Ağıllı Enerji Şəbəkələri
Qlobal enerji tələbatının ildə təxminən 2,2 faiz artacağı təxmin edilir. Bu o deməkdir ki, 20 pevatat saatdan çox olan qlobal enerji istehlakı 2030-cu ildə 33 pevatat saata qədər artacaq. Eyni zamanda, enerjinin əvvəlkindən daha səmərəli istifadəsinə diqqət yetirilir.
1. Ağıllı şəbəkədə avtomatik
Digər proqnozlara görə, 2050-ci ilə qədər nəqliyyat elektrik enerjisinə tələbatın 10 faizindən çoxunu istehlak edəcək, bu da əsasən elektrik və hibrid avtomobillərin populyarlığının artması ilə əlaqədardır.
Əgər elektrik avtomobil akkumulyatorunun doldurulması düzgün idarə olunmur və ya heç öz-özünə işləmirsə, eyni zamanda çoxlu batareyanın doldurulması səbəbindən pik yüklənmə riski var. Avtomobillərin optimal vaxtlarda doldurulmasına imkan verən həllərə ehtiyac (1).
Elektrik enerjisinin əsasən mərkəzi elektrik stansiyalarında istehsal olunduğu və yüksək gərginlikli ötürücü xətlər, orta və aşağı gərginlikli paylayıcı şəbəkələr vasitəsilə istehlakçılara çatdırıldığı klassik XNUMX-ci əsr enerji sistemləri yeni dövrün tələblərinə uyğun deyil.
Son illərdə paylanmış sistemlərin, öz izafilərini bazarla bölüşə bilən kiçik enerji istehsalçılarının sürətli inkişafını da görə bilərik. Paylanmış sistemlərdə onların əhəmiyyətli payı var. bərpa olunan enerji mənbələri.
Ağıllı şəbəkələrin lüğəti
AMI - Qabaqcıl Ölçmə İnfrastrukturunun qısaldılması. Elektrik sayğacları ilə əlaqə saxlayan, enerji məlumatlarını toplayan və bu məlumatları təhlil edən cihazların və proqram təminatının infrastrukturu deməkdir.
Paylanmış nəsil - bilavasitə paylayıcı şəbəkələrə qoşulmuş və ya alıcının enerji sistemində (nəzarət və ölçmə cihazlarının arxasında) yerləşən, adətən bərpa olunan və ya qeyri-ənənəvi enerji mənbələrindən, çox vaxt istilik istehsalı ilə birlikdə (paylanmış kogenerasiya) elektrik enerjisi istehsal edən kiçik generasiya qurğuları və ya qurğular tərəfindən enerji istehsalı ). . Paylanmış generasiya şəbəkələrinə, məsələn, istehlakçılar, enerji kooperativləri və ya bələdiyyə elektrik stansiyaları daxil ola bilər.
smart sayğac – enerjinin ölçülməsi məlumatlarını təchizatçıya avtomatik ötürmək funksiyasına malik olan və bununla da elektrik enerjisinin şüurlu istifadəsi üçün daha çox imkanlar təklif edən uzaqdan elektrik sayğacı.
Mikro enerji mənbəyi – adətən öz istehlakı üçün istifadə olunan kiçik elektrik stansiyası. Mikro mənbə kiçik yerli günəş, su və ya külək elektrik stansiyaları, təbii qaz və ya bioqazla işləyən mikro turbinlər, təbii qaz və ya bioqazla işləyən mühərrikləri olan qurğular ola bilər.
Təklif – öz ehtiyacları üçün, məsələn, mikro mənbələrdə enerji istehsal edən və istifadə olunmamış artıqlığı paylayıcı şəbəkəyə satan şüurlu enerji istehlakçısı.
Dinamik dərəcələr – enerji qiymətlərində gündəlik dəyişikliklər nəzərə alınmaqla tariflər.
Müşahidə olunan məkan-zaman
Bu problemlərin həlli (2) enerjini tam olaraq lazım olan yerə yönəldəcək çevik “düşünmə” infrastrukturuna malik şəbəkə tələb edir. Belə bir qərar ağıllı enerji şəbəkəsi - ağıllı elektrik şəbəkəsi.
2. Enerji bazarının üzləşdiyi problemlər
Ümumiyyətlə, ağıllı şəbəkə elektrik enerjisini qənaətli, dayanıqlı və təhlükəsiz şəkildə təmin etmək üçün istehsal, ötürmə, paylama və istifadə proseslərinin bütün iştirakçılarının fəaliyyətini ağıllı şəkildə birləşdirən enerji sistemidir (3).
