Aqlli energiya tarmoqlari
Global energiya talabi yiliga taxminan 2,2 foizga o'sishi taxmin qilinmoqda. Bu shuni anglatadiki, 20 petavatt soatdan ortiq bo'lgan hozirgi global energiya iste'moli 2030 yilda 33 pevatt soatgacha oshadi. Shu bilan birga, energiyadan har qachongidan ham samarali foydalanishga alohida e’tibor qaratilmoqda.
1. Smart tarmoqdagi avtomatik
Boshqa prognozlarga ko'ra, transport 2050 yilga kelib elektr energiyasiga bo'lgan talabning 10 foizidan ko'prog'ini iste'mol qiladi, bu asosan elektr va gibrid transport vositalarining tobora ommalashib borishi bilan bog'liq.
agar elektr avtomobil akkumulyatorini zaryadlash to'g'ri boshqarilmaydi yoki o'z-o'zidan ishlamasa, bir vaqtning o'zida juda ko'p batareyalar zaryadlanganligi sababli eng yuqori yuklanish xavfi mavjud. Avtotransport vositalarini maqbul vaqtlarda zaryadlash imkonini beruvchi yechimlarga bo'lgan ehtiyoj (1).
Elektr energiyasi asosan markaziy elektr stantsiyalarida ishlab chiqarilgan va yuqori voltli elektr uzatish liniyalari, o'rta va past kuchlanishli taqsimlash tarmoqlari orqali iste'molchilarga etkazib berilgan XX asrning klassik elektr tizimlari yangi davr talablariga juda mos kelmaydi.
So'nggi yillarda, shuningdek, taqsimlangan tizimlarning jadal rivojlanishini ko'rishimiz mumkin, o'z ortiqchasini bozor bilan bo'lishishi mumkin bo'lgan kichik energiya ishlab chiqaruvchilari. Ular taqsimlangan tizimlarda katta ulushga ega. qayta tiklanadigan energiya manbalari.
Aqlli tarmoqlar lug'ati
AMI - Advanced Metering Infratuzilmasining qisqartmasi. Elektr hisoblagichlari bilan aloqa qiladigan, energiya ma'lumotlarini to'playdigan va ushbu ma'lumotlarni tahlil qiladigan qurilmalar va dasturiy ta'minot infratuzilmasini anglatadi.
Tarqatilgan avlod - to'g'ridan-to'g'ri taqsimlash tarmoqlariga ulangan yoki qabul qiluvchining energiya tizimida joylashgan (nazorat va hisobga olish asboblari orqasida), odatda qayta tiklanadigan yoki noan'anaviy energiya manbalaridan elektr energiyasini ishlab chiqaradigan, ko'pincha issiqlik ishlab chiqarish bilan birgalikda (tarqatilgan kogeneratsiya) kichik ishlab chiqarish qurilmalari yoki inshootlari tomonidan energiya ishlab chiqarish. ). . Taqsimlangan ishlab chiqarish tarmoqlari, masalan, iste'molchilar, energiya kooperativlari yoki shahar elektr stansiyalarini o'z ichiga olishi mumkin.
aqlli hisoblagich – elektr energiyasini hisobga olish ma’lumotlarini yetkazib beruvchiga avtomatik ravishda uzatish funksiyasiga ega bo‘lgan va shu tariqa elektr energiyasidan ongli ravishda foydalanish uchun ko‘proq imkoniyatlarni taqdim etuvchi masofaviy elektr hisoblagich.
Mikro quvvat manbai - odatda o'z iste'moli uchun ishlatiladigan kichik elektr ishlab chiqarish zavodi. Mikro manba kichik maishiy quyosh, gidro yoki shamol elektr stansiyalari, tabiiy gaz yoki biogazda ishlaydigan mikro turbinalar, tabiiy gaz yoki biogazda ishlaydigan dvigatelli bloklar bo'lishi mumkin.
