От края на 19-ти век електроразпределителните системи (често наричани мрежи) са основният източник на електроенергия в света.Когато тези мрежи са създадени, те работят съвсем просто – генерират електричество и го изпращат до домове, сгради и навсякъде, където има нужда от електричество.
Но тъй като търсенето на електроенергия нараства, е необходима по-ефективна мрежа.Съвременните „интелигентни” електроразпределителни системи, които сега се използват по целия свят, разчитат на най-съвременните технологии за оптимизиране на ефективността.Тази статия изследва определението за интелигентна мрежа и ключовите технологии, които я правят интелигентна.
Какво еинтелигентна мрежова технология?
Интелигентната мрежа е инфраструктура за разпределение на енергия, която осигурява двупосочна комуникация между доставчици на комунални услуги и клиенти.Цифровите технологии, които позволяват технологиите за интелигентна мрежа, включват сензори за мощност/ток, контролни устройства, центрове за данни и интелигентни измервателни уреди.
Някои интелигентни мрежи са по-умни от други.Много държави са съсредоточили много усилия върху превръщането на остарелите разпределителни мрежи в интелигентни мрежи, но трансформацията е сложна и ще отнеме години или дори десетилетия.
Примери за интелигентни мрежови технологии и интелигентни мрежови компоненти
Интелигентни измервателни уреди – Интелигентните измервателни уреди са първата стъпка в изграждането на интелигентна мрежа.Интелигентните измервателни уреди предоставят данни за потреблението на енергия в точката на използване на клиенти и производители на комунални услуги.Те предоставят информация за потреблението на енергия и разходите, за да предупредят потребителите да намалят загубата на енергия и да помогнат на доставчиците да оптимизират разпределителните товари в мрежата.Интелигентните измервателни уреди обикновено се състоят от три основни подсистеми: енергийна система за измерване на консумацията на енергия, микроконтролер за управление на технологията вътре в интелигентния измервателен уред и комуникационна система за изпращане и получаване на данни за потреблението на енергия/команди.В допълнение, някои интелигентни измервателни уреди могат да имат резервно захранване (когато главната разпределителна линия е прекъсната) и GSM модули за определяне на местоположението на измервателния уред за целите на сигурността.
Глобалните инвестиции в интелигентни измервателни уреди са се удвоили през последното десетилетие.През 2014 г. глобалната годишна инвестиция в интелигентни измервателни уреди беше 11 милиона долара.Според Statista глобалните инвестиции в интелигентни измервателни уреди достигат 21 милиона долара до 2019 г., като се вземат предвид печалбите от ефективността на системата от внедряването на интелигентни измервателни уреди.
Интелигентни превключватели за контрол на натоварването и разпределителни табла – Въпреки че интелигентните измервателни уреди могат да предоставят данни в реално време на доставчиците на комунални услуги, те не контролират автоматично разпределението на енергията.За да оптимизират разпределението на мощността по време на периоди на пикова употреба или в определени зони, електрическите компании използват устройства за управление на мощността, като интелигентни превключватели за контрол на натоварването и разпределителни табла.Тази технология спестява значителни количества енергия чрез намаляване на ненужното разпределение или автоматично управление на товари, които са надхвърлили допустимите времеви ограничения за използване.За да оптимизират разпределението на мощността по време на периоди на пикова употреба или в определени зони, електрическите компании използват устройства за управление на мощността, като интелигентни превключватели за контрол на натоварването и разпределителни табла.Тази технология спестява значителни количества енергия чрез намаляване на ненужното разпределение или автоматично управление на товари, които са надхвърлили допустимите времеви ограничения за използване.
Например град Уодсуърт, Охайо, използва електрическа разпределителна система, построена през 1916 г. Град Уодсуърт си партнира с Itron, производител наИнтелигентни превключватели за контрол на натоварването(SLCS), за да се намали потреблението на електроенергия в системата с 5300 мегаватчаса чрез инсталиране на SLCS в домовете за включване на компресори на климатици по време на периоди на пиково потребление на електроенергия.Автоматизация на енергийната система – Автоматизацията на енергийната система е активирана от интелигентна мрежова технология, използваща най-съвременна ИТ инфраструктура за контрол на всяко звено в разпределителната верига.Например автоматизираните енергийни системи използват интелигентни системи за събиране на данни (подобни на тези на интелигентните измервателни уреди), системи за контрол на мощността (като интелигентни превключватели за контрол на натоварването), аналитични инструменти, изчислителни системи и алгоритми на енергийната система.Комбинацията от тези ключови компоненти позволява на мрежата (или множество мрежи) автоматично да се настройва и оптимизира с необходимото ограничено човешко взаимодействие.
