بخشی از مقاله
چکیده
در دهه ی آینده ، بخشی از الکتریسیته تولیدی توسط نیروگاه های مرسوم به تولید پراکنده ، انرژی های تجدیدپذیر ، پاسخ به تقاضا ، مدیریت طرف تقاضا و ذخیره ی انرژی جایگزین می شود . پس شبکه ی هوشمند آینده ، باید با تولید غیرمتمرکز و متغیر تطبیق یابد و عبور توان دوطرفه را پشتیبانی کند . به علاوه ، شبکه ی توزیع باید ظرفیت آماده باش سیستم را زمانیکه منابع متغیر، توانی تولید نمی کنند را دارا باشد. در این شبکه توزیع ، کنترل هماهنگ ولتاژ و توان، سوئیچینگ اتوماتیک و هماهنگی رله و مانیتورینگ گسترده ، یک الزام است .
کلید واژه شبکه هوشمند ، خوددرمانی ، ریز شبکه هوشمند ، مدیریت تقاضا ، واسطه های هوشمند
مقدمه
عبارت شبکه هوشمند ، به یک سیستم انتقال و توزیع الکتریسیته اشاره دارد که عناصر سنتی و مدرن مهندسی قدرت ، استفاده از حسگرها و تکنولوژی مانیتورینگ ، تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات را با یکدیگر ترکیب می کند تا کارایی بهتر شبکه و گستره ی وسیعی از خدمات افزوده به مشترکین را فراهم کند . شبکه هوشمند با تکنولوژی هایی که با هم ترکیب می کند، تعریف نمی شود بلکه با کارهایی که می تواند انجام دهد تعریف می گردد.
احتمال خاموشی های سراسری به خاطر فاکتورهای اقتصادی و فیزیکی گوناگون در حال افزایش است . این فاکتورها شامل : تقاضا برای انتقال توان بیشتر در فواصل طولانی تر سرمایه گذاری ناکافی در سیستم انتقال با توجه به رشد پیوسته ی بار نوسانات بزرگ در مصرف انرژی مطالعات برنامه ریزی را به صورت آفلاین کلاسیک بی نتیجه می گذارد و به هم پیوستگی ذاتی شرایط عملیاتی[2] به طور خلاصه ، شبکه هوشمند استفاده از حسگرها ،ارتباطات ، توانایی محاسباتی و کنترل به صورتی است که کارکرد کلی سیستم تحویل توان را افزایش دهد.
خواص شبکه هوشمند
خود درمانی : توانایی شناسایی مشکلات شبکه قدرت به صورت بلادرنگ و واکنش بی خطر به وسیله ی خوداصلاحی به جهت کاهش وقفه و افزایش قابلیت اطمینان سیستم. تعاملی بودن : توانا کردن مشترکین و شرکتهای توزیع با توانایی استفاده بسیار اقتصادی تر و کارامدتر از الکتریسیته در پاسخ به شرایط متغیر بازار. شبکه بهینه شده : تلفیق قابلیتهای ارتباطی ، هوشمندی و کنترل برای اطمینان از بهترین استفاده از تولید توان و منابع ذخیره ی انرژی.یکپارچگی : ساختار ارتباطی دوطرفه بین وسایل هوشمند برای فراهم کردن فرصت تبدیل داده های سیستم به اطلاعات با ارزش که قابلیت اقدام و تجسم واضح را داشته باشد.
پیشگویی : اندازه گیری و تحلیل نابهنجاری ها ی سیستم ناحیه گسترده که کیفیت توان را تحت تأثیر قرار می دهند ، به منظور جلوگیری کردن از وقوع یا - افزایش - پیشامدهای اضطراری. بهره گیری از تولید پراکنده : تضمین قابلیت دوام تولید توان پراکنده ، از قبیل پنلهای خورشیدی ، توربینهای بادی ، و ژنراتورهای بیومس که توسط شبکه هما هنگ می شوند . امنیت: تکنولوژی برای افزایش امنیت فیزیکی و سایبری که نه تنها تهدیدات انسانی - نظیر استفاده غیرمجاز و بیش از حد - را برطرف و مخاطرات طبیعی را پیش بینی کند ، بلکه به موقعیتهای خطا پاسخ دهد و آنها را مجزا - ایزوله - کند.
شبکه های به هم متصل در سیستم توزیع انرژی - تولید و بار - هستند که در صورتیکه به شبکه برق وصل باشند یا وصل نباشند به کار خود ادامه می دهند.این عناصر پایه ای باعث می شوند تا تجهیزات لایه ای از هوشمندی را در زمان حال و آینده ایجاد کنند. تجهیزات دارای دستگاه های هوشمند داخلی ، فرصتهایی برای نوآوری هایی در زمینه ی حسگرها ، مدل کردن ، آنالیز کردن ، شبیه سازی کردن ، پیش بینی و تخمین و بهینه سازی ایجاد می کنند . این اتفاق ، شبکه ی قدرت تقریباً الکترومکانیکی کنترل شده ی فعلی را به یک شبکه یکاملاً کنترل شده ی الکترونیکی تبدیل می سازد . با استفاده از آخرین تکنولوژیها مانند پی ام یو ها - واحدهای اندازه گیری فازوری - ، بدست آوردن اندازه گیری های دقیق و همزمان شده که برای تحقق شبکه ی خوددرمان لازم است ، به وجود می آید.
حال اگر برای کنترل و مونیتور کردن شبکه از ITو تکنولوژی مخابرات استفاده کنیم.و در شبکه عناصر پایه ای مورد نظر وجود داشته باشند حاصل می شود. زیر ساخت شبکه اینترنت است چون گسترده است ، تاخیر کمی دارد و پهنای باند لازم را برای در اختیار قرار می دهد.
توانایی هایی که در اختیار قرار می دهد :معمولا انرژی های تجدید پذیر مانند سلولهای خورشیدی ، MT یا FCs هستند که میزان دی اکسید کربن تولیدی را کاهش می دهند ونیاز به تاسیس نیروگاههای بزرگ جدید را با تلفات کمتری که به نسبت دارند، مرتفع می کنند. این منابع درخواست محلی بار را تامین می کنند.هنگامی که توان در محل تولید می شود می تواند بدون نیاز به تبدیل ولتاژ به شبکه توزیع متصل شود.
بدلیل اینکه Microsource ها مثل MT و SOFSC
در محل مصرف کننده ها هستند علاوه بر بارهای الکتریکی ، از گرمای تلف شده ، بارهای حرارتی را هم تامین می کنند در نتیجه بازدهی سوخت مورد استفاده در مورد MT ها بسیار بالاست . منبع ذخیره حرارتی برای انعطاف پذیری بیشتر سیستم می تواند مورد استفاده قرار گیرد . اگر به جای سیستم CHP از سیستم CHCP استفاده کنیم که به عنوان سیستم Trigeneration شناخته می شود، می توانیم توسط چیلرهای جذبی عمل خنک کردن را هم از طریق بازیافت انرژی تامین کنیم.محلی برای تولید غیر یکنواخت انرژی های تجدید پذیر هم کاربرد دارد برنامه ای هوشمند هم در سیستم تعبیه شده است تا PHEV در مواقعی انرژی ذخیره شده را به شبکه باز گردانند.
به خاطر توپو لوژی سلسله مراتبی بودن شبکه فعلی خاموشی ها به صورت پشت سر هم ایجاد می شوند . تلفات برق در کشور امریکا % 25.5 است. درصد تولید در انتقال تلف می شود و بقیه تلفات در طرف تولید و مخصوصا مصرف کننده است. 20درصد تولید ذخیره برای زمانهای پیک بار است یعنی 5 درصد از زمان کل. به همین دلیل استفاده از توجیه بسیار منطقی پیدا می کند.
نحوه اتصال به شبکه فعلی.با توجه به اینکه میکرو گرید در حالی گسترش یافته است که سیستم های کنترلی مانند سیستم کنترل ساختمان وجود داشته اند رسیدن به هماهنگی با چنین سیستم هایی یک چالش بزرگ بوده است .
برای طراحی سیستم کنترل عملیات موازی در سیستم به تعداد زیاد بوجود خواهد آمد ؛ سیستم کنترل ، وظیفه ی مدیریت این عملیات را در چرخه های عملیاتی مختلف که زمانی از چند میلی ثانیه تا یک ساعت را در برمی گیرد به عهده دارد. این سیستم کنترل به یک توانایی محاسباتیسبتاًن پیشرفته در بار یا ژنراتور محلی برای تشکیل مدلهای قابل پیش بینی از رفتار منابع و شبکه های ارتباطی که بتوانند مکالمات ضروری بین واسطه ها را برای مواجهه با تقاضای سیستم ، تسهیل کنند، احتیاج دارد .ساختار سیستم باید انعطاف پذیر ، مدولار، و قابل مقیاس کردن باشد ، تا بتواند با چالشهای به وجود آمده به خاطر تغییرات در سلسله مراتب اپراتوری ، سیستم قدرت و زیربنای اطلاعاتی مواجه شود.
دو نوع مدیریت به منظور بهره برداری از بار وجود دارد: شخصی حالت بهره برداری یک بار یا ژنراتور را در پاسخ به یک قیمت متغیر با زمان تغییر دهد ، یا شرکت برق مستقیماً حالت بهره برداری یک بار یا ژنراتور را بوسیله ی یک ارتباط اختصاصی و سیستم کنترل ، تغییر دهد.