Taklif - energiyani o'z ehtiyojlari uchun, masalan, mikro manbalarda ishlab chiqaradigan va foydalanilmagan ortiqcha qismini tarqatish tarmog'iga sotadigan ongli energiya iste'molchisi.
Dinamik stavkalar - energiya narxlarining kunlik o'zgarishini hisobga olgan holda tariflar.
Kuzatiladigan fazo-vaqt
Ushbu muammolarni hal qilish (2) energiyani aynan kerakli joyga yo'naltiradigan moslashuvchan "fikrlash" infratuzilmasiga ega tarmoqni talab qiladi. Bunday qaror aqlli energiya tarmog'i - aqlli elektr tarmog'i.
2. Energiya bozori oldida turgan muammolar
Umuman olganda, aqlli tarmoq - bu elektr energiyasini tejamkor, barqaror va xavfsiz tarzda ta'minlash uchun ishlab chiqarish, uzatish, taqsimlash va foydalanish jarayonlarining barcha ishtirokchilarining faoliyatini oqilona birlashtiradigan energiya tizimi (3).
Uning asosiy sharti energiya bozorining barcha ishtirokchilari o'rtasidagi aloqadir. Tarmoq elektr stantsiyalarini bog'laydi, katta va kichik va energiya iste'molchilari bir tuzilishda. U ikkita element tufayli mavjud bo'lishi va ishlashi mumkin: ilg'or sensorlar asosida qurilgan avtomatlashtirish va AKT tizimi.
Oddiy qilib aytganda: aqlli tarmoq energiyaga eng katta ehtiyoj va eng katta ta'minot qayerda va qachon paydo bo'lishini "biladi" va ortiqcha energiyani eng kerakli joyga yo'naltirishi mumkin. Natijada, bunday tarmoq energiya ta'minoti zanjirining samaradorligi, ishonchliligi va xavfsizligini oshirishi mumkin.
3. Smart grid - asosiy sxema
4. Aqlli tarmoqlarning uchta sohasi, maqsadlari va ulardan kelib chiqadigan foyda
Aqlli tarmoqlar masofadan turib elektr hisoblagichlarning ko‘rsatkichlarini olish, qabul qilish va tarmoq holatini, shuningdek, energiya qabul qilish profilini kuzatish, noqonuniy energiya sarfini, hisoblagichlardagi shovqinlarni va energiya yo‘qotishlarini aniqlash, qabul qiluvchini masofadan uzish/ulash, tariflarni almashtirish, arxivlash imkonini beradi. va o'qilgan qiymatlar uchun hisob-kitob va boshqa tadbirlar (4).
Elektr energiyasiga bo'lgan talabni aniq aniqlash qiyin, shuning uchun odatda tizim issiq zaxira deb ataladigan narsadan foydalanishi kerak. Tarqalgan avlodni (Smart Grid lug'atiga qarang) Smart Grid bilan birgalikda ishlatish katta zaxiralarni to'liq ishga tushirish zaruratini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.
Ustun aqlli tarmoqlar keng qamrovli o'lchash tizimi mavjud, aqlli hisob (5). U o'lchov ma'lumotlarini qaror nuqtalariga uzatuvchi telekommunikatsiya tizimlarini, shuningdek, aqlli ma'lumotlarni, prognozlash va qaror qabul qilish algoritmlarini o'z ichiga oladi.
"Intellektual" o'lchash tizimlarining birinchi sinov qurilmalari allaqachon qurilmoqda, ular alohida shaharlar yoki kommunalarni qamrab oladi. Ularga rahmat, siz boshqa narsalar qatori, individual mijozlar uchun soatlik tariflarni kiritishingiz mumkin. Bu shuni anglatadiki, kunning ma'lum vaqtlarida bunday bitta iste'molchi uchun elektr energiyasi narxi past bo'ladi, shuning uchun, masalan, kir yuvish mashinasini yoqishga arziydi.