Внедряване на интелигентна мрежа
Когато в интелигентната мрежа се внедрят технологии за цифрова, двупосочна комуникация и автоматизация, редица инфраструктурни промени ще увеличат максимално ефективността на мрежата.Внедряването на Smart Grid даде възможност за следните инфраструктурни промени:
1.Децентрализирано производство на енергия
Тъй като интелигентната мрежа може непрекъснато да наблюдава и контролира разпределението на енергия, вече няма нужда от една-единствена голяма електроцентрала за производство на електроенергия.Вместо това електричеството може да се произвежда от много децентрализирани електроцентрали, като вятърни турбини, слънчеви ферми, жилищни фотоволтаични слънчеви панели, малки водноелектрически язовири и др.
2.Фрагментиран пазар
Интелигентната мрежова инфраструктура също така поддържа свързването на множество мрежи като средство за интелигентно споделяне на енергия в традиционните централизирани системи.Например в миналото общините са имали отделни производствени мощности, които не са били свързани със съседни общини.С внедряването на интелигентна мрежова инфраструктура общините могат да допринесат за споделен производствен план, за да премахнат производствената зависимост в случай на прекъсване на захранването.
3.Предаване в малък мащаб
Едно от най-големите енергийни загуби в мрежата е разпределението на енергия на големи разстояния.Като се има предвид, че интелигентните мрежи децентрализират производството и пазарите, нетното дистрибуторско разстояние в рамките на интелигентната мрежа е значително намалено, като по този начин се намаляват отпадъците от дистрибуция.Представете си например малка обществена соларна ферма, която генерира 100% от дневните нужди на общността от електроенергия, само на 1 км.Без местна слънчева ферма общността може да се наложи да получава енергия от по-голяма електроцентрала на 100 километра.Загубите на енергия, наблюдавани по време на преноса от отдалечени електроцентрали, може да са сто пъти по-големи от загубите при пренос, наблюдавани от местни слънчеви ферми.
4.Двупосочно разпределение
В случай на местни слънчеви ферми може да има ситуация, при която слънчевата ферма може да генерира повече енергия, отколкото общността консумира, като по този начин създава енергиен излишък.Тази излишна енергия може след това да бъде разпределена в интелигентната мрежа, което помага да се намали търсенето от отдалечени електроцентрали.
В този случай енергията тече от слънчевата ферма към основната мрежа извън общността през деня, но когато слънчевата ферма е неактивна, енергията тече от основната мрежа към тази общност.Този двупосочен енергиен поток може да се наблюдава и оптимизира чрез алгоритми за разпределение на мощността, за да се гарантира, че се губи най-малко количество енергия по всяко време по време на употреба.
В интелигентна мрежова инфраструктура с двупосочно разпределение и децентрализирани граници на мрежата потребителите могат да действат като микрогенератори.Например отделни домове могат да бъдат оборудвани със самостоятелни фотоволтаични соларни системи, които генерират електричество, когато се използват.Ако жилищната фотоволтаична система генерира излишна енергия, тази енергия може да бъде доставена към по-голямата мрежа, което допълнително намалява необходимостта от големи централизирани електроцентрали.
Значението на интелигентната мрежа
На макроикономическо ниво интелигентните мрежи са от решаващо значение за намаляване на потреблението на електроенергия.Много местни доставчици на комунални услуги и правителства предлагат щедри и агресивни мерки за участие в приемането на интелигентни мрежи, защото това е финансово и екологично полезно.Чрез приемането на интелигентна мрежа производството на енергия може да бъде децентрализирано, като по този начин се елиминира рискът от спиране на тока, намаляват се оперативните разходи на електроенергийната система и се елиминира ненужното разхищение на енергия.
Време на публикуване: 15 март 2023 г