Smart Energy Grids
Глобалдык энергияга болгон суроо-талап жылына болжол менен 2,2 пайызга өсөт. Бул 20 петаватт сааттан ашык дүйнөлүк энергия керектөө 2030-жылы 33 певатт саатка чейин көбөйөт дегенди билдирет. Ошону менен бирге энергияны мурдагыдан да натыйжалуу пайдаланууга басым жасалып жатат.
1. Акылдуу тармактагы авто
Башка божомолдор боюнча, транспорт 2050-жылга карата электр энергиясына болгон суроо-талаптын 10 пайыздан ашыгын керектейт, бул негизинен электр жана гибриддик унаалардын популярдуулугунан улам.
эгер электр унаанын аккумуляторун заряддоо туура башкарылбаса же өз алдынча иштебесе, бир эле учурда өтө көп батареялар заряддалгандыктан, эң жогорку жүктөө коркунучу бар. Автоунааларды оптималдуу убакыттарда заряддоого мүмкүндүк берүүчү чечимдердин зарылдыгы (1).
Электр энергиясы негизинен борбордук электр станцияларында өндүрүлүп, керектөөчүлөргө жогорку чыңалуудагы электр берүү линиялары жана орто жана төмөнкү вольттогу бөлүштүрүүчү тармактар аркылуу жеткирилген XNUMX-кылымдын классикалык электр системалары жаңы доордун талаптарына ылайыктуу эмес.
Акыркы жылдарда биз ошондой эле бөлүштүрүлгөн системалардын, алардын ашыкчасын рынок менен бөлүшө ала турган чакан энергия өндүрүүчүлөрдүн тез өнүгүшүн көрүүгө болот. Алар бөлүштүрүлгөн системаларда олуттуу үлүшкө ээ. кайра жаралуучу энергия булактары.
Акылдуу тармактардын глоссарийи
AMI - Advanced Metering Infrastructure дегендин кыскасы. Электр эсептегичтери менен байланышуучу, энергетикалык маалыматтарды чогултуучу жана бул маалыматтарды талдоочу приборлордун жана программалык камсыздоонун инфраструктурасын билдирет.
таралган муун - электр энергиясын көбүнчө энергиянын кайра жаралуучу же салттуу эмес булактарынан, көбүнчө жылуулук өндүрүү менен айкалыштырууда (бөлүштүрүлгөн когенерациялоо) өндүрүүчү, бөлүштүрүүчү тармактарга түздөн-түз туташтырылган же алуучунун электр системасында жайгашкан (контролдоо жана эсепке алуу приборлорунун артында) чакан генерациялоочу түзүлүштөр же объекттер тарабынан энергия өндүрүү. ). . Бөлүштүрүлгөн генерация тармактары, мисалы, просумерлер, энергетикалык кооперативдер же муниципалдык электр станцияларды камтышы мүмкүн.
акылдуу эсептегич – энергияны эсепке алуунун маалыматтарын берүүчүгө автоматтык түрдө берүү функциясына ээ жана электр энергиясын аң-сезимдүү пайдалануу үчүн көбүрөөк мүмкүнчүлүктөрдү сунуштаган аралыктан электр эсептегичи.
Микро энергия булагы – көбүнчө жеке керектөө үчүн колдонулуучу чакан электр станциясы. Микро булак чакан үй күн, гидро же шамал электр станциялары, жаратылыш газы же биогаз менен иштеген микротурбиналар, жаратылыш газы же биогаз менен иштеген кыймылдаткычтары бар агрегаттар болушу мүмкүн.
Просумер – энергияны өз керектөөлөрү үчүн, мисалы, микро булактарда өндүргөн жана пайдаланылбаган ашыкчасын бөлүштүрүү тармагына саткан аң-сезимдүү энергия керектөөчүсү.
Динамикалык көрсөткүчтөр – энергияга болгон баанын күнүмдүк өзгөрүшүн эске алуу менен тарифтер.
Байкалуучу мейкиндик-убакыт
Бул көйгөйлөрдү чечүү (2) энергияны керектүү жерге багыттай турган ийкемдүү “ойлоочу” инфраструктурасы бар тармакты талап кылат. Мындай чечим акылдуу энергия тармагы - акылдуу электр тармагы.
2. Энергетика рыногунун алдында турган кыйынчылыктар
Жалпысынан алганда, акылдуу тармак - бул электр энергиясын үнөмдүү, туруктуу жана коопсуз жол менен камсыз кылуу үчүн өндүрүү, берүү, бөлүштүрүү жана пайдалануу процесстеринин бардык катышуучуларынын иш-аракеттерин акылдуу түрдө бириктирген энергетика тутуму (3).
Анын негизги шарты – энергетикалык рыноктун бардык катышуучуларынын ортосундагы байланыш. Тармак электр станцияларын бириктирет, чоң жана кичине жана энергия керектөөчүлөр бир структурада. Ал эки элементтин аркасында бар жана иштей алат: өнүккөн сенсорлордо курулган автоматташтыруу жана МКТ системасы.
Жөнөкөй сөз менен айтканда: акылдуу тармак энергияга эң көп муктаждык жана эң көп камсыздоо кайда жана качан пайда болоорун “билет” жана ашыкча энергияны эң керектүү жерге багыттай алат. Натыйжада, мындай тармак энергия менен камсыздоо чынжырынын натыйжалуулугун, ишенимдүүлүгүн жана коопсуздугун жогорулата алат.
3. Smart grid - негизги схемасы
4. Акылдуу тармактардын үч багыты, максаттары жана алардан келип чыккан пайда
Акылдуу тармактар электр эсептегичтердин көрсөткүчтөрүн аралыктан алууга, кабыл алуунун жана түйүндүн абалына, ошондой эле энергияны кабыл алуу профилине мониторинг жүргүзүүгө, мыйзамсыз энергия керектөөнү, эсептегичтерге кийлигишүүнү жана энергиянын жоготууларын аныктоого, алуучуну дистанциялык өчүрүүгө/кошууга, тарифтерди которууга, архивге өткөрүүгө мүмкүндүк берет. окуу баалуулуктары жана башка иш-чаралар үчүн мыйзам долбоору (4).
Электр энергиясына болгон суроо-талапты так аныктоо кыйын, ошондуктан, адатта, система ысык резерв деп аталган нерсени колдонушу керек. Бөлүштүрүлгөн генерацияны (Smart Grid глоссарийсин караңыз) Smart Grid менен айкалыштырып колдонуу ири резервдерди толук кандуу иштетүү зарылдыгын олуттуу түрдө азайтышы мүмкүн.
Мамы акылдуу тармактар кеңири өлчөө системасы, акылдуу эсеп (5) бар. Ал чечим чекиттерине өлчөө маалыматтарын өткөрүп берүүчү телекоммуникациялык системаларды, ошондой эле интеллектуалдык маалыматты, болжолдоо жана чечим кабыл алуу алгоритмдерин камтыйт.
«Акылдуу» эсепке алуу системаларынын биринчи пилоттук установкалары азыртадан эле курулуп жатат, алар айрым шаарларды же коммуналарды камтыйт. Алардын жардамы менен, сиз, башка нерселер менен катар, жеке кардарлар үчүн саат сайын төлөм киргизүүгө болот. Бул күндүн белгилүү бир убакта, мисалы, бир керектөөчү үчүн электр энергиясынын баасы төмөн болот дегенди билдирет, ошондуктан, мисалы, кир жуугуч машинаны күйгүзүү керек.
Кээ бир илимпоздордун пикири боюнча, мисалы, Марк Тимм жетектеген Гёттингендеги Германиянын Макс Планк институтунун изилдөөчүлөрүнүн тобу, келечекте миллиондогон акылдуу эсептегичтер толугу менен автономияны түзө алат. өзүн өзү жөнгө салуучу тармак, Интернет сыяктуу борбордон ажыратылган жана коопсуз, анткени ал борборлоштурулган системалар дуушар болгон чабуулдарга туруктуу.
Көпчүлүктөн күч
Кайра жаралуучу электр булактары Кичинекей бирдик кубаттуулугунан улам (РЭС) булактар бөлүштүрүлөт. Акыркыларына энергиянын акыркы керектөөчүсүнө жакын орнотулган кубаттуулугу 50-100 МВттан аз булактар кирет.
Бирок, иш жүзүндө бөлүштүрүлгөн булак катары каралуучу булактын чеги өлкөдөн өлкөгө абдан өзгөрүп турат, мисалы, Швецияда 1,5 МВт, Жаңы Зеландияда 5 МВт, АКШда 5 МВт, Улуу Британияда 100 МВт. .
Булактардын жетишерлик көп саны менен энергия тутумунун кичинекей аянтына чачыраган жана алар берген мүмкүнчүлүктөрдүн аркасында акылдуу тармактар, бул булактарды оператор башкарган бир системага бириктирүү мүмкүн жана пайдалуу болуп калат, "виртуалдык электр станциясын" түзүү.
Анын максаты электр энергиясын иштеп чыгуунун техникалык-экономикалык натыйжалуулугун жогорулатуу, логикалык жактан байланышкан бир системага бөлүштүрүлгөн генерацияны топтоо болуп саналат. Энергияны керектөөчүлөргө жакын жайгашкан бөлүштүрүлгөн генерация жергиликтүү отун ресурстарын, анын ичинде биоотундарды жана кайра жаралуучу энергияны, жада калса муниципалдык таштандыларды да колдоно алат.
Виртуалдык электр станциясы белгилүү бир аймактагы көптөгөн ар кандай жергиликтүү энергия булактарын (гидро, шамал, фотоэлектр станциялары, айкалыштырылган цикл турбиналары, кыймылдаткыч менен башкарылуучу генераторлор ж. кеңири IT тармагы.системасы.
Виртуалдык электр станцияларын түзүүдөгү маанилүү функцияны электр энергиясын өндүрүүнү керектөөчүлөрдүн суроо-талабынын күнүмдүк өзгөрүшүнө ылайыкташтырууга мүмкүндүк берүүчү энергияны сактоочу түзүлүштөр аткарышы керек. Адатта, мындай резервуарлар батареялар же суперконденсаторлор болуп саналат; насостук сактоо станциялары да ушундай эле ролду ойной алат.
Виртуалдык электр станциясын түзгөн энергетикалык жактан тең салмакталган аймакты заманбап өчүргүчтөрдүн жардамы менен электр тармагынан ажыратууга болот. Мындай өчүргүч коргойт, өлчөө иштерин аткарат жана системаны тармак менен синхрондошот.
Дүйнө акылдуу болуп баратат
W акылдуу тармактар учурда дүйнөдөгү бардык ири энергетикалык компаниялар тарабынан инвестицияланган. Европада, мисалы, EDF (Франция), RWE (Германия), Iberdrola (Испания) жана British Gas (Улуу Британия).
6. Smart grid салттуу жана кайра жаралуучу булактарды бириктирет
Системанын бул түрүнүн маанилүү элементи болуп электр системасынын аягында, акыркы керектөөчүлөрдө түздөн-түз жайгашкан борбордук колдонмо системалары менен акылдуу электр эсептегичтеринин ортосунда ишенимдүү эки тараптуу IP берүүнү камсыз кылган телекоммуникациялык бөлүштүрүү тармагы саналат.
Учурда дүйнөдөгү эң ири телекоммуникациялык тармактар муктаждыктары үчүн Smart Тор LightSquared (АКШ) же EnergyAustralia (Австралия) сыяктуу өз өлкөлөрүндөгү ири энергетикалык операторлор Wimax зымсыз технологиясын колдонуу менен өндүрүлөт.
Кошумчалай кетсек, Energa Operator SAнын акылдуу тармагынын ажырагыс бөлүгү болгон Польшадагы AMI (Advanced Metering Infrastructure) системасынын биринчи жана эң ири пландалган ишке ашырылышы маалыматтарды берүү үчүн Wimax тутумун колдонууну камтыйт.
Wimax чечиминин энергетикалык сектордо маалыматтарды берүү үчүн колдонулган башка технологияларга карата маанилүү артыкчылыгы, мисалы, PLC, авария болгон учурда электр линияларынын бүтүндөй участокторун өчүрүүнүн зарылдыгы жок.
7. Европадагы энергетикалык пирамида
Кытай өкмөтү суу тутумдарына инвестиция салуу, айыл жергесинде электр өткөргүч тармактарын жана инфраструктурасын жаңыртуу жана кеңейтүү боюнча чоң узак мөөнөттүү планды иштеп чыкты. акылдуу тармактар. Кытайдын мамлекеттик электр тармактар корпорациясы аларды 2030-жылга чейин киргизүүнү пландаштырууда.
Япониянын Электр өнөр жай федерациясы өкмөттүн колдоосу менен 2020-жылга чейин күн энергиясы менен иштеген акылдуу тармакты өнүктүрүүнү пландаштырууда. Учурда Германияда смарт тармактар үчүн электрондук энергияны тестирлөө боюнча мамлекеттик программа ишке ашырылууда.
Евробиримдиктин өлкөлөрүндө энергетикалык “супер тармак” түзүлөт, ал аркылуу кайра жаралуучу энергия негизинен шамал станцияларынан бөлүштүрүлөт. Салттуу тармактардан айырмаланып, ал алмашкан эмес, түз электр тогуна (ТК) негизделет.
Европалык фонддор университеттерди жана энергетика тармагынын өкүлдөрүн бириктирген MEDOW изилдөө жана окутуу программасын каржылаган. MEDOW англисче аталышынын аббревиатурасы "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".
Окутуунун программасы 2017-жылдын март айына чейин уланат деп күтүлүүдө. Жаратуу кайра жаралуучу энергия тармактары континенталдык масштабда жана иштеп жаткан тармактарга натыйжалуу туташуу (6) мезгил-мезгили менен ашыкча же кубаттуулуктун жетишсиздиги менен мүнөздөлгөн кайра жаралуучу энергиянын өзгөчө өзгөчөлүктөрүнөн улам мааниси бар.
Хел жарым аралында иштеп жаткан Smart Peninsula программасы Польшанын энергетика тармагында жакшы белгилүү. Дал ушул жерде Энерга өлкөдөгү биринчи сыноо аралыктан окуу системаларын ишке киргизди жана долбоор үчүн тиешелүү техникалык инфраструктурага ээ, ал мындан ары да жаңыланат.
Бул жер кокустан тандалган эмес. Бул аймак энергияны керектөөнүн жогорку термелүүсү менен мүнөздөлөт (жайкысын көп керектөө, кышында алда канча азыраак), бул энергетиктерге кошумча кыйынчылыктарды жаратат.
Ишке ашырылып жаткан система жогорку ишенимдүүлүк менен гана эмес, ошондой эле электр энергиясын керектөөнү оптималдаштырууга, электр энергиясына тарифтерди өзгөртүүгө жана жаңы пайда болгон альтернативдик энергия булактарын (фотоэлектрдик панелдер, чакан шамал турбиналары ж.б.) пайдаланууга мүмкүндүк берүүчү кардарларды тейлөөнүн ийкемдүүлүгү менен мүнөздөлүшү керек.
Жакында эле Polskie Sieci Energetyczne энергияны кеминде 2 МВт кубаттуулугу бар кубаттуу батареяларда сактагысы келгени тууралуу маалымат пайда болду. Оператор Польшада энергия сактоочу жайларды курууну пландаштырууда, алар шамалдын жетишсиздигинен же караңгы киргенден кийин кайра жаралуучу энергия булактары (ЭКБ) иштебей калганда үзгүлтүксүз берүүнү камсыз кылуу аркылуу электр тармактарын колдоого алат. Андан кийин кампадагы электр энергиясы тармакка өтөт.
Чечимди сыноо эки жылдын ичинде башталышы мүмкүн. Бейрасмий маалыматтарга караганда, Хитачиден келген япондор PSE кубаттуу батарея контейнерлерин сынап көрүүнү сунуштайт. Мындай литий-иондук батарейканын бири 1 МВт кубаттуулукту жеткирүүгө жөндөмдүү.
Складдар келечекте кадимки электр станцияларын кеңейтүү зарылдыгын да азайтышы мүмкүн. Электр энергиясын өндүрүүнүн жогорку өзгөрүлмөлүүлүгү менен мүнөздөлгөн шамал электр станциялары (метеорологиялык шарттарга жараша) салттуу энергетикалык өнөр жайды электр энергиясынын запастарын кармап турууга мажбурлайт, ошондо шамал тегирмендерин каалаган убакта электр энергиясын кыскартуу менен алмаштырууга же толуктоого болот.
Европадагы операторлор энергияны сактоого инвестиция салууда. Жакында британиялыктар биздин континентте ушундай типтеги эң ири инсталляцияны ишке киргизишти. Лондондун жанындагы Лейтон Баззарддагы объект 10 МВт саатка чейин энергияны сактоого жана 6 МВт электр энергиясын берүүгө жөндөмдүү.
Анын артында S&C Electric, Samsung, ошондой эле UK Power Networks жана Younicos турат. 2014-жылдын сентябрында акыркы компания Европадагы биринчи коммерциялык энергия сактоочу жайды курган. Ал Германиянын Шверин шаарында ишке киргизилген жана кубаттуулугу 5 МВт.
“Smart Grid Projects Outlook 2014” документинде 459-жылдан бери ишке ашырылган 2002 долбоор камтылган, аларда жаңы технологияларды, МКТ (телемаалымат) мүмкүнчүлүктөрүн колдонуу “акылдуу тармакты” түзүүгө өбөлгө түзгөн.
Белгилеп кетсек, Евробиримдиктин кеминде бир мүчө-мамлекети катышкан (өнөктөш болгон) долбоорлор эске алынган (7). Муну менен отчетто камтылган өлкөлөрдүн саны 47ге жетти.
Азырынча бул долбоорлорго 3,15 миллиард евро бөлүнгөн, бирок анын 48 пайызы бүтө элек. R&D долбоорлору учурда 830 миллион еврону керектейт, ал эми тестирлөө жана ишке ашыруу 2,32 миллиард еврону түзөт.
Алардын ичинен киши башына Дания эң көп инвестиция салат. Ал эми Франция менен Улуу Британияда эң көп бюджеттик долбоорлор бар, алар ар бир долбоорго орточо 5 миллион еврону түзөт.
Бул өлкөлөргө салыштырмалуу Чыгыш Европа өлкөлөрүнүн абалы алда канча начар. Маалыматка ылайык, алар бул долбоорлордун жалпы бюджетинин 1 пайызын гана түзүшөт. Ишке ашырылган долбоорлордун саны боюнча алдыңкы бештикке Германия, Дания, Италия, Испания жана Франция кирет. Рейтингде Польша 18-орунду ээледи.
Швейцария бизден алдыда, андан кийин Ирландия. Акылдуу тармак деген ураандын астында дүйнө жүзү боюнча көптөгөн жерлерде амбициялуу, дээрлик революциялык чечимдер ишке ашырылууда. энергетика системасын модернизациялоону пландаштырууда.
Мыкты мисалдардын бири - акыркы жылдары даярдалган жана 2030 жылга чейин созула турган Онтарио акылдуу инфраструктура долбоору (8).
8. Канаданын Онтарио провинциясында Smart Gridди жайылтуу планы.
Энергетикалык вирустар?
Бирок, эгерде энергетикалык тармак Интернет сыяктуу болуп калганда, ал заманбап компьютердик тармактарда биз туш болгон коркунучтарга дуушар болушу мүмкүн экенин эске алуу керек.
9. Энергетикалык тармактарда иштөөгө арналган роботтор
F-Secure Laboratories жакында тармактык тейлөө системаларына, анын ичинде электр тармактарына жаңы комплекстүү коркунуч жөнүндө эскертти. Бул Havex деп аталат жана ал компьютерлерди жугузуу үчүн өтө өнүккөн жаңы ыкманы колдонот.
Havex эки негизги компоненти бар. Биринчиси – трояндык программалык камсыздоо, ал чабуулга кабылган системаны алыстан башкаруу үчүн колдонулат. Экинчи элемент PHP сервери болуп саналат.
Троян атын чабуулчулар технологиялык жана өндүрүштүк процесстердин жүрүшүнө мониторинг жүргүзүү үчүн жооптуу болгон APCS/SCADA программасына тиркешти. Жабырлануучулар мындай программаларды коркунучтан кабары жок атайын сайттардан жүктөп алышат.
Хавекстин курмандыктары негизинен өнөр жай чечимдерине катышкан европалык институттар жана компаниялар болгон. Havex кодексинин бир бөлүгү, анын жаратуучулары өндүрүш процесстери жөнүндө маалыматтарды уурдоону каалагандан тышкары, алардын жүрүшүнө да таасир этиши мүмкүн деп болжолдойт.
10. Акылдуу тармактардын аймактары
Бул зыяндуу программанын авторлору өзгөчө энергетикалык тармактарга кызыгышкан. Балким, келечектеги элемент акылдуу электр системасы роботтор да болот.
Жакында Мичиган Технологиялык Университетинин изилдөөчүлөрү жаратылыш кырсыктарынан улам электр жарыгы үзгүлтүккө учураган жерлерге энергия жеткирүүчү робот моделин (9) иштеп чыгышты.
Мындай типтеги машиналар, мисалы, куткаруу иштерин натыйжалуу жүргүзүү үчүн телекоммуникация инфраструктурасына (мунаралар жана базалык станциялар) электр энергиясын калыбына келтире алат. Роботтор автономдуу, алар көздөгөнүнө эң жакшы жолду өздөрү тандашат.
Алардын бортунда батареялар же күн батареялары болушу мүмкүн. Алар бири-бирин тойгуза алышат. Мааниси жана функциялары акылдуу тармактар энергиядан алда канча ашып кет (10).
Ушундай жол менен түзүлгөн инфраструктура заманбап технологияларга негизделген келечектин жаңы мобилдик акылдуу жашоосун түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Азырынча биз чечимдин бул түрүнүн артыкчылыктарын (бирок кемчиликтерин) элестете алабыз.
