2023 г