A 19. század vége óta az áramelosztó rendszerek (gyakran hálózatnak nevezik) a világ elsődleges villamosenergia-forrásai.Amikor ezek a hálózatok létrejönnek, egészen egyszerűen működnek – villamos energiát termelnek, és elküldik otthonokba, épületekbe és bárhová, ahol áramra van szükség.
De ahogy az áram iránti kereslet növekszik, hatékonyabb hálózatra van szükség.A világszerte jelenleg használatos modern „intelligens hálózati” áramelosztó rendszerek a legmodernebb technológiára támaszkodnak a hatékonyság optimalizálása érdekében.Ez a cikk az intelligens hálózat meghatározását és azokat a kulcsfontosságú technológiákat vizsgálja, amelyek intelligenssé teszik.
Az intelligens hálózat egy olyan áramelosztó infrastruktúra, amely kétirányú kommunikációt biztosít a közüzemi szolgáltatók és az ügyfelek között.Az intelligens hálózati technológiákat lehetővé tevő digitális technológiák közé tartoznak a teljesítmény-/áramérzékelők, vezérlőeszközök, adatközpontok és intelligens mérőeszközök.
Egyes intelligens hálózatok okosabbak, mint mások.Sok ország nagy erőfeszítéseket tett az elavult elosztó hálózatok intelligens hálózatokká való átalakítására, de az átalakítás bonyolult, és éveket, sőt évtizedeket is igénybe vesz.
Példák intelligens hálózati technológiákra és intelligens hálózati összetevőkre
Intelligens mérők – Az intelligens mérőórák az első lépést jelentik az intelligens hálózat kiépítésében.Az intelligens fogyasztásmérők a felhasználási pontok energiafogyasztási adatait biztosítják az ügyfelek és a közműtermelők számára.Energiafogyasztási és költséginformációkkal figyelmeztetik a felhasználókat az energiapazarlás csökkentésére, és segítenek a szolgáltatóknak optimalizálni az elosztási terhelést a hálózaton belül.Az intelligens fogyasztásmérők általában három fő alrendszerből állnak: az energiafogyasztás mérésére szolgáló energiaellátó rendszerből, az intelligens mérőben lévő technológiát kezelő mikrokontrollerből, valamint az energiafogyasztási/parancsadatok küldésére és fogadására szolgáló kommunikációs rendszerből.Ezenkívül néhány intelligens mérő rendelkezik tartalék tápellátással (amikor a fő elosztó vezeték nem működik), és GSM-modulokat is tartalmazhat a mérő helyének meghatározásához biztonsági okokból.
Az elmúlt évtizedben megkétszereződött az intelligens fogyasztásmérőkbe történő globális beruházás.2014-ben az intelligens mérőórákba való globális éves beruházás 11 millió dollár volt.A Statista szerint az intelligens mérőórák globális beruházásai 2019-re elérik a 21 millió dollárt, figyelembe véve az intelligens mérőórák bevezetéséből származó rendszerhatékonyság-növekedést.
Intelligens terhelésvezérlő kapcsolók és elosztó kapcsolótáblák – Bár az intelligens fogyasztásmérők valós idejű adatokat szolgáltatnak a közműszolgáltatóknak, nem szabályozzák automatikusan az energiaelosztást.A csúcshasználati időszakokban vagy meghatározott területeken történő energiaelosztás optimalizálása érdekében az elektromos közművek energiagazdálkodási eszközöket, például intelligens terhelésvezérlő kapcsolókat és kapcsolótáblákat használnak.Ez a technológia jelentős mennyiségű energiát takarít meg azáltal, hogy csökkenti a szükségtelen elosztást vagy automatikusan kezeli azokat a terheléseket, amelyek túllépték a megengedett használati időhatárokat.A csúcshasználati időszakokban vagy meghatározott területeken történő energiaelosztás optimalizálása érdekében az elektromos közművek energiagazdálkodási eszközöket, például intelligens terhelésvezérlő kapcsolókat és kapcsolótáblákat használnak.Ez a technológia jelentős mennyiségű energiát takarít meg azáltal, hogy csökkenti a szükségtelen elosztást vagy automatikusan kezeli azokat a terheléseket, amelyek túllépték a megengedett használati időhatárokat.
Például Wadsworth városa (Ohio állam) 1916-ban épült elektromos elosztórendszert használ. Wadsworth városa partnerséget kötött az Itronnal, amely aIntelligens terhelésvezérlő kapcsolók(SLCS), hogy 5300 megawattórával csökkentsék a rendszer villamosenergia-felhasználását azáltal, hogy SLCS-t telepítenek az otthonokba, hogy a klímakompresszorokat a csúcsteljesítményű villamosenergia-használati időszakokban ciklikusan működtessék.Power System Automation – Az energiaellátó rendszer automatizálását az intelligens hálózati technológia teszi lehetővé, amely a legmodernebb IT infrastruktúrát használja az elosztási lánc minden láncszemének vezérléséhez.Például az automatizált energiaellátó rendszerek intelligens adatgyűjtő rendszereket (hasonlóan az intelligens fogyasztásmérőkhöz), teljesítményvezérlő rendszereket (például intelligens terhelésvezérlő kapcsolókat), elemző eszközöket, számítástechnikai rendszereket és energiarendszer-algoritmusokat alkalmaznak.Ezeknek a kulcsfontosságú összetevőknek a kombinációja lehetővé teszi, hogy a rács (vagy több rács) automatikusan beállítsa és optimalizálja magát, korlátozott emberi beavatkozással.
Smart Grid megvalósítás
Amikor digitális, kétirányú kommunikációs és automatizálási technológiákat implementálnak az intelligens hálózatban, számos infrastrukturális változás maximalizálja a hálózat hatékonyságát.A Smart Grid bevezetése a következő infrastrukturális változásokat tette lehetővé:
1.Decentralizált energiatermelés
Mivel az intelligens hálózat folyamatosan képes nyomon követni és szabályozni az energiaelosztást, már nincs szükség egyetlen nagy erőműre az áram előállításához.Ehelyett sok decentralizált erőművel, például szélturbinákkal, napelemfarmokkal, lakossági fotovoltaikus napelemekkel, kis vízierőművekkel stb.
2.Töredezett piac
Az intelligens hálózati infrastruktúra több hálózat összekapcsolását is támogatja az energia intelligens megosztásának eszközeként a hagyományos központosított rendszerek között.Például korábban az önkormányzatoknak külön termelő létesítményeik voltak, amelyek nem kapcsolódtak a szomszédos településekhez.Az intelligens hálózati infrastruktúra megvalósításával az önkormányzatok hozzájárulhatnak egy közös termelési tervhez, amellyel áramszünet esetén megszüntethető a termelési függőség.
3.Kisméretű átvitel
Az egyik legnagyobb energiapazarlás a hálózatban az energia nagy távolságokra történő elosztása.Figyelembe véve, hogy az intelligens hálózatok decentralizálják a termelést és a piacokat, az intelligens hálózaton belüli nettó elosztási távolság jelentősen csökken, így csökken az elosztási hulladék.Képzeljünk el például egy kis közösségi napelemes farmot, amely a közösség nappali áramszükségletének 100%-át termeli, mindössze 1 km-re.Helyi napelemes farm nélkül a közösségnek egy 100 kilométerre lévő nagyobb erőműből kell áramot szereznie.A távoli erőművek átvitele során megfigyelt energiaveszteség százszor nagyobb lehet, mint a helyi napelemfarmok átviteli vesztesége.
4.Kétirányú elosztás
A helyi napelemes farmok esetében előfordulhat olyan helyzet, hogy a napelemes farm több energiát tud termelni, mint amennyit a közösség elfogyaszt, így energiatöbblet keletkezik.Ezt a többletenergiát azután el lehet osztani az intelligens hálózatba, ami segít csökkenteni a távoli erőművek keresletét.
Ebben az esetben az energia a napelemes farmról a fő, nem közösségi hálózatra áramlik napközben, de amikor a napelemes farm inaktív, az energia a fő hálózatról áramlik az adott közösségbe.Ez a kétirányú energiaáramlás nyomon követhető és optimalizálható energiaelosztási algoritmusokkal, így biztosítható, hogy a használat során bármikor a lehető legkevesebb energia kerüljön kárba.
A kétirányú elosztással és decentralizált hálózathatárokkal rendelkező intelligens hálózati infrastruktúrában a felhasználók mikrotermelőként léphetnek fel.Például az egyéni otthonok felszerelhetők önálló fotovoltaikus napelemes rendszerekkel, amelyek használat közben villamos energiát termelnek.Ha a lakossági napelemes rendszer többletenergiát termel, akkor ez az energia a nagyobb hálózatba szállítható, tovább csökkentve a nagy, központosított erőművek iránti igényt.
A Smart Grid jelentősége
Makrogazdasági szinten az intelligens hálózatok kulcsfontosságúak az áramfogyasztás csökkentésében.Számos helyi közszolgáltató és kormány bőkezű és agresszív intézkedéseket ajánl az intelligens hálózatok bevezetésében való részvételre, mert az anyagilag és környezetvédelmi szempontból előnyös.Az intelligens hálózat bevezetésével az energiatermelés decentralizálható, így kiküszöbölhető az áramkimaradások kockázata, csökkenthető az energiarendszer üzemeltetési költségei, és kiküszöbölhető a felesleges energiapazarlás.
Feladás időpontja: 2023. március 15