Od poznega 19. stoletja so sistemi za distribucijo električne energije (pogosto imenovani omrežja) glavni vir električne energije na svetu.Ko so ta omrežja ustvarjena, delujejo povsem preprosto – proizvajajo elektriko in jo pošiljajo v domove, zgradbe in povsod, kjer je elektrika potrebna.
Ker pa se povpraševanje po električni energiji povečuje, je potrebno učinkovitejše omrežje.Sodobni sistemi za distribucijo električne energije »pametnega omrežja«, ki se zdaj uporabljajo po vsem svetu, se opirajo na najsodobnejšo tehnologijo za optimizacijo učinkovitosti.Ta dokument raziskuje definicijo pametnega omrežja in ključne tehnologije, ki ga naredijo pametnega.
Kaj jetehnologija pametnega omrežja?
Pametno omrežje je infrastruktura za distribucijo električne energije, ki zagotavlja dvosmerno komunikacijo med ponudniki komunalnih storitev in strankami.Digitalne tehnologije, ki omogočajo tehnologije pametnih omrežij, vključujejo senzorje moči/toka, krmilne naprave, podatkovne centre in pametne števce.
Nekatera pametna omrežja so pametnejša od drugih.Številne države so veliko truda usmerile v pretvorbo zastarelih distribucijskih omrežij v pametna omrežja, vendar je preobrazba zapletena in bo trajala leta ali celo desetletja.
Primeri tehnologij pametnih omrežij in komponent pametnih omrežij
Pametni števci – Pametni števci so prvi korak pri izgradnji pametnega omrežja.Pametni števci strankam in proizvajalcem komunalnih storitev zagotavljajo podatke o porabi energije na mestu uporabe.Zagotavljajo informacije o porabi energije in stroških, da opozorijo uporabnike na zmanjšanje izgube energije in pomagajo ponudnikom optimizirati distribucijske obremenitve po omrežju.Pametni števci so na splošno sestavljeni iz treh glavnih podsistemov: napajalni sistem za merjenje porabe energije, mikrokrmilnik za upravljanje tehnologije znotraj pametnega števca in komunikacijski sistem za pošiljanje in prejemanje podatkov o porabi/ukazih energije.Poleg tega imajo lahko nekateri pametni števci rezervno napajanje (ko glavni distribucijski vod ne deluje) in module GSM za natančno določanje lokacije števca za varnostne namene.
Globalne naložbe v pametne števce so se v zadnjem desetletju podvojile.Leta 2014 je svetovna letna naložba v pametne števce znašala 11 milijonov dolarjev.Po podatkih Statista globalne naložbe v pametne števce dosežejo 21 milijonov dolarjev do leta 2019, ob upoštevanju povečanja učinkovitosti sistema zaradi uvedbe pametnih števcev.
Pametna stikala za nadzor obremenitve in razdelilne stikalne plošče – Čeprav lahko pametni števci zagotavljajo podatke v realnem času ponudnikom komunalnih storitev, ne nadzorujejo samodejno distribucije energije.Za optimizacijo distribucije električne energije v obdobjih največje porabe ali na določenih območjih, električna podjetja uporabljajo naprave za upravljanje porabe energije, kot so inteligentna stikala za nadzor obremenitve in stikalne plošče.Ta tehnologija prihrani znatne količine energije z zmanjšanjem nepotrebne distribucije ali samodejnim upravljanjem obremenitev, ki so presegle dovoljene časovne omejitve uporabe.Za optimizacijo distribucije električne energije v obdobjih največje porabe ali na določenih območjih, električna podjetja uporabljajo naprave za upravljanje porabe energije, kot so inteligentna stikala za nadzor obremenitve in stikalne plošče.Ta tehnologija prihrani znatne količine energije z zmanjšanjem nepotrebne distribucije ali samodejnim upravljanjem obremenitev, ki so presegle dovoljene časovne omejitve uporabe.
Na primer, mesto Wadsworth v Ohiu uporablja električni distribucijski sistem, zgrajen leta 1916. Mesto Wadsworth je sodelovalo z Itron, proizvajalcemPametna stikala za nadzor obremenitve(SLCS), da bi zmanjšali porabo električne energije v sistemu za 5.300 megavatnih ur z namestitvijo SLCS v domovih za kroženje kompresorjev klimatskih naprav v obdobjih največje porabe električne energije.Avtomatizacija elektroenergetskega sistema – avtomatizacijo elektroenergetskega sistema omogoča tehnologija pametnih omrežij z uporabo najsodobnejše IT infrastrukture za nadzor vsakega člena v distribucijski verigi.Avtomatizirani elektroenergetski sistemi na primer uporabljajo inteligentne sisteme za zbiranje podatkov (podobne tistim pri pametnih števcih), sisteme za nadzor moči (kot so pametna stikala za nadzor obremenitve), analitična orodja, računalniške sisteme in algoritme elektroenergetskega sistema.Kombinacija teh ključnih komponent omogoča, da se omrežje (ali več omrežij) samodejno prilagodi in optimizira z omejeno potrebno človeško interakcijo.