Mark Timm boshchiligidagi Germaniya Maks Plank institutining Gettingendagi bir guruh tadqiqotchilari kabi ba'zi olimlarning fikriga ko'ra, millionlab aqlli hisoblagichlar kelajakda butunlay avtonom qurilma yaratishi mumkin. o'z-o'zini tartibga soluvchi tarmoq, Internet kabi markazlashtirilmagan va xavfsiz, chunki u markazlashtirilgan tizimlar ta'sir qiladigan hujumlarga chidamli.
Ko'plikdan kuch
Qayta tiklanadigan elektr energiyasi manbalari Kichik birlik quvvati (RES) tufayli manbalar taqsimlanadi. Ikkinchisiga energiyaning yakuniy iste'molchisiga yaqin joyda o'rnatilgan quvvati 50-100 MVt dan kam bo'lgan manbalar kiradi.
Biroq, amalda taqsimlangan manba sifatida qaraladigan manba chegarasi mamlakatdan mamlakatga katta farq qiladi, masalan, Shvetsiyada 1,5 MVt, Yangi Zelandiya 5 MVt, AQShda 5 MVt, Buyuk Britaniyada 100 MVt. .
Etarlicha ko'p miqdordagi manbalar energiya tizimining kichik maydoniga tarqalgan va ular taqdim etgan imkoniyatlar tufayli aqlli tarmoqlar, bu manbalarni operator tomonidan boshqariladigan bitta tizimga birlashtirish, "virtual elektr stantsiyasini" yaratish mumkin va foydali bo'ladi.
Uning maqsadi taqsimlangan ishlab chiqarishni yagona mantiqiy bog'langan tizimga jamlash, elektr energiyasi ishlab chiqarishning texnik va iqtisodiy samaradorligini oshirishdir. Energiya iste'molchilariga yaqin joyda joylashgan taqsimlangan ishlab chiqarish mahalliy yoqilg'i resurslaridan, jumladan bioyoqilg'i va qayta tiklanadigan energiya va hatto shahar chiqindilaridan ham foydalanishi mumkin.
Virtual elektr stantsiyasi ma'lum bir hududdagi turli xil mahalliy energiya manbalarini (gidroelektrik, shamol, fotoelektr stansiyalari, estrodiol turbinalar, dvigatel generatorlari va boshqalar) va masofadan turib boshqariladigan energiya zaxiralarini (suv baklari, batareyalar) birlashtiradi. keng ko'lamli IT tarmog'i.
Virtual elektr stantsiyalarini yaratishda muhim vazifani iste'molchi talabining kundalik o'zgarishiga elektr energiyasini ishlab chiqarishni moslashtirishga imkon beruvchi energiya saqlash qurilmalari bajarishi kerak. Odatda bunday rezervuarlar batareyalar yoki superkondensatorlardir; nasosli saqlash stantsiyalari ham xuddi shunday rol o'ynashi mumkin.
Virtual elektr stantsiyasini tashkil etuvchi energetik jihatdan muvozanatli hududni zamonaviy kalitlar yordamida elektr tarmog'idan ajratish mumkin. Bunday kalit himoya qiladi, o'lchov ishlarini bajaradi va tizimni tarmoq bilan sinxronlashtiradi.
Dunyo aqlli bo'lib bormoqda
W aqlli tarmoqlar hozirda dunyodagi barcha yirik energetika kompaniyalari tomonidan sarmoya kiritiladi. Evropada, masalan, EDF (Frantsiya), RWE (Germaniya), Iberdrola (Ispaniya) va British Gas (Buyuk Britaniya).
6. Smart grid an'anaviy va qayta tiklanadigan manbalarni birlashtiradi
Ushbu turdagi tizimning muhim elementi telekommunikatsiya tarqatish tarmog'i bo'lib, u to'g'ridan-to'g'ri energiya tizimining oxirida, oxirgi iste'molchilarda joylashgan markaziy amaliy tizimlar va aqlli elektr hisoblagichlar o'rtasida ishonchli ikki tomonlama IP uzatishni ta'minlaydi.
Hozirgi vaqtda dunyodagi eng yirik telekommunikatsiya tarmoqlari ehtiyojlari uchun Smart Grid LightSquared (AQSh) yoki EnergyAustralia (Avstraliya) kabi mamlakatlaridagi eng yirik energiya operatorlari Wimax simsiz texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqariladi.
Bundan tashqari, Polshada Energa Operator SA aqlli tarmog‘ining ajralmas qismi bo‘lgan AMI (Advanced Metering Infrastructure) tizimining birinchi va eng yirik rejalashtirilgan tatbiqlaridan biri ma’lumotlarni uzatish uchun Wimax tizimidan foydalanishni o‘z ichiga oladi.
Wimax yechimining PLC kabi maʼlumotlarni uzatish uchun energiya sohasida qoʻllaniladigan boshqa texnologiyalarga nisbatan muhim afzalligi shundaki, favqulodda vaziyatlarda elektr uzatish liniyalarining butun uchastkalarini oʻchirishga hojat yoʻq.
7. Yevropadagi energiya piramidasi
Xitoy hukumati suv tizimlariga sarmoya kiritish, qishloq joylarda elektr uzatish tarmoqlari va infratuzilmasini yangilash va kengaytirish bo‘yicha yirik uzoq muddatli rejani ishlab chiqdi. aqlli tarmoqlar. Xitoy davlat elektr tarmog'i korporatsiyasi ularni 2030 yilgacha joriy qilishni rejalashtirmoqda.
Yaponiya elektroenergetika sanoati federatsiyasi 2020-yilgacha hukumat ko‘magida quyosh energiyasidan quvvat oladigan aqlli tarmoqni rivojlantirishni rejalashtirmoqda. Ayni paytda Germaniyada smart-tarmoqlar uchun elektron energiyani sinovdan o'tkazish davlat dasturi amalga oshirilmoqda.
Evropa Ittifoqi mamlakatlarida energiya "super tarmoq" yaratiladi, bu orqali qayta tiklanadigan energiya, asosan, shamol stansiyalaridan tarqatiladi. An'anaviy tarmoqlardan farqli o'laroq, u o'zgaruvchan emas, balki to'g'ridan-to'g'ri elektr tokiga (DC) asoslanadi.
Evropa jamg'armalari universitetlar va energetika sanoati vakillarini birlashtirgan MEDOW loyihasi bilan bog'liq tadqiqot va o'quv dasturini moliyalashtirdi. MEDOW ingliz tilidagi "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind" nomining qisqartmasi.
Trening dasturi 2017 yilning martigacha davom etishi kutilmoqda. Yaratilish qayta tiklanadigan energiya tarmoqlari kontinental miqyosda va mavjud tarmoqlarga samarali ulanish (6) qayta tiklanadigan energiyaning o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqqan holda mantiqiy bo'lib, u davriy ortiqcha yoki quvvat etishmovchiligi bilan tavsiflanadi.
Hel yarim orolida ishlaydigan Smart Peninsula dasturi Polsha energetika sanoatida yaxshi tanilgan. Aynan shu yerda Energa mamlakatdagi birinchi sinov tariqasida masofadan o‘qish tizimlarini joriy qildi va loyiha uchun tegishli texnik infratuzilmaga ega bo‘lib, keyinchalik yangilanadi.
Bu joy tasodifan tanlanmagan. Bu hudud energiya iste'molining yuqori tebranishlari bilan tavsiflanadi (yozda yuqori iste'mol, qishda ancha kam), bu energetika muhandislari uchun qo'shimcha qiyinchilik tug'diradi.
Amalga oshirilayotgan tizim nafaqat yuqori ishonchlilik, balki iste'molchilarga xizmat ko'rsatishning moslashuvchanligi bilan ham ajralib turishi kerak, bu ularga energiya iste'molini optimallashtirish, elektr energiyasi tariflarini o'zgartirish va yangi paydo bo'lgan muqobil energiya manbalaridan (fotovoltaik panellar, kichik shamol turbinalari va boshqalar) foydalanish imkonini beradi.
Yaqinda Polskie Sieci Energetyczne energiyani kamida 2 MVt quvvatga ega kuchli batareyalarda saqlashni xohlayotgani haqida ma'lumot paydo bo'ldi. Operator Polshada qayta tiklanadigan energiya manbalari (RES) shamol etishmasligi yoki qorong'i tushganda ishlamay qolganda uzluksiz ta'minotni ta'minlash orqali elektr tarmoqlarini qo'llab-quvvatlaydigan energiya saqlash inshootlarini qurishni rejalashtirmoqda. Keyin ombordan elektr energiyasi tarmoqqa o'tadi.
Yechimni sinovdan o'tkazish ikki yil ichida boshlanishi mumkin. Norasmiy ma'lumotlarga ko'ra, Hitachi'dan yaponiyaliklar kuchli akkumulyator idishlarini sinab ko'rish uchun PSE taklif qiladilar. Shunday litiy-ionli akkumulyatorlardan biri 1 MVt quvvatni yetkazib berishga qodir.
Omborlar, shuningdek, kelajakda an'anaviy elektr stantsiyalarini kengaytirish zaruratini kamaytirishi mumkin. Energiya ishlab chiqarishning yuqori o'zgaruvchanligi (meteorologik sharoitga qarab) bilan ajralib turadigan shamol fermalari an'anaviy energiyani quvvat zahirasini saqlab qolishga majbur qiladi, shunda shamol tegirmonlari istalgan vaqtda energiya ishlab chiqarishni kamaytirish bilan almashtirilishi yoki to'ldirilishi mumkin.
Yevropadagi operatorlar energiyani saqlashga sarmoya kiritmoqda. Yaqinda inglizlar bizning qit'amizda ushbu turdagi eng yirik o'rnatishni ishga tushirishdi. London yaqinidagi Leighton Buzzarddagi inshoot 10 MVt/soatgacha energiya saqlash va 6 MVt quvvatni yetkazib berish imkoniyatiga ega.
Uning ortida S&C Electric, Samsung, shuningdek, UK Power Networks va Younicos bor. 2014-yil sentabr oyida oxirgi kompaniya Yevropada birinchi tijorat energiya omborini qurdi. U Germaniyaning Shverin shahrida ishga tushirilgan va 5 MVt quvvatga ega.
“Smart Grid Projects Outlook 2014” hujjati 459 yildan buyon amalga oshirilgan 2002 ta loyihani o‘z ichiga oladi, ularda yangi texnologiyalar, AKT (televidenie) imkoniyatlaridan foydalanish “aqlli tarmoq”ni yaratishga xizmat qildi.
Shuni ta'kidlash kerakki, kamida bitta Evropa Ittifoqiga a'zo davlat ishtirok etgan (hamkor bo'lgan) loyihalar hisobga olingan (7). Bu hisobotda qamrab olingan mamlakatlar sonini 47 taga yetkazdi.
Hozirga qadar ushbu loyihalar uchun 3,15 milliard yevro ajratilgan, garchi ularning 48 foizi haligacha bajarilmagan. Hozirda ilmiy-tadqiqot loyihalari uchun 830 million yevro sarflanadi, sinovdan o‘tkazish va amalga oshirish uchun esa 2,32 milliard yevro sarflanadi.
Ular orasida aholi jon boshiga Daniya eng ko'p sarmoya kiritadi. Boshqa tomondan, Frantsiya va Buyuk Britaniya eng yuqori byudjetli loyihalarni amalga oshiradi, har bir loyiha uchun o'rtacha 5 million evro.
Bu davlatlar bilan solishtirganda, Sharqiy Yevropa mamlakatlari ancha yomon ahvolda. Hisobotga ko'ra, ular ushbu loyihalarning umumiy byudjetining atigi 1 foizini tashkil qiladi. Amalga oshirilgan loyihalar soni bo'yicha birinchi beshlik: Germaniya, Daniya, Italiya, Ispaniya va Frantsiya. Polsha reytingda 18-o‘rinni egalladi.
Bizdan oldinda Shveysariya, keyin esa Irlandiya edi. Aqlli tarmoq shiori ostida dunyoning ko'plab joylarida ambitsiyali, deyarli inqilobiy yechimlar amalga oshirilmoqda. energetika tizimini modernizatsiya qilishni rejalashtirmoqda.
Eng yaxshi misollardan biri bu so'nggi yillarda tayyorlangan va taxminiy davomiyligi 2030 yilgacha bo'lgan Ontario aqlli infratuzilma loyihasi (8).
8. Kanadaning Ontario provinsiyasida Smart Gridni joylashtirish rejasi.
Energiya viruslari?
Biroq, agar energiya tarmog'i Internetga o'xshab qolsangiz, u zamonaviy kompyuter tarmoqlarida biz duch keladigan tahdidlarga duch kelishi mumkinligini hisobga olishingiz kerak.
9. Energiya tarmoqlarida ishlash uchun mo'ljallangan robotlar
F-Secure laboratoriyalari yaqinda sanoatning xizmat ko'rsatish tizimlari, shu jumladan elektr tarmoqlari uchun yangi murakkab tahdid haqida ogohlantirdi. U Havex deb ataladi va u kompyuterlarga zarar etkazish uchun juda ilg'or yangi texnikadan foydalanadi.
Havex ikkita asosiy komponentga ega. Birinchisi, hujum qilingan tizimni masofadan boshqarish uchun ishlatiladigan troyan dasturi. Ikkinchi element PHP serveridir.
Troyan oti tajovuzkorlar tomonidan texnologik va ishlab chiqarish jarayonlarini kuzatish uchun mas'ul bo'lgan APCS/SCADA dasturiy ta'minotiga biriktirilgan. Jabrlanuvchilar tahdiddan bexabar, bunday dasturlarni maxsus saytlardan yuklab olishadi.
Havex qurbonlari birinchi navbatda sanoat echimlari bilan shug'ullanadigan Evropa institutlari va kompaniyalari edi. Havex kodining bir qismi uning yaratuvchilari ishlab chiqarish jarayonlari haqidagi ma'lumotlarni o'g'irlashni xohlashdan tashqari, ularning yo'nalishiga ham ta'sir qilishi mumkinligini ko'rsatadi.
10. Aqlli tarmoqlarning hududlari
Ushbu zararli dastur mualliflari, ayniqsa, energiya tarmoqlariga qiziqish bildirishgan. Ehtimol, kelajakdagi element aqlli quvvat tizimi robotlar ham bo'ladi.
Yaqinda Michigan texnologik universiteti tadqiqotchilari tabiiy ofatlar oqibatida elektr uzilishidan jabrlangan joylarga energiya yetkazib beruvchi robot modelini (9) ishlab chiqdilar.
Bunday turdagi mashinalar, masalan, qutqaruv ishlarini samaraliroq amalga oshirish uchun telekommunikatsiya infratuzilmasini (minoralar va tayanch stansiyalar) quvvatni tiklashi mumkin. Robotlar avtonomdir, ular o'zlari maqsad sari eng yaxshi yo'lni tanlaydilar.
Ular bortda yoki quyosh panellarida batareyalar bo'lishi mumkin. Ular bir-birlarini ovqatlantirishlari mumkin. Ma'nosi va funktsiyalari aqlli tarmoqlar energiyadan ancha uzoqqa boring (10).
Shu tarzda yaratilgan infratuzilma eng zamonaviy texnologiyalarga asoslangan kelajakning yangi mobil aqlli hayotini yaratish uchun ishlatilishi mumkin. Hozircha biz ushbu turdagi yechimning afzalliklarini (lekin kamchiliklarini ham) tasavvur qilishimiz mumkin.
