شبکه هوشمند برق

 شبکه های هوشمند توزیع نیرو، شبکه های به هم پیوسته دو سویه ای می باشند که در آن اطلاعات نقش بنیادی در فرایند توزیع انرژی ایفا می نماید.

توزیع هوشمند نیرو سامانه های مبتنی بر ترکیب فناوری اطلاعات و ارتباطات با توانمندی های پردازشی رایانه ها و سیستم های الکتریکی می باشد. ارتقا
سیستم های کنونی سخت افزاری غیر هوشمند به شبکه های دو سویه توزیع شده کارآمد و اقتصادی که در آن بهره وری سرمایه گذاری های انجام شده
در صنعت برق به طرز چشمگیری بالا می رود، از اهداف اصلی هوشمند سازی شبکه می باشد. بالا رفتن ضریب اطمینان و پایداری شبکه از اهداف دیگر
بکارگیری این فناوری می باشد. بطور خلاصه نیازمندی های زیر لزوم تغییرات بنیادی را باعث گردیده است:
 
- شبکه توزیع خودبازیاب ""Self Healing Grids
·   شبکه ای با ضریب اطمینان بالا و داشتن امنیت ذاتی در کلیه سطوح
·   کنترل غیر متمرکز و فراگیر با استفاده از گسترده از حسگرها و لوازم اندازه گیری
 
- شبکه توزیع نیروی برق کم هزینه " "Economical Grids
·   استفاده بهینه از دارایی های با ارزش با بکارگیری مفهوم پاسخ به درخواست ""Demand Response
·   توزیع غیر سلسله مراتبی تولید نیروی برق و بهرگیری از تولید پراکنده نوعاً توسط مصرف کنندگان
·   اتوماسیون گسترده و کاهش دخالت عامل انسانی
 
- شبکه توزیع نیروی برق دوستدار محیط زیست
·   تجمیع و متنوع نمودن منابع انرژی
·   مدیریت آلاینده ها و دی اکسید کربن
 
در سامانه توزیع هوشمند نیروی برق "Smart Grid" نه تنها داده ها به صورت دوسویه از شبکه به مشترک و بالعکس منتقل می گردد، بلکه جریان انرژی نیز دو سویه می گردد و شبکه می تواند بالقوه متشکل از هزاران تولید کننده و فروشنده خرد برق "Electricity Retailer" باشد. این فروشندگان از طریق منابع تجدیدپذیر انرژی "Reusable Energy Sources" (RES) مانند سلول های خورشیدی، گرمای زمین و یا از طریق ذخیره انرژی در ساعات و یا ایام کم بار (و البته ارزان) و فروش آن در ساعات پربار (و صد البته گران) وارد بازار خرده فروشی برق شوند. لذا در SG با دو شبکه جدید آشنا می شویم:
·   ریز شبکه توزیع برق "Micro grids"
· شرکت توزیع برق مجازی"Virtual Utility" (و یا بازار مجازی برق) ""Virtual Electricity Market 
بازار مجازی برق در واقع مفهومی مشابه مدل اینترنتی است که در آن انرژی از هر منبعی صرفنظر از شیوه تولید، خواه ژنراتورهای سنتی یا منابع تجدیدپذیر انرژی باشند، عرضه و در هر نقطه دلخواهی در شبکه به مصرف می رسد. بدیهی است تحقق چنین آرمانی بدون بهره گیری از فناوری های پیشرفته اطلاعات و ارتباطات (ICT) میسر نمی گردد.

 

نصب و راه اندازی سنسورهای هوشمند بر روی تمام عناصر کلیدی شبکه توزیع و برقراری شبکه ارتباط دو سویه، ادغام و هماهنگسازی سامانه AMI با سایر نرم افزارهای کاربردی مرکز (OfficeBack-end)، درگاه"Portal" خدمات رسانی مشترکین (OfficeFront-end) و سامانه هاEnterprise Resource Planning و خدمات صوتی به مشترکین، نصب سیستم های نرم افزاری تشخیص خرابی بلادرنگ، تنظیم بار، قطع و وصل جریان برق بصورت انبوه در عین حال انتخابی، همسویی و ادغام با شبکه های کنترل بلادرنگ توزیع و فوق توزیع مانند SCADA و تبادل اطلاعات در راستای تعامل کامل در شبکه از جمله فعالیت های اصلی جهت برپایی شبکه کامل توزیع هوشمند نیروی برق می باشد. بکارگیری و خرید انرژی از تولیدکنندگان خرد نوعاً مبتنی بر انرژی های تجدید پذیر و منابع ذخیره فراگیر (مانند انرژی ذخیره شده در خودروهای الکتریکی در ساعات اوج مصرف) و نیروگاه های ترکیبی نیرو و گرماCombined Heat and Powerو برقراری ارتباط دو سویه داده ای و انرژی با این تولید کنندگان از مصادیق دیگر شبکه هوشمند خواهد بود.

 

 
شکل 1- نمایی از یک شبکه توزیع نیروی هوشمند آینده
 
 
جدول زیر مقایسه ای بین سیستم های سنتی و اهداف شبکه های هوشمند را نمایان می سازد.
 
شکل 2- ساختار سلسله مراتبی شبکه های برق سنتی
 
 
شکل3- ساختار غیر متمرکز شبکه های توزیع هوشمند نیرو


نویسنده : احمد زینی ساعت ٦:۱٤ ‎ب.ظ تاریخ جمعه ٦ خرداد ،۱۳٩٠
تگ های این مطلب:شبکه های هوشمند توزیع برق ¡تگ های این مطلب:smart grid


شبکه های هوشمند توزیع برق(smart grid)

امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم کردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلکه از طرفی حداقل سازی و کاهش اثراتی که بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یکی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Gridراه حلی برای این چالش است که سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف کنندهSmart Gridبدین معنی است که آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیک که قیمت انرژی گران می باشد، هزینه کمتری بپردازند و برای کارشناسان محیط زیست، این شبکه بمعنی استفاده از تکنولوژی جهت کمک به حل تغییرات مضر آب و هوایی و اجتناب از تولید گازهای کربن بیش از اندازه می باشد و برای همکاران صنعت برق پیک سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبکه است.

شبکه های هوشمند توزیع انرژی الکتریکی یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبکه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تأمین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با کمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبکه هوشمند جهان در مارس 2008 معرفی گردید و شهر بالدر ایالت کلرادو آمریکا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبکه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بکارگیری تکونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشترکین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . تکنولوژی هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید ، انتقال ، توزیع و استفاده از انرژی الکتریکی به همراه منافع اقتصادی و محیطی دارد که در نهایت به برآورده نمودن نیازهای مشتریان و در دسترس بودن برق مطمئن و پایدار ختم می شود . از طرف دیگر سیستم می تواند با استفاده از اطلاعات جمع آوری نموده در مواقع بحرانی ، تصمیم گیری نماید و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری کند

مزایای شبکه های هوشمند
به طور خلاصه مزایای شبکه های هوشمند به شرح ذیل است :
- پیک سایی که نتیجه اصلی بکارگیری شبکه هوشمند به همراه تکنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشترکین است .
- کاهش مصرف سوخت های فسیلی که در نتیجه کاهش پیک و تلفات انرژی به همراه کاهش افت خطوط توزیع بدست می آید .
- کاهش در تعداد مشترکین که خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی کردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری کردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است .
- کاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و کاهش در بار پیک بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند
- کاهش هزینه ها که منتج از قطع و وصل از راه دورمشترکین می باشد

کاهش زمان خاموشی مشترکین
جلوگیری از قطع برق مشترکین، فاکتور اصلی رضایت مندی مشترکین است .شبکه توزیع هوشمند به سرعت وسایلی را که احتمالاً موجب خطا در شبکه توزیع می شوند را شناسایی و از مدار خارج می کند و همچنین جریان نشتی را به سرعت مشخص می کند و مکانهایی که نیاز به حضور نیرو جهت اصلاح شبکه را دارند به سرعت اعلام می کند. استفاده از نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری سریعاً مشترکین را که خارج از سرویس هستند ،را مشخص می کند . فراهم نمودن چنین اطلاعاتی برای پرسنل اتفاقات که در محل خاموشی هستند، بسیار ذی قیمت بوده و بازده عملکردرا بسیار بالا می برد .

شبکه های توزیع هوشمند با استفاده از راه حل های ذیل زمان خاموشی مشترکین را کاهش می دهند

- تنظیم مجدد سیستم با کمک گرفتن از سوئیچ های اتوماتیک هوشمند که هماهنگ با پست های هوشمند هستند .
- تشخیص از راه دور فالت
- تعیین اندازه و محل بار خارج شده از مدار از راه دور و بصورتReal Time
- کنترل از راه دور تولیدات پراکنده انرژی و تجمیع آنها جهت استفاده
- تشخیص از راه دور قطع و وصل شبکه

منافع شبکه توزیع هوشمند برای مشترکین

با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر که عموماً نیروی باد می باشد، مشترکین جهت انتخاب نیاز به اطلاعات میزان تولید آن و در دسترس بودن آن دارند، تا با توجه به درآمدشان و اولویت های زیست محیطی انتخاب صحیح انجام دهند که این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشترکین و آماده سازی بستر فرهنگی دارد، لذا بایستی در این زمینه نیز سرمایه گذاری مناسبی انجام شود. نرم افزارهای قیمت گذاری بلادرنگ به مدیریت تقاضا کمک می کنند، تا هر زمان که برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی که قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را کاهش دهند .
به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اکنون سیستمی طراحی شده است که مصرف انرژی مشترک را بر اساس تنظیمات خود (که توسط مشترک انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان کنترل می کند . این سیستم ها مشترکینی را که نگران محیط زیست خود هستند قادر به کنترل منبع تولید انرژی می کند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده کنند که آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند .

کاهش 2.5 درصدی در مصرف انرژی ، آزاد سازی گازco2 را به میزان یک میلیون تن کاهش میدهد.
کاهش هزینهBilling و هزینه سرویس دهی به مشترکین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیک کنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به کارائی مراکز Call centerهستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند
کاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت کنتورها
- %50 کاهش در نیروی انسانی که نیاز به قرائت دوره ای کنتورها بوده است .
کاهش تماسها باCall center یک میلیون دلار منافع سالیانه
منافع سالانه حاصل از جلوگیری سرقت انرژی 10 تا 20 میلیون دلار
قطع و وصل از راه دور 5 تا 10 میلیون دلار منافع حاصل از عدم مراجعه تکنیسین

تلفات خطوط انتقال و توزیع که حاصل از امپدانس هادی ها و عملکرد شبکه کم بازده است که در حال حاضر بین 8 تا14 درصد است، با کاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی کمترمی شود . شبکه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فرکانس و توان راکتیو می سازد.
کاهش 20 درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید را500000 تن در سال کاهش می دهد .

شبکه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای کاهش تلفات سیستم استفاده می کند :

در مدار قرار دادن بانک های خازنی از راه دور برای کاهش جریان مورد نیاز برای توان راکتیو
اندازه گیری ضریب توان مشترکین در ترانس های توزیع
بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع
کنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراکنده(DG)


بهینه سازی سرمایه

شبکه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبکه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد که قادر است تصمیم گیری اتوماتیک انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است که دلایل آن عبارتند از :
اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع کابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع
تنظیم دینامیکی ترانس ها برای کمک به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه
افزایش عمر تجهیزات تولید که از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می کند .
 
نتایجی که از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :
* کاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود 1200000 دلار در سال
* کاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود 30000000 دلار در سال
* کاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان 1000000 دلار در سال

پروژه پیشنهادی جهت اجرایSmart Grid

با توجه به بررسی های بعمل آمده توسط کارشناسان جهت پیاده سازی این شبکه ، فازبندی پروژه به شکل زیر پیشنهاد گردید :
فاز اول شامل نصب تجهیزات اولیه جهت تست موردی و ایجاد منطقه نمونه – فاز دوم توسعه فاز اول و شروع به کار سیستم

فاز اول
- نصب تجهیزات جهت منطقه نمونه شامل تعویض 15000 کنتور (خانگی ، صنعتی و روشنایی معابر) ، بهینه سازی 2 پست توزیع و 5 فیدر منشعب از آن
- راه اندازی پرتال جهت مدیریت مصرف انرژی و اطلاعات کامل مصرف

فاز دوم
- نصب تجهیزات شبکه توزیع و انتقال باقیمانده ( 2 پست توزیع ، 20 فیدر و 35000 مشترک)
- نصب تجهیزات اتوماسیون در منازل
- فعال سازی پرتال جهت استفاده تمام مشترکین
- استفاده از تولیدات پراکنده شامل باد ، خورشید ، اتومبیلهای برقی و مدیریت آنها

منبع :http://elecamp.org


نویسنده : احمد زینی ساعت ۸:٠۸ ‎ب.ظ تاریخ چهارشنبه ٤ خرداد ،۱۳٩٠
تگ های این مطلب:شبکه های هوشمند توزیع برق ¡تگ های این مطلب:smart grid ¡تگ های این مطلب:بهینه سازی ¡تگ های این مطلب:کنتور خانگی ،‌تجاری ، صنعتی و روشنایی معابر