Onun əsas prinsipi enerji bazarının bütün iştirakçıları arasında əlaqədir. Şəbəkə elektrik stansiyalarını birləşdirir, böyük və kiçik və enerji istehlakçıları bir strukturda. O, iki element sayəsində mövcud ola və fəaliyyət göstərə bilər: qabaqcıl sensorlar üzərində qurulmuş avtomatlaşdırma və İKT sistemi.
Sadə dillə desək: ağıllı şəbəkə enerjiyə ən böyük ehtiyacın və ən böyük təchizatın harada və nə vaxt yarandığını “bilir” və artıq enerjini ən çox ehtiyac duyulan yerə yönəldə bilir. Nəticədə, belə bir şəbəkə enerji təchizatı zəncirinin səmərəliliyini, etibarlılığını və təhlükəsizliyini artıra bilər.
3. Ağıllı şəbəkə - əsas sxem
4. Ağıllı şəbəkələrin üç sahəsi, məqsədləri və onlardan irəli gələn faydalar
Ağıllı şəbəkələr elektrik sayğaclarının oxunuşunu məsafədən götürməyə, qəbulun və şəbəkənin vəziyyətinə, eləcə də enerji qəbulunun profilinə nəzarət etməyə, qeyri-qanuni enerji istehlakını, sayğaclara müdaxiləni və enerji itkilərini müəyyən etməyə, alıcını uzaqdan ayırmağa/qoşmağa, tarifləri dəyişdirməyə, oxunan dəyərlər üçün arxiv və qanun layihəsi və digər fəaliyyətlər (4).
Elektrik enerjisinə olan tələbatı dəqiq müəyyən etmək çətindir, buna görə də adətən sistem sözdə isti ehtiyatdan istifadə etməlidir. Paylanmış generasiyanın (Smart Grid Lüğətinə baxın) Smart Grid ilə birlikdə istifadəsi böyük ehtiyatların tam işlək vəziyyətdə saxlanılması ehtiyacını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.
Sütun ağıllı şəbəkələr geniş ölçü sistemi, ağıllı uçot mövcuddur (5). Buraya ölçmə məlumatlarını qərar verən nöqtələrə ötürən telekommunikasiya sistemləri, həmçinin ağıllı məlumat, proqnozlaşdırma və qərar qəbul etmə alqoritmləri daxildir.
Ayrı-ayrı şəhərləri və ya kommunaları əhatə edən "ağıllı" ölçmə sistemlərinin ilk sınaq qurğuları artıq tikilir. Onların sayəsində, digər şeylər arasında, fərdi müştərilər üçün saatlıq ödəniş tətbiq edə bilərsiniz. Bu o deməkdir ki, günün müəyyən vaxtlarında belə bir istehlakçı üçün elektrik enerjisinin qiyməti daha aşağı olacaq, buna görə də, məsələn, paltaryuyan maşını açmağa dəyər.
Almaniyanın Göttingendəki Maks Plank İnstitutunun Mark Timm başçılıq etdiyi bir qrup tədqiqatçı kimi bəzi alimlərin fikrincə, milyonlarla smart sayğac gələcəkdə tamamilə avtonom sistem yarada bilər. özünü tənzimləyən şəbəkə, İnternet kimi mərkəzləşdirilməmiş və mərkəzləşdirilmiş sistemlərin məruz qaldığı hücumlara davamlı olduğu üçün təhlükəsizdir.
Çoxluqdan güc
Bərpa olunan elektrik enerjisi mənbələri Kiçik vahid tutumuna görə (RES) qaynaqlar paylanır. Sonunculara enerjinin son istehlakçısına yaxın məsafədə quraşdırılmış vahid gücü 50-100 MVt-dan az olan mənbələr daxildir.
Bununla belə, praktikada paylanmış hesab edilən mənbə üçün limit dəyəri ölkədən ölkəyə çox dəyişir, məsələn, İsveçdə 1,5 MVt, Yeni Zelandiyada 5 MVt, ABŞ-da 5 MVt, Böyük Britaniyada 100 MVt-dır. .
Enerji sisteminin kiçik bir sahəsinə səpələnmiş kifayət qədər çox sayda mənbələr və təmin etdikləri imkanlar sayəsində ağıllı şəbəkələr, bu mənbələri operator tərəfindən idarə olunan bir sistemdə birləşdirmək, "virtual elektrik stansiyası" yaratmaq mümkün və sərfəli olur.
Onun məqsədi elektrik enerjisi istehsalının texniki və iqtisadi səmərəliliyini artırmaqla paylanmış generasiyanı bir məntiqi əlaqəli sistemdə cəmləşdirməkdir. Enerji istehlakçılarına yaxın ərazidə yerləşən paylanmış nəsil həmçinin yerli yanacaq ehtiyatlarından, o cümlədən bioyanacaq və bərpa olunan enerjidən və hətta məişət tullantılarından istifadə edə bilər.
Virtual elektrik stansiyası müəyyən bir ərazidə çoxlu müxtəlif yerli enerji mənbələrini (su, külək, fotoelektrik stansiyalar, birləşmiş dövrəli turbinlər, mühərriklə işləyən generatorlar və s.) və uzaqdan idarə olunan enerji anbarını (su çənləri, akkumulyatorlar) birləşdirir. geniş İT şəbəkəsi.sistemi.
Virtual elektrik stansiyalarının yaradılmasında mühüm funksiyanı elektrik enerjisinin istehsalını istehlakçı tələbatındakı gündəlik dəyişikliklərə uyğunlaşdırmağa imkan verən enerji saxlama cihazları oynamalıdır. Adətən belə rezervuarlar batareyalar və ya superkondansatörlərdir; nasoslu saxlama stansiyaları oxşar rol oynaya bilər.
Virtual elektrik stansiyasını təşkil edən enerji baxımından balanslaşdırılmış ərazi müasir açarlardan istifadə edərək elektrik şəbəkəsindən ayrıla bilər. Belə bir keçid qoruyur, ölçmə işlərini yerinə yetirir və sistemi şəbəkə ilə sinxronlaşdırır.
Dünya daha ağıllı olur
W ağıllı şəbəkələr hazırda dünyanın bütün ən böyük enerji şirkətləri tərəfindən sərmayə qoyulur. Avropada, məsələn, EDF (Fransa), RWE (Almaniya), Iberdrola (İspaniya) və British Gas (Böyük Britaniya).
6. Ağıllı şəbəkə ənənəvi və bərpa olunan mənbələri birləşdirir
Bu tip sistemlərin mühüm elementi mərkəzi tətbiq sistemləri və bilavasitə enerji sisteminin sonunda, son istehlakçılarda yerləşən smart elektrik sayğacları arasında etibarlı ikitərəfli IP ötürülməsini təmin edən telekommunikasiya paylayıcı şəbəkədir.
Hazırda dünyanın ən böyük telekommunikasiya şəbəkələrinin ehtiyacları üçün Smart Grid LightSquared (ABŞ) və ya EnergyAustralia (Avstraliya) kimi ölkələrinin ən böyük enerji operatorlarından Wimax simsiz texnologiyasından istifadə etməklə istehsal olunur.
Bundan əlavə, Polşada Energa Operator SA-nın smart şəbəkəsinin tərkib hissəsi olan AMI (Advanced Metering Infrastructure) sisteminin ilk və ən böyük planlaşdırılmış tətbiqi məlumatların ötürülməsi üçün Wimax sistemindən istifadəni nəzərdə tutur.
Wimax həllinin enerji sektorunda PLC kimi məlumatların ötürülməsi üçün istifadə edilən digər texnologiyalara münasibətdə mühüm üstünlüyü ondan ibarətdir ki, fövqəladə hallarda elektrik xətlərinin bütün hissələrini söndürməyə ehtiyac yoxdur.
7. Avropada enerji piramidası
Çin hökuməti su sistemlərinə investisiya yatırmaq, kənd yerlərində ötürücü şəbəkələri və infrastrukturu təkmilləşdirmək və genişləndirmək üçün böyük uzunmüddətli plan hazırlayıb. ağıllı şəbəkələr. Çin Dövlət Şəbəkə Korporasiyası onları 2030-cu ilə qədər tətbiq etməyi planlaşdırır.
Yaponiya Elektrik Sənayesi Federasiyası hökumətin dəstəyi ilə 2020-ci ilə qədər günəş enerjisi ilə işləyən smart şəbəkə inkişaf etdirməyi planlaşdırır. Hazırda Almaniyada smart şəbəkələr üçün elektron enerjinin sınaqdan keçirilməsi üzrə dövlət proqramı həyata keçirilir.
Aİ ölkələrində enerji “super şəbəkəsi” yaradılacaq və bu şəbəkə vasitəsilə bərpa olunan enerji əsasən külək stansiyalarından paylanacaq. Ənənəvi şəbəkələrdən fərqli olaraq, o, alternativ deyil, birbaşa elektrik cərəyanına (DC) əsaslanacaq.
Avropa fondları universitetləri və enerji sənayesi nümayəndələrini bir araya gətirən MEDOW layihə ilə bağlı tədqiqat və təlim proqramını maliyyələşdirib. MEDOW ingilis dilində "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind" adının abreviaturasıdır.
Təlim proqramının 2017-ci ilin mart ayına qədər davam edəcəyi gözlənilir. yaradılış bərpa olunan enerji şəbəkələri kontinental miqyasda və mövcud şəbəkələrə səmərəli qoşulma (6) bərpa olunan enerjinin spesifik xüsusiyyətlərinə görə məna kəsb edir ki, bu da dövri artıqlıqlar və ya gücün çatışmazlığı ilə xarakterizə olunur.
Hel yarımadasında fəaliyyət göstərən “Ağıllı yarımada” proqramı Polşanın enerji sənayesində yaxşı tanınır. Məhz burada Energa ölkədə ilk sınaq məsafədən oxuma sistemlərini tətbiq edib və layihə üçün müvafiq texniki infrastruktura malikdir və bu infrastruktur daha da təkmilləşdiriləcək.
Bu yer təsadüfən seçilməyib. Bu sahə enerji istehlakının yüksək dalğalanması ilə xarakterizə olunur (yayda yüksək istehlak, qışda daha az), bu da energetika mühəndisləri üçün əlavə çətinlik yaradır.
Tətbiq olunan sistem təkcə yüksək etibarlılığı ilə deyil, həm də müştərilərə xidmətdə çevikliyi ilə seçilməlidir, onlara enerji istehlakını optimallaşdırmağa, elektrik enerjisi tariflərini dəyişdirməyə və yeni yaranan alternativ enerji mənbələrindən (fotovoltaik panellər, kiçik külək turbinləri və s.) istifadə etməyə imkan verməlidir.
Bu yaxınlarda Polskie Sieci Energetyczne-nin enerjini ən azı 2 MVt gücündə güclü batareyalarda saxlamaq istədiyi barədə məlumatlar da ortaya çıxdı. Operator Polşada bərpa olunan enerji mənbələri (RES) külək olmaması səbəbindən və ya hava qaraldıqdan sonra fəaliyyətini dayandırdıqda təchizatın davamlılığını təmin etməklə elektrik şəbəkəsini dəstəkləyəcək enerji anbarları tikməyi planlaşdırır. Anbardan gələn elektrik daha sonra şəbəkəyə gedəcək.
Həllin sınaqdan keçirilməsi iki il ərzində başlaya bilər. Qeyri-rəsmi məlumatlara görə, Hitachi-dən olan yaponlar güclü akkumulyator qablarını sınaqdan keçirmək üçün PSE təklif edirlər. Belə litium-ion batareyalardan biri 1 MVt enerji ötürməyə qadirdir.
Anbarlar həmçinin gələcəkdə ənənəvi elektrik stansiyalarının genişləndirilməsi ehtiyacını azalda bilər. Enerji istehsalının yüksək dəyişkənliyi (meteoroloji şəraitdən asılı olaraq) ilə xarakterizə olunan külək təsərrüfatları ənənəvi enerjini güc ehtiyatını saxlamağa məcbur edir ki, külək dəyirmanları istənilən vaxt azaldılmış enerji ilə əvəz oluna və ya əlavə oluna bilsin.
Avropadakı operatorlar enerjinin saxlanmasına sərmayə qoyurlar. Bu yaxınlarda ingilislər qitəmizdə bu tipli ən böyük qurğunu işə saldılar. London yaxınlığındakı Leighton Buzzard-dakı qurğu 10 MVt-a qədər enerji saxlamaq və 6 MVt enerji ötürmək qabiliyyətinə malikdir.
Onun arxasında S&C Electric, Samsung, həmçinin UK Power Networks və Younicos dayanır. 2014-cü ilin sentyabrında sonuncu şirkət Avropada ilk kommersiya enerji anbarını tikdi. O, Almaniyanın Şverin şəhərində işə salınıb və 5 MVt gücündədir.
“Smart Grid Projects Outlook 2014” sənədində 459-ci ildən həyata keçirilən 2002 layihə öz əksini tapıb ki, bu layihədə yeni texnologiyalardan, İKT (teleinformasiya) imkanlarından istifadə “ağıllı şəbəkə”nin yaradılmasına töhfə verib.
Qeyd etmək lazımdır ki, ən azı bir Aİ Üzv Dövlətinin iştirak etdiyi (tərəfdaş olduğu) layihələr nəzərə alınmışdır (7). Bununla da hesabatda əhatə olunan ölkələrin sayı 47-yə çatıb.
İndiyədək bu layihələrə 3,15 milyard avro ayrılıb, baxmayaraq ki, onların 48 faizi hələ tamamlanmayıb. Ar-Ge layihələri hazırda 830 milyon avro xərcləyir, sınaq və tətbiqetmə isə 2,32 milyard avroya başa gəlir.
Bunların arasında adambaşına ən çox investisiya yatıran Danimarkadır. Digər tərəfdən, Fransa və Böyük Britaniya ən yüksək büdcəli layihələr həyata keçirir, hər layihə üçün orta hesabla 5 milyon avro.
Bu ölkələrlə müqayisədə Şərqi Avropa ölkələri daha pis vəziyyətə düşüb. Hesabata görə, onlar bütün bu layihələrin ümumi büdcəsinin cəmi 1 faizini təşkil edir. Həyata keçirilən layihələrin sayına görə ilk beşlik Almaniya, Danimarka, İtaliya, İspaniya və Fransadır. Polşa reytinqdə 18-ci yerdə qərarlaşıb.
Bizi İsveçrə qabaqlayıb, ardınca İrlandiya. Ağıllı şəbəkə şüarı altında dünyanın bir çox yerində iddialı, demək olar ki, inqilabi həllər tətbiq olunur. enerji sisteminin modernləşdirilməsini planlaşdırır.
Ən yaxşı nümunələrdən biri, son illərdə hazırlanmış və təxmini müddəti 2030 ilə qədər olan Ontario Ağıllı İnfrastruktur Layihəsidir (8).
8. Kanadanın Ontario əyalətində Smart Grid-in yerləşdirilməsi planı.
Enerji virusları?
Lakin, əgər enerji şəbəkəsi İnternetə bənzədikdə, onun müasir kompüter şəbəkələrində qarşılaşdığımız eyni təhlükələrlə üzləşə biləcəyini nəzərə almalısınız.
9. Enerji şəbəkələrində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş robotlar
F-Secure Laboratories bu yaxınlarda elektrik şəbəkələri də daxil olmaqla sənaye xidmət sistemləri üçün yeni kompleks təhlükə barədə xəbərdarlıq etdi. Bu, Havex adlanır və kompüterləri yoluxdurmaq üçün son dərəcə qabaqcıl yeni texnikadan istifadə edir.
Havex iki əsas komponentdən ibarətdir. Birincisi, hücuma məruz qalan sistemi uzaqdan idarə etmək üçün istifadə edilən Trojan proqramıdır. İkinci element PHP serveridir.
Trojan atı təcavüzkarlar tərəfindən texnoloji və istehsal proseslərinin gedişatına nəzarət etmək üçün məsul olan APCS/SCADA proqram təminatına qoşulmuşdur. Qurbanlar bu cür proqramları təhlükədən xəbərsiz olaraq ixtisaslaşmış saytlardan yükləyirlər.
Havex-in qurbanları ilk növbədə sənaye həlləri ilə məşğul olan Avropa qurumları və şirkətləri idi. Havex kodunun bir hissəsi onun yaradıcılarının istehsal prosesləri haqqında məlumatları oğurlamaq istəməsi ilə yanaşı, onların gedişatına da təsir edə biləcəyini göstərir.
10. Ağıllı şəbəkələrin sahələri
Bu zərərli proqramın müəllifləri xüsusilə enerji şəbəkələri ilə maraqlanırdılar. Ola bilsin ki, gələcək element ağıllı enerji sistemi robotlar da olacaq.
Bu yaxınlarda Miçiqan Texnoloji Universitetinin tədqiqatçıları təbii fəlakətlər kimi elektrik kəsilməsindən təsirlənən yerlərə enerji çatdıran robot modeli (9) hazırlayıblar.
Bu tip maşınlar, məsələn, xilasetmə əməliyyatlarını daha səmərəli həyata keçirmək üçün telekommunikasiya infrastrukturunun (qüllələr və baza stansiyaları) enerji təchizatını bərpa edə bilər. Robotlar avtonomdur, təyinat yerinə ən yaxşı yolu özləri seçirlər.
Onların göyərtəsində batareyalar və ya günəş panelləri ola bilər. Bir-birlərini qidalandıra bilərlər. Məna və funksiyalar ağıllı şəbəkələr enerjidən çox kənara çıxın (10).
Bu yolla yaradılan infrastruktur ən müasir texnologiyalar əsasında gələcəyin yeni mobil smart həyatını yaratmaq üçün istifadə oluna bilər. İndiyə qədər bu cür həllin yalnız üstünlüklərini (eyni zamanda mənfi cəhətlərini) təsəvvür edə bilərik.