Implementacija pametnega omrežja
Ko bodo v pametnem omrežju implementirane digitalne, dvosmerne komunikacijske in avtomatizacijske tehnologije, bodo številne infrastrukturne spremembe povečale učinkovitost omrežja.Implementacija pametnega omrežja je omogočila naslednje infrastrukturne spremembe:
1.Decentralizirana proizvodnja energije
Ker lahko pametno omrežje nenehno spremlja in nadzoruje distribucijo energije, ni več potrebe po eni sami veliki elektrarni za proizvodnjo električne energije.Namesto tega lahko elektriko proizvajajo številne decentralizirane elektrarne, kot so vetrne turbine, sončne elektrarne, stanovanjske fotovoltaične sončne plošče, jezovi za majhne hidroelektrarne itd.
2.Razdrobljen trg
Infrastruktura pametnega omrežja podpira tudi povezavo več omrežij kot sredstvo za inteligentno delitev energije v tradicionalnih centraliziranih sistemih.Na primer, v preteklosti so imele občine ločene proizvodne obrate, ki niso bili povezani s sosednjimi občinami.Z uvedbo infrastrukture pametnega omrežja lahko občine prispevajo k načrtu skupne proizvodnje za odpravo proizvodne odvisnosti v primeru izpada električne energije.
3.Prenos majhnega obsega
Eden največjih energetskih izgub v omrežju je distribucija energije na velike razdalje.Glede na to, da pametna omrežja decentralizirajo proizvodnjo in trge, se neto distribucijska razdalja znotraj pametnega omrežja bistveno zmanjša, s čimer se zmanjšajo distribucijski odpadki.Predstavljajte si na primer majhno skupnostno sončno elektrarno, ki ustvari 100 % dnevnih potreb skupnosti po električni energiji, le 1 km stran.Brez lokalne sončne elektrarne bo skupnost morda morala pridobivati energijo iz večje elektrarne, oddaljene 100 kilometrov.Izgube energije, opažene med prenosom iz oddaljenih elektrarn, so lahko stokrat večje od izgub pri prenosu, opaženih iz lokalnih sončnih elektrarn.
4.Dvosmerna distribucija
V primeru lokalnih sončnih elektrarn lahko pride do situacije, ko lahko sončna elektrarna proizvede več energije, kot je porabi skupnost, in tako ustvari presežek energije.Ta odvečna energija se lahko nato porazdeli v pametno omrežje, kar pomaga zmanjšati povpraševanje iz oddaljenih elektrarn.
V tem primeru teče energija iz sončne elektrarne v glavno omrežje zunaj skupnosti podnevi, ko pa je sončna elektrarna neaktivna, energija teče iz glavnega omrežja v to skupnost.Ta dvosmerni pretok energije je mogoče spremljati in optimizirati z algoritmi za distribucijo moči, da se zagotovi najmanjša poraba energije kadar koli med uporabo.
V infrastrukturi pametnega omrežja z dvosmerno distribucijo in decentraliziranimi mejami omrežja lahko uporabniki delujejo kot mikrogeneratorji.Na primer, posamezne domove je mogoče opremiti s samostojnimi fotovoltaičnimi solarnimi sistemi, ki med uporabo proizvajajo električno energijo.Če stanovanjski fotonapetostni sistem ustvari presežek energije, se lahko ta energija dostavi v večje omrežje, kar dodatno zmanjša potrebo po velikih centraliziranih elektrarnah.
Pomen pametnega omrežja
Na makroekonomski ravni so pametna omrežja ključnega pomena za zmanjšanje porabe električne energije.Številni lokalni ponudniki komunalnih storitev in vlade ponujajo velikodušne in agresivne ukrepe za sodelovanje pri uvajanju pametnih omrežij, ker je to finančno in okoljsko koristno.S sprejetjem pametnega omrežja je mogoče proizvodnjo energije decentralizirati, s čimer se odpravi nevarnost izpadov električne energije, zmanjšajo se stroški obratovanja elektroenergetskega sistema in odpravi nepotrebna poraba energije.
Čas objave: 15. marca 2023