Как можно использовать Smart Grid и Разработка элементов Smart Grid для оптимизации режимов районных сетей.
Ключевые слова: технологии smart grid, метод прогнозирования, преимущества использования, возможности модернизации.
Acknowledgements (Благодарности)
I would like to express my sincere gratitude to ministry of higher education and scientific research Iraqi, for her valuable guidance. That provided me this scholarship in addition to the financial and moral support in order to complete my studies.
Введение
Интеллектуальные энергосистемы — это системы передачи электроэнергии от производителя к потребителю. Используя современные информационные и коммуникационные технологии, всё оборудование сетей Smart Grid взаимодействует друг с другом, образуя единую интеллектуальную систему энергоснабжения. Собранная с оборудования информация анализируется, а результаты анализа помогают оптимизировать использование электроэнергии, снизить затраты, увеличить надежность и эффективность энергосистем.
Рис. 1. Концепция Smart Grid
Рис. 2. Архитектура интеллектуальной сети
Smart Grid — это автоматизированная система, которая самостоятельно отслеживает и распределяет потоки электричества для достижения максимальной эффективности использования энергии. В мире, где защита природных ресурсов стала одним из главных приоритетов, очень важно найти дешевые и эффективные пути снижения их использования [1].
Существующие энергосистемы построены по схеме «централизованного энергоснабжения», подразумевающей использование высокого напряжения и создания крупномасштабных энергосетей. В сетях такого типа локальные сбои могут иметь колоссальное влияние на всю энергосистему и зачастую приводить к масштабным отключениям питания.
Несмотря на то, что само выражение Smart Grid уже с добрый десяток лет на слуху научного и бизнес-сообщества, к единой трактовке этого понятия стороны не пришли до сих пор. Так, на уровне государства Smart Grid рассматривается как идеологическая основа национальных программ развития электроэнергетики. В то же время компании-производители оборудования оценивают это направление в первую очередь с точки зрения открывающихся возможностей для создания и развития нового бизнеса. Еще одно заинтересованное лицо представляют собой энергетические компании, видящие в Smart Grid ту базу, которая обеспечит их устойчивое развитие и приток инновационных технологий [3].
Интеллектуальным сетям (Smart Grid) присущи следующие атрибуты:
- способность к самовосстановлению после сбоев в подаче электроэнергии.
- возможность активного участия в работе сети потребителей.
- устойчивость сети к физическому и кибернетическому вмешательству злоумышленников.
- обеспечение требуемого качества передаваемой электроэнергии.
- обеспечение синхронной работы источников генерации и узлов хранения электроэнергии.
- появление новых высокотехнологичных продуктов и рынков.
- повышение эффективности работы энергосистемы в целом.
По мнению Европейской Комиссии, занимающейся вопросами развития технологической платформы в области энергетики, Smart Grid можно описать следующими аспектами функционирования:
1) гибкость — сеть должна подстраиваться под нужды потребителей электроэнергии.
2) доступность — сеть должна быть доступна для новых пользователей, причём в качестве новых подключений к глобальной сети могут выступать пользовательские генерирующие источники, в том числе ВЭИ с нулевым или пониженным выбросом CO2.
3) надёжность — сеть должна гарантировать защищённость и качество поставки электроэнергии в соответствии с требованиями цифрового века.
4) экономичность — наибольшую ценность должны представлять инновационные технологии в построении Smart Grid совместно с эффективным управлением и регулированием функционирования сети.
В России идея Smart Grid в настоящее время выступает в качестве концепции интеллектуальной активно-адаптивной сети, которую можно описать следующими признаками:
- насыщенность сети активными элементами, позволяющими изменять топологические параметры сети
- большое количество датчиков, измеряющих текущие режимные параметры для оценки состояния сети в различных режимах работы энергосистемы
- система сбора и обработки данных (программно-аппаратные комплексы), а также средства управления активными элементами сети и электроустановками потребителей
- наличие необходимых исполнительных органов и механизмов, позволяющих в режиме реального времени изменять топологические параметры сети, а также взаимодействовать со смежными энергетическими объектами
- средства автоматической оценки текущей ситуации и построения прогнозов работы сети
- высокое быстродействие управляющей системы и информационного обмена
На основе указанных признаков можно дать достаточно чёткое определение интеллектуальной сети как совокупности подключённых к генерирующим источникам и электроустановкам потребителей программно-аппаратных средств, а также информационно-аналитических и управляющих систем, обеспечивающих надёжную и качественную передачу электрической энергии от источника к приёмнику в нужное время и в необходимом количестве [5].
Архитектура Smart Grid
Оптимизируя существующие энергосистемы, можно увеличить их эффективность без значительных капиталовложений в новые технологии производства, передачи и распределения энергии. На самом деле, модернизируя существующую энергосистему до интеллектуальной, можно создать полностью интегрированную систему, начиная от производства и передачи, заканчивая распределением и потреблением электричества частными пользователями. К тому же, концепция Smart Grid подразумевает использование возобновляемых источников энергии за счет интеграции локальных микро-энергосетей, что позволяет отказаться от радиционных поставщиков электричества, например, атомных или угольных электростанций [2].
Преимущества использования сетей SmartGrid:
· Эффективное использование электроэнергии
· Увеличение доли распределенных систем производства энергии и возобновляемых источников энергии
- Увеличение гибкости подачи питания
- Снижение общей стоимости доставки электричества
- Увеличение стабильности и качества подачи электричества
- Увеличение безопасности энергосистем
В настоящее время многие государства внедряют системы Smart Grid и строят распределенные энергосистемы вместо классических централизованных систем. Распределенные системы легко интегрируют в себя узлы производства, передачи и распределения, при этом частью сети становятся даже обычные электросчетчики и домашние бытовые приборы. При создании интеллектуальных энергосистем инженеры должны решать задачи управления энергией, передачи данных и анализа информации [4].
Возможности модернизации
С начала XXI века, появились возможности воспользоваться новшествами в области электронных технологий для устранения недостатков и стоимости электрической сети. Например технологические ограничения на потребление около пиковой мощности отражается на всех потребителях в равной степени. Параллельно растущая озабоченность по поводу экологического ущерба ископаемого топлива электростанций привела к желанию использовать большее количество возобновляемых источников энергии. Такие источники как Ветроэнергетика и Солнечная энергетика, крайне непостоянны, и поэтому возникает потребность в более сложных системах управления, для облегчения их подключения источников к в высокой степени управляемой сети. Мощность от солнечных батарей (и в меньшей степени ветрогенераторов) ставит под сомнение необходимость крупных, централизованных электростанций. Быстрое снижение расходов указывают на переход от централизованной топологии сети на сильно распределенную, когда производство и расход электроэнергии происходит в пределах локальной сети. Наконец, растущая озабоченность по поводу терроризма в некоторых странах привело к призывам создания более надежной энергетической системы, которая менее зависима от централизованных электростанций — потенциальных целей атаки [6].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовой работе был разработан проект системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid. В ходе проектирования в соответствии с заданием было выбрано следующее оборудование для управления cистемой:
1. Датчики Cisco;
2. Генераторы электроэнергии: микротурбины Capstone;
Все оборудование было выбрано исходя из принципа соотношения надежности и качества, с учетом технических требований устройств.
Также были разработаны схемы управления системой (организационная и структурно-функциональная) и человеко-машинный интерфейс работы
Литература:
1. Smart Grid — Энергетика будущего [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.smartgrid.ru....
2. Раевский Н. В., Яковлев Д. А., Дурнов В. Г. Выбор оптимальной методики прогнозирования временных рядов электропотребления / Современные технологии. Систем-ный анализ. Моделирование № 3 (31), 2011.
3. Никифоров А. П. «Выбор между «простыми» и «совершенными» конструктивными решениями, формирующими объект управления и защиты, структурно-лингвистическим методом».// Научные труды Кременчугского национального технического университета. Серия: «Электроэнергетика и электротехника», выпуск 8 (140).- Кременчуг, 2009.- С. 236–240.
4. Инженерный центр «Энергосервис» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.ens.ru....
5. Никифоров А. П. «Диспетчер смарт-грид в каждом устройстве потребителя. Технические и экономические задачи». / А. П. Никифоров // Научные труды Донецкого национального технического университета. Серия: № 12(200);.- 2012.- С. 236–240.
6. Никифоров А. П. «Анализ и синтез устройств защиты на основе построения иерархической линии «от простого к совершенному» структурно-лингвистическим методом». / А. П. Никифоров // Научные труды Кременчугского национального технического университета, выпуск 9(158). — Донецк, 2009. — С.169–174.
