Розумні електромережі або що таке Smart Grid

Smart Grid

Сьогодні способи передачі електроенергії базуються на принципах «одностороннього» зв'язку, розроблених багато десятиліть тому: електростанція направляє електрику до виробничих і офісних споруд, житлових будинків і т.д. Більшість не замислюється про те, що настане день, коли мережа перестане бути централізованою, і повинна буде підтримувати передачу енергії від сонячних батарей, розміщених на дахах будівель, і енергії, що виробляється безліччю вітрогенераторів. Тому її інфраструктура і керування повинні ставати все більш «розумними», щоб забезпечити розподіл енергії, отриманої з різних джерел. Мережі повинні вміти керувати передачею енергії та її споживанням, причому, робити це в режимі реального часу, з максимальною ефективністю та на основі використання нових вимірювальних технологій.

Що ж стосується споживачів електроенергії, то житлові і комерційні будівлі часто і багато витрачають її даремно, а організації, які займаються експлуатацією таких будинків, не знають, скільки електрики споживається в кожний момент часу. Адже існуючі мережі не оснащені системою зворотного зв'язку та цифровими контролерами, які б змогли допомогти з розподілом енергії і дозволити заощадити її.

«Інтелектуальні мережі», більш відомі під оригінальною назвою Smart Grid, вирішують всі ці проблеми. Вони оснащені промисловими контролерами і тому, крім свого основного призначення, можуть забезпечувати також передачу даних і доступ в Інтернет, використовувати джерела відновлюваної енергії і скорочувати споживання останньої. Споживачі в такій мережі можуть отримувати докладну інформацію про те, на які цілі і скільки електроенергії вони витрачають. Але про все по порядку.

Що таке Smart Grid?

Де закінчується звичайна мережа і починається інтелектуальна? Однозначну відповідь на це питання навряд чи зможе дати навіть дуже підкований фахівець. У Smart Grid немає єдиного усталеного визначення і більшість спеціалістів тлумачать його по-своєму, переслідуючи кожен свою мету. Скласти визначення для інтелектуальних мереж можна з двох складових: мети створення інтелектуальних мереж та технологій, які розуміються під інтелектуальними мережами.

Мета створення Smart Grid. Створення концепції Smart Grid за кордоном переслідувало такі ключові завдання:

  • Підвищення надійності електропостачання та безвідмовності роботи системи (слід сказати, що початок розвитку концепції Smart Grid в США поклав ряд великих системних аварій на території країни);
  • Підвищення енергетичної ефективності;
  • Збереження навколишнього середовища.

Технологічна база Smart Grid. Виходячи із зазначених цілей, а також маючи на увазі огляди і аналізи розвитку концепції у світі, можна виділити наступні ключові сегменти, на яких значною мірою позначиться розвиток технологій Smart Grid:

  • Облік енергоресурсів;
  • Автоматизація розподільних мереж;
  • Управління та моніторинг стану електротехнічного обладнання;
  • Автоматизація магістральних електричних мереж та вузлових підстанцій і регулювання перетоків;
  • Електричні мережі й установки споживачів;
  • Нетрадиційні і поновлювані джерела енергії.

Для зазначених сегментів можна виділити наступні технології, які розуміються сьогодні під терміном Smart Grid для різних сегментів:

  • Системи автоматизованого обліку та інформаційні системи споживачів;
  • Інфраструктура систем зв'язку для енергооб'єктів;
  • Системи моніторингу стану і управління електротехнічним устаткуванням;
  • Системи автоматизації для підвищення надійності і безвідмовності електропостачання;
  • Системи, що забезпечують інтеграцію джерел електроенергії малої потужності і накопичувачів;
  • Системи управління даними;
  • Системи управління оперативними виїзними бригадами.

Об'єднані в єдину платформу, ці технології дозволяють по-новому підходити до побудови електричних мереж, переходячи від жорсткої структури «генерація - мережі - споживач» до більш гнучкої, в якій кожен вузол мережі може бути активним елементом. При цьому інтелектуальна мережа в автоматичному режимі проводить переконфігурацію при зміні умов.

Напрямки концепції Smart Grid

Генерація електроенергії

Проблеми зміни клімату на Землі і прогнозований дефіцит органічних видів палива стимулює розвиток альтернативних джерел електроенергії, в першу чергу таких, як вітрогенератори, сонячні фотоелектричні системи, генератори які працюють на біопаливі, приливні і хвильові генератори, генератори, що використовують тепло надр планети і т.д. Новий розвиток отримають і гідроакумулюючі станції, які дозволяють більш ефективно використовувати вже вироблену електроенергію. Очікується, що в майбутньому кількість таких джерел буде неухильно зростати і підключатися до загальної електричної мережі вони будуть у різних її точках. Тобто генеруючі потужності в майбутній системі електропостачання будуть більш розподіленими, ніж концентрованими, як зараз. Характерною особливістю таких джерел є їх відносно невелика потужність і нестабільність параметрів потужності генерування. Очевидно, що для стабілізації параметрів таких джерел і їх автоматичної синхронізації з мережею необхідний досить «інтелектуальний» керуючий пристрій. Розробка принципово нових і підвищення техніко-економічної ефективності вже існуючих систем генерації електроенергії, пристроїв автоматичного керування ними, систем зв'язку, що забезпечують інформаційний обмін таких джерел з іншими елементами енергосистеми є одним з напрямків концепції Smart Grid.

Передача і розподіл електроенергії

Іншим напрямком концепції Smart Grid є, знову ж таки, вдосконалення існуючих та створення нових, але вже систем не генерації, а передачі та розподілення електроенергії. Основною проблемою цих систем з точки зору екології (та й енергетики також) є втрати електроенергії. Чим вони більші, тим більше природних ресурсів витрачається дарма, не приносячи користі людству та наносячи шкоду навколишньому середовищу. До того ж, величина втрат прямо пов’язана з тарифами на електроенергію. Уникнути втрат повністю неможливо, їх можна лише зменшити. Заходи по зменшенню втрат передбачають впровадження нових технічних рішень в систему передачі та розподілу електроенергії. Найбільш ефективні з них входять до концепції Smart Grid.

Споживання електроенергії

Технологія Smart Grid працює через систему спеціальних «розумних» лічильників, встановлених на підприємствах і в житлових приміщеннях. Вони інформують про рівень споживання енергії, що дозволяє коригувати використання електрообладнання в часі і розподіляти електрику в залежності від потреб. Простий приклад: є сенс запускати пральну машину вночі, коли енергоспоживання в місті спадає і тарифи знижуються. Втім, переконати користувачів перейти до оптимального споживання енергії, що може увійти в конфлікт з їх комфортом, буде непросто. Значить, треба навчити пральну машину включатися вночі автоматично. Тому, на додаток до всього, створюються автоматичні системи контролю, які зможуть оптимізувати домашнє споживання.

Тенденції розвитку Smart Grid в країнах світу

Експерти, які досліджують ринок електроенергетики, прогнозують, що до 2030 року потреба в електроенергії подвоїться. Але уряди країн, що входять до Європейського Союзу, планують до 2017 року знизити споживання електроенергії на 9% за рахунок підвищення енергоефективності (цього можна буде досягти за допомогою повсюдного впровадження технології Smart Grid). Таким чином, використання «розумної» мережі дозволить скоротити витрати енергоресурсів.

Сьогодні з'явилась унікальна можливість трансформувати всю застарілу систему електропостачання в світі. Перетворивши аналогові мережі електропередач у високоточні інтелектуальні комунікаційні Smart Grid, енергетичні компанії зможуть керувати всією мережею енергопостачання як єдиною системою, споживачі - точно регулювати власні витрати енергії, а влада - створювати інтелектуальну енергетичну інфраструктуру. Такого роду вдосконалення енергетичних мереж просуваються урядами різних країн як спосіб вирішення проблем енергетичної безпеки, глобального потепління, надійності енергосистеми.

В 2010 році за даними Zpryme Research & Consulting, серед країн, які вклали кошти в розвиток технології Smart Grid, лідирує Китай з розмірами інвестицій $7,32 млрд. Трохи відстають США, які вклали в «розумні» мережі $7,09 млрд. І з великим відривом за двома наддержавами слідують Японія з $849 млн. і Південна Корея з $824 млн. Замикає цю п’ятірку Іспанія з $807 млн., вкладеними в майбутнє енергетики. На рисунку показаний повний Топ-10 країн за розмірами інвестицій у технології Smart Grid.

 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.

Зображення користувача Фаррух Бульсара.
Фаррух Бульсара / 26.08.2013, 23:05

Мене цікавить один момент, як знаючи точне споживання можна досягти енергозбереження, бо існують добові графіки і прилади по яким вмикають/вимикають генератори, тобто джерел інформації достатньо?

Зображення користувача Гість.
Гість / 28.04.2011, 21:50

А ось це речення взагалі нісенітниця:
"Вони оснащені мікропроцесорами і тому, крім свого основного призначення, можуть забезпечувати також передачу даних і доступ в Інтернет, використовувати джерела відновлюваної енергії і скорочувати споживання останньої."

Зображення користувача mia.
mia / 28.04.2011, 22:20

Чому нісенітниця? Можливо недостатньо розписаний механізм того, як саме МП допомагають забезпечувати всі вказані можливості. Але це екологічний сайт, і мета всіх його статей не в тому, щоб розкрити всі технічні моменти новітніх технологій, а лише в ознайомленні з ними. Що ж стосується цього конкретного речення, то можете ознайомитись також з контекстом, в якому воно було вжите в одному з джерел цієї статті: посилання.

Зображення користувача Гість.
Гість / 28.04.2011, 23:24

Погано, що при коментуванні не видно попередніх коментарів, а відкривається нове вікно...
Для того, щоб зрозуміти "чому нісенітниця" треба знати і добре розуміти, що таке мікропроцесор, його функціональне призначення і можливості... Можливо "Генеральный директор Intel Eco-Technology Program Office" цього і не знає, бо теж погано вчився у інституті... але гарний адміністратор.
Стаття завелика для простого ознайомлення... конкретної новітньої технології. Але так, щоб було задля годиться звісно ж потягне ....

Зображення користувача Гість.
Гість / 28.04.2011, 23:28

Для уточнення наводжу приклад: "у тачки є колеса і саме через це вона їде"...

Зображення користувача mia.
mia / 29.04.2011, 00:02

Добре, а як по-вашому можна було б більш грамотно це написати? Розписати все у деталях? І так вже "Стаття завелика для простого ознайомлення".

P.S. Попрошу не переходити на особистості з "теж погано вчився у інституті". Я сподіваюсь, що мета цієї розмови - скласти правильне уявлення читачів про Смарт Грід, а не полити один одного брудом.

Зображення користувача Гість.
Гість / 29.04.2011, 21:33

Вони оснащені промисловими контролерами і тому, крім свого основного призначення, можуть забезпечувати також передачу даних і доступ в Інтернет, керувати роботою джерел відновлюваної енергії і обмежувати споживання останньої.

Зображення користувача mia.
mia / 29.04.2011, 22:05

Тобто пропонуєте просто замінити термін на більш широкий? Ну нехай так, внесу зміни у статтю. Стосовно "керувати роботою джерел відновлюваної енергії" - не згодна. Можливо у мене не так гарно написано, але так звужувати цю функцію Смарт Грід не варто.

Зображення користувача Гість.
Гість / 26.04.2011, 17:47

Да вон у нас в Винницком городском РЕС такое уж 2 года как работает. И не фантастика вовсе.

Зображення користувача Гостя.
Гостя / 26.04.2011, 18:55

Щось я сумніваюсь, що у вас там саме Смарт Грід. Тим паче, що для її реалізації мало модернізації однієї РЕМ, це має бути докорінна зміна всієї системи. В Україні таким ще й не пахне. Але стосовно того, що у Вінниці подібні технології з'являться першими в Україні - охоче вірю, ви там маєте хорошу наукову базу.

Зображення користувача Гість.
Гість / 28.04.2011, 21:46

Смарт Грід - це концепція, зрозуміло, що таким "не пахне" ніде у всьому світі, у масштабах енергосистеми. Навіть ще єдиного стандарту на заході немає.
Але її елементи уже впроваджуються навіть в Україні, наприклад, у вигляді інтелектуальних лічильників (до речі, встановлених у споживачів), які передають покази на базову станцію (сервер БД), а далі по необхідності. Тобто, потоки інформації ідуть поряд з електроенергією, що вже навіть у масштабі декількох будинків можна назвати SMART GRID. Адже ні "смарт", ні "грід" заздалегідь визначеного розміру не мають. =)
Ось наприклад LG, випустила холодильник Smart Grid-ready. Хоча він просто нашпигований електронікою, яка слідкує за споживанням електроенергії. Тому, у кожного свій СМАРТ ГРІД =)

Зображення користувача mia.
mia / 28.04.2011, 22:37

Стосовно того, що у "кожного свій СМАРТ ГРІД", в статті так і написано: "У Smart Grid немає єдиного усталеного визначення і більшість спеціалістів тлумачать його по-своєму, переслідуючи кожен свою мету." Але хоча "смарт" дійсно заздалегідь визначеного розміру не має, про "грід" цього сказати не можна. Навіть просто виходячи зі значення слова grid, яке дослівно перекладається як "енергосистема". А один холодильник чи лічильник, чи навіть РЕМ, не може утворити енергосистему. Вони можуть бути лише її частиною, але наявність частини не свідчить про наявність цілого. І про ті ж лічильники в статті писалось, і чітко було визначене їх місце у Smart Grid.

Зображення користувача Гість.
Гість / 28.04.2011, 23:17

Не треба плутати, Power Grid - енергоситема.
По друге, енергосистема включає в себе теплову частину, тут також є плутанина. Не можна кидатись термінами наліво і направо....
По третє, "у кожного свій смарт..." було написано для "Володарки мелофона", яка зазначила, що "не пахне".

Зображення користувача mia.
mia / 28.04.2011, 23:50

Якщо вже так потрібно визначитись з термінами, то як пише Лінгво, "grid" - 1) решітка, ґрати; 2) рашпер; 3) енергосистема.
Сподіваюсь, немає сумнівів, що мова йде про 3)?
І чим вам заважає "теплова" частина (яка не завжди і теплова)? В статті цілий пункт виділено на розгляд місця енергогенерації в Смарт Грід.

Зображення користувача Гість.
Гість / 29.04.2011, 21:25

Лінгво, це лише програма яка відображає вміст словників. У мене, наприклад, Лінгво показує, що ГРІД, це чупа-чупс... =)
Розмова зайшла у патову ситуацію, коли автор лиш захищає своє створіння фактами, які не відноситься до суті справи...

Зображення користувача Гість.
Гість / 29.04.2011, 21:39

У лінгво, як і у Промпт і далі подібних систем є одна особливість: їх словники складали люди які не є професіоналами у тій чи іншій галузі, крім мовних... Тому, необхідно орієнтуватись на терміни, які використовуються у світових галузевих товариствах.
Слово grid використовується у багатьох інших галузях, і смислове навантаження цього слова, все ж таки - "мережа".

Зображення користувача mia.
mia / 29.04.2011, 22:34

Якась цікава у вас реакція на мої репліки. Я не захищаю свою статтю. Навпаки, я хочу дізнатись про можливі її недоліки з метою її виправлення, удосконалення. І були задані конкретні питання, ніби навіть щось вирішили... А ви кажете, що "Розмова зайшла у патову ситуацію". Як вас розуміти?
Стосовно тонкощів англійської мови - вже шість коментарів поспіль говоримо про це злощасне слово. Нехай вже буде "мережа". Тільки ось що роблять в мережі станції? Чи може ви вважаєте, що "керувати роботою джерел відновлюваної енергії і обмежувати споживання останньої" - не входить у обов'язки Смарт Грід?

Зображення користувача Гість.
Гість / 21.03.2012, 01:05

Коротше, дійшов до висновку, що Smart Grid, це все ж таки розумна енергосистема. Дякую за останній коментар.

Зображення користувача Гість.
Гість / 21.03.2012, 01:17

Ну, і ще добавлю, що на мою думку, технологія Smart призначена найбільше для передбачення і реагування енергосистемою на режими роботи споживачів. На пальцях: споживачі отримали додаткове джерело енергії, як то ВЕС, СЕС, малі ГЕС і т.д. і тепер мають змогу працювати окремо від енергосистеми створюючи "острови" за умови сприятливих навколишніх факторів. Для ЕС такі коливання навантаження є досить непередбачуваними і незручними з точки зору забезпечення балансу та ведення частоти. Тому і з"явилась така необхідність у інформаційних потоках від споживачів, які будуть сповіщати про зміни у навантаженні. Все решта - завдання, які уже вирішувались до впровадження інтелектуалізації, але наявність значних потоків інформації спрощує і їх. Тому і ліплять зараз Smart у всі місця.

Зображення користувача ecolog.
ecolog / 10.02.2011, 00:49

Для енергетики це дійсно крок в майбутнє. Але для української енергетики це поки що наукова фантастика.

Зображення користувача Stranger.
Stranger / 10.02.2011, 02:08

Да уж... Я о таком и не слыхал!

Читайте також

Ви бачили фотографії міського смогу в найгірші дні? Такі дні минають, але навіть короткочасне посилення забруднення може зберігати свій вплив на населення протягом тривалого часу. Неодноразово підтверджувалось, що різні забруднювачі повітря зменшують тривалість життя людей. У новому інтернаціональному дослідженні було визначено, скільки людей щорічно помирає від наслідків забруднення повітря у всьому світі. Перед вами карта, яка візуалізує ці дані.

X

Вхід

Завантажую...