بررسي كامل شبکه هوشمند برق

آشنایی با شبکه‌های توزیع برق هوشمند

شبکه‌های هوشمند برق، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشند که امروز در اکوگیک قرار است به طور مختصر (در مقