Slim energieroosters
Die globale vraag na energie sal na raming teen ongeveer 2,2 persent per jaar groei. Dit beteken dat die huidige globale energieverbruik van meer as 20 petawatt-ure tot 2030 petawatt-ure in 33 sal toeneem. Terselfdertyd word klem geplaas op die gebruik van energie doeltreffender as ooit tevore.
1. Outo in slim rooster
Ander projeksies voorspel dat vervoer meer as 2050 persent van die elektrisiteitsvraag teen 10 sal verbruik, grootliks as gevolg van die groeiende gewildheid van elektriese en hibriede voertuie.
As elektriese motor se battery laai nie reg bestuur word nie of glad nie op sy eie werk nie, is daar 'n risiko van piekvragte as gevolg van te veel batterye wat gelyktydig gelaai word. Die behoefte aan oplossings wat toelaat dat voertuie op optimale tye gelaai kan word (1).
Klassieke XNUMXste-eeuse kragstelsels, waarin elektrisiteit hoofsaaklik in sentrale kragsentrales geproduseer is en aan verbruikers gelewer is via hoogspanning transmissielyne en medium- en laespanningverspreidingsnetwerke, is nie geskik vir die eise van die nuwe era nie.
In onlangse jare kan ons ook die vinnige ontwikkeling van verspreide stelsels sien, klein energieprodusente wat hul surplusse met die mark kan deel. Hulle het 'n aansienlike aandeel in verspreide stelsels. hernubare energiebronne.
Woordelys van slim roosters
AMI - kort vir Advanced Metering Infrastructure. Beteken die infrastruktuur van toestelle en sagteware wat met elektrisiteitsmeters kommunikeer, energiedata insamel en hierdie data ontleed.
verspreide generasie - energieproduksie deur klein opwekkingsinstallasies of fasiliteite wat direk aan verspreidingsnetwerke gekoppel is of in die ontvanger se kragstelsel geleë is (agter beheer- en meettoestelle), wat gewoonlik elektrisiteit van hernubare of nie-tradisionele energiebronne produseer, dikwels in kombinasie met hitteproduksie (verspreide warmtekragopwekking) ). . Verspreide opwekkingsnetwerke kan byvoorbeeld prosumers, energiekoöperasies of munisipale kragsentrales insluit.
slim meter – ’n afgeleë elektrisiteitsmeter wat die funksie het om energiemeterdata outomaties aan die verskaffer oor te dra en sodoende meer geleenthede bied vir die doelbewuste gebruik van elektrisiteit.
Mikro kragbron – 'n klein kragopwekkingsaanleg wat gewoonlik vir eie verbruik gebruik word. Die mikrobron kan klein huishoudelike sonkrag-, hidro- of windkragaanlegte wees, mikroturbines wat op aardgas of biogas werk, eenhede met enjins wat op aardgas of biogas werk.
Voorstel – ’n bewuste energieverbruiker wat energie vir sy eie behoeftes produseer, byvoorbeeld in mikrobronne, en die ongebruikte surplus aan die verspreidingsnetwerk verkoop.
Dinamiese tariewe – tariewe met inagneming van daaglikse veranderinge in energiepryse.
Waarneembare ruimte-tyd
Om hierdie probleme op te los (2) vereis 'n netwerk met 'n buigsame "denkende" infrastruktuur wat energie presies sal lei waar dit nodig is. So 'n besluit slim energienetwerk – slim kragnetwerk.
2. Uitdagings wat die energiemark in die gesig staar
Oor die algemeen is 'n slimnetwerk 'n kragstelsel wat die aktiwiteite van alle deelnemers intelligent integreer in die prosesse van produksie, transmissie, verspreiding en gebruik om elektrisiteit op 'n ekonomiese, volhoubare en veilige manier te voorsien (3).
Die belangrikste uitgangspunt is die verband tussen alle deelnemers aan die energiemark. Die netwerk verbind kragsentrales, groot en klein, en energieverbruikers in een struktuur. Dit kan bestaan en funksioneer danksy twee elemente: outomatisering gebou op gevorderde sensors en 'n IKT-stelsel.
Om dit eenvoudig te stel: die slimnetwerk “weet” waar en wanneer die grootste behoefte aan energie en die grootste aanbod ontstaan, en kan oortollige energie lei na waar dit die nodigste is. Gevolglik kan so 'n netwerk die doeltreffendheid, betroubaarheid en sekuriteit van die energievoorsieningsketting verbeter.
3. Slim rooster - basiese skema
4. Drie areas van slim roosters, doelwitte en voordele wat daaruit voortspruit
Slim netwerke laat jou toe om op afstand lesings van elektrisiteitsmeters te neem, die status van ontvangs en die netwerk te monitor, sowel as die profiel van energie-ontvangs, onwettige energieverbruik, inmenging in meters en energieverliese te identifiseer, die ontvanger op afstand te ontkoppel / te koppel, tariewe te verander, argief en rekening vir leeswaardes, en ander aktiwiteite (4).
Dit is moeilik om die vraag na elektrisiteit akkuraat te bepaal, so gewoonlik moet die stelsel die sogenaamde warm reserwe gebruik. Die gebruik van verspreide opwekking (sien die Smart Grid-woordelys) in kombinasie met die Smart Grid kan die behoefte om groot reserwes ten volle in werking te hou aansienlik verminder.
Pilaar slim roosters daar is 'n uitgebreide meetstelsel, intelligente rekeningkunde (5). Dit sluit telekommunikasiestelsels in wat meetdata na besluitnemingspunte oordra, sowel as intelligente inligting, vooruitskatting en besluitnemingsalgoritmes.
Die eerste loodsinstallasies van "intelligente" meetstelsels is reeds in aanbou, wat individuele stede of gemeentes dek. Danksy hulle kan jy onder meer uurlikse betaling vir individuele kliënte instel. Dit beteken dat op sekere tye van die dag die prys van elektrisiteit vir so 'n enkele verbruiker laer sal wees, daarom is dit die moeite werd om byvoorbeeld 'n wasmasjien aan te skakel.
Volgens sommige wetenskaplikes, soos 'n groep navorsers van die Duitse Max Planck Instituut in Göttingen onder leiding van Mark Timm, kan miljoene slim meters in die toekoms 'n heeltemal outonome selfregulerende netwerk, gedesentraliseer soos die internet, en veilig omdat dit bestand is teen die aanvalle waaraan gesentraliseerde stelsels blootgestel word.
Krag uit pluraliteit
Hernubare elektrisiteitsbronne As gevolg van die klein eenheid kapasiteit (RES) word versprei bronne. Laasgenoemde sluit bronne in met 'n eenheidskapasiteit van minder as 50-100 MW, wat naby die eindverbruiker van energie geïnstalleer is.
In die praktyk verskil die limiet vir 'n bron wat as 'n verspreide bron beskou word baie van land tot land, byvoorbeeld Swede is 1,5 MW, Nieu-Seeland 5 MW, VSA 5 MW, VK 100 MW. .
Met 'n voldoende groot aantal bronne wat oor 'n klein area van die kragstelsel versprei is en danksy die geleenthede wat dit bied slim roosters, word dit moontlik en winsgewend om hierdie bronne te kombineer in een stelsel wat deur die operateur beheer word, wat 'n "virtuele kragsentrale" skep.
Die doel daarvan is om verspreide opwekking in een logies gekoppelde stelsel te konsentreer, wat die tegniese en ekonomiese doeltreffendheid van elektrisiteitsopwekking verhoog. Verspreide opwekking wat in die nabyheid van energieverbruikers geleë is, kan ook plaaslike brandstofbronne gebruik, insluitend biobrandstof en hernubare energie, en selfs munisipale afval.
'n Virtuele kragsentrale verbind baie verskillende plaaslike kragbronne in 'n sekere gebied (hidro-, wind-, fotovoltaïese kragsentrales, gekombineerde siklusturbines, enjingedrewe kragopwekkers, ens.) en energieberging (watertenks, batterye) wat op afstand beheer word deur 'n uitgebreide IT-netwerk.stelsel.
'n Belangrike funksie in die skepping van virtuele kragsentrales moet gespeel word deur energiebergingstoestelle, wat dit moontlik maak om elektrisiteitsopwekking aan te pas by daaglikse veranderinge in verbruikersvraag. Gewoonlik is sulke reservoirs batterye of superkapasitors; gepompte stoorstasies kan 'n soortgelyke rol speel.
'n Energeties gebalanseerde area wat 'n virtuele kragsentrale vorm, kan met moderne skakelaars van die kragnetwerk geskei word. So 'n skakelaar beskerm, voer meetwerk uit en sinchroniseer die stelsel met die netwerk.
Die wêreld word slimmer
W slim roosters tans deur al die grootste energiemaatskappye ter wêreld belê. In Europa, byvoorbeeld, EDF (Frankryk), RWE (Duitsland), Iberdrola (Spanje) en British Gas (VK).
6. Slim rooster kombineer tradisionele en hernubare bronne
’n Belangrike element van hierdie tipe stelsel is die telekommunikasieverspreidingsnetwerk, wat ’n betroubare tweerigting IP-transmissie verskaf tussen die sentrale toepassingstelsels en slim elektrisiteitsmeters wat direk aan die einde van die kragstelsel, by die eindverbruikers geleë is.
Op die oomblik is die wêreld se grootste telekommunikasienetwerke vir die behoeftes Smart Grid van die grootste energie-operateurs in hul lande - soos LightSquared (VSA) of EnergyAustralia (Australië) - word met behulp van Wimax draadlose tegnologie vervaardig.
Boonop behels die eerste en een van die grootste beplande implementerings van die AMI (Advanced Metering Infrastructure)-stelsel in Pole, wat 'n integrale deel van Energa Operator SA se slimnetwerk is, die gebruik van die Wimax-stelsel vir data-oordrag.
’n Belangrike voordeel van die Wimax-oplossing in verhouding tot ander tegnologieë wat in die energiesektor vir data-oordrag gebruik word, soos PLC, is dat dit nie nodig is om hele dele van kraglyne af te skakel in geval van ’n noodgeval nie.
7. Energiepiramide in Europa
Die Chinese regering het 'n groot langtermynplan ontwikkel om in waterstelsels te belê, transmissienetwerke en infrastruktuur in landelike gebiede op te gradeer en uit te brei, en slim roosters. Die Chinese State Grid Corporation beplan om hulle teen 2030 bekend te stel.
Die Japanse elektrisiteitsbedryffederasie beplan om 'n sonkrag-aangedrewe slimnetwerk teen 2020 met regeringsondersteuning te ontwikkel. Tans word 'n staatsprogram vir die toets van elektroniese energie vir slimnetwerke in Duitsland geïmplementeer.
’n Energie-“supernetwerk” sal in die EU-lande geskep word, waardeur hernubare energie versprei sal word, hoofsaaklik vanaf windplase. Anders as tradisionele netwerke, sal dit nie op wisselende, maar op direkte elektriese stroom (DC) gebaseer wees.
Europese fondse het die projekverwante navorsings- en opleidingsprogram MEDOW befonds, wat universiteite en verteenwoordigers van die energiebedryf byeenbring. MEDOW is 'n afkorting van die Engelse naam "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".
Die opleidingsprogram sal na verwagting tot Maart 2017 duur. Skepping hernubare energienetwerke op 'n kontinentale skaal en doeltreffende verbinding met bestaande netwerke (6) maak sin as gevolg van die spesifieke kenmerke van hernubare energie, wat gekenmerk word deur periodieke surplusse of tekorte aan kapasiteit.
Die Smart Peninsula-program wat op die Hel-skiereiland werk, is welbekend in die Poolse energiebedryf. Dit is hier waar Energa die land se eerste proefafstandleesstelsels geïmplementeer het en die toepaslike tegniese infrastruktuur vir die projek het, wat verder opgegradeer sal word.
Hierdie plek is nie toevallig gekies nie. Hierdie gebied word gekenmerk deur hoë fluktuasies in energieverbruik (hoë verbruik in die somer, veel minder in die winter), wat 'n bykomende uitdaging vir energie-ingenieurs skep.
Die geïmplementeerde stelsel moet nie net gekenmerk word deur hoë betroubaarheid nie, maar ook deur buigsaamheid in kliëntediens, wat hulle in staat stel om energieverbruik te optimaliseer, elektrisiteitstariewe te verander en opkomende alternatiewe energiebronne (fotovoltaïese panele, klein windturbines, ens.) te gebruik.
Onlangs het ook inligting verskyn dat Polskie Sieci Energetyczne energie in kragtige batterye met 'n kapasiteit van minstens 2 MW wil stoor. Die operateur beplan om energiebergingsfasiliteite in Pole te bou wat die kragnetwerk sal ondersteun, om kontinuïteit van toevoer te verseker wanneer hernubare energiebronne (RES) ophou funksioneer as gevolg van 'n gebrek aan wind of na donker. Die elektrisiteit van die pakhuis sal dan na die netwerk gaan.
Die toetsing van die oplossing kan binne twee jaar begin. Volgens nie-amptelike inligting bied die Japanners van Hitachi PSE aan om kragtige batteryhouers te toets. Een so 'n litiumioonbattery is in staat om 1 MW krag te lewer.
Pakhuise kan ook die behoefte verminder om konvensionele kragsentrales in die toekoms uit te brei. Windplase, wat gekenmerk word deur 'n hoë wisselvalligheid in kraglewering (na gelang van weerstoestande), dwing tradisionele energie om 'n reserwe van krag te handhaaf sodat windpompe te eniger tyd vervang of aangevul kan word met verminderde kraglewering.
Operateurs regoor Europa belê in energieberging. Onlangs het die Britte die grootste installasie van hierdie tipe op ons vasteland van stapel gestuur. Die fasiliteit by Leighton Buzzard naby Londen is in staat om tot 10 MWh energie te stoor en 6 MW krag te lewer.
Agter hom is S&C Electric, Samsung, sowel as UK Power Networks en Younicos. In September 2014 het laasgenoemde maatskappy die eerste kommersiële energieberging in Europa gebou. Dit is in Schwerin, Duitsland, bekendgestel en het 'n kapasiteit van 5 MW.
Die dokument "Smart Grid Projects Outlook 2014" bevat 459 projekte wat sedert 2002 geïmplementeer is, waarin die gebruik van nuwe tegnologieë, IKT (tele-inligting) vermoëns bygedra het tot die skepping van 'n "slim rooster".
Daar moet kennis geneem word dat projekte in ag geneem is waaraan ten minste een EU-lidstaat deelgeneem het ('n vennoot was) (7). Dit bring die aantal lande wat in die verslag gedek word op 47 te staan.
Tot dusver is 3,15 miljard euro vir hierdie projekte toegeken, hoewel 48 persent daarvan nog nie voltooi is nie. R&D-projekte verbruik tans 830 miljoen euro, terwyl toetsing en implementering 2,32 miljard euro kos.
Onder hulle, per capita, belê Denemarke die meeste. Frankryk en die Verenigde Koninkryk, aan die ander kant, voer projekte uit met die hoogste begrotings, gemiddeld € 5 miljoen per projek.
In vergelyking met hierdie lande het Oos-Europese lande baie slegter gevaar. Volgens die verslag genereer hulle slegs 1 persent van die totale begroting van al hierdie projekte. Volgens die aantal geïmplementeerde projekte is die top vyf: Duitsland, Denemarke, Italië, Spanje en Frankryk. Pole het die 18de plek op die ranglys behaal.
Switserland was ons voor, gevolg deur Ierland. Onder die slagspreuk van slimnetwerk word ambisieuse, byna revolusionêre oplossings op baie plekke regoor die wêreld geïmplementeer. beplan om die kragstelsel te moderniseer.
Een van die beste voorbeelde is die Ontario Smart Infrastructure Project (2030), wat in onlangse jare voorberei is en 'n geskatte duur van tot 8 jaar het.
8. Beplan vir die implementering van Smart Grid in die Kanadese provinsie Ontario.
Energie virusse?
As egter energie netwerk word soos die internet, moet jy in ag neem dat dit dieselfde bedreigings in die gesig staar as wat ons in moderne rekenaarnetwerke in die gesig staar.
9. Robotte wat ontwerp is om in energienetwerke te werk
F-Secure Laboratories het onlangs gewaarsku teen 'n nuwe komplekse bedreiging vir bedryfsdiensstelsels, insluitend kragnetwerke. Dit word Havex genoem en dit gebruik 'n uiters gevorderde nuwe tegniek om rekenaars te besmet.
Havex het twee hoofkomponente. Die eerste is Trojaanse sagteware, wat gebruik word om die aangeval stelsel op afstand te beheer. Die tweede element is die PHP-bediener.
Die Trojaanse perd is deur aanvallers geheg aan die APCS/SCADA-sagteware wat verantwoordelik is vir die monitering van die vordering van tegnologiese en produksieprosesse. Slagoffers laai sulke programme van gespesialiseerde werwe af, onbewus van die bedreiging.
Die slagoffers van Havex was hoofsaaklik Europese instellings en maatskappye wat by industriële oplossings betrokke was. Deel van die Havex-kode dui daarop dat die skeppers daarvan, benewens dat hulle data oor produksieprosesse wil steel, ook hul verloop kan beïnvloed.
10. Gebiede van slim roosters
Die skrywers van hierdie wanware was veral geïnteresseerd in energienetwerke. Moontlik 'n toekomstige element slim kragstelsel robotte sal ook.
Onlangs het navorsers aan die Michigan Tegnologiese Universiteit ’n robotmodel (9) ontwikkel wat energie lewer aan plekke wat deur kragonderbrekings geraak word, soos dié wat deur natuurrampe veroorsaak word.
Masjiene van hierdie tipe kan byvoorbeeld krag na die telekommunikasie-infrastruktuur (torings en basisstasies) herstel om reddingsoperasies meer doeltreffend uit te voer. Robotte is outonoom, hulle kies self die beste pad na hul bestemming.
Hulle het dalk batterye aan boord of sonpanele. Hulle kan mekaar voed. Betekenis en funksies slim roosters gaan veel verder as energie (10).
Die infrastruktuur wat op hierdie manier geskep word, kan gebruik word om 'n nuwe mobiele slim lewe van die toekoms te skep, gebaseer op die nuutste tegnologie. Tot dusver kan ons net die voordele (maar ook nadele) van hierdie tipe oplossing voorstel.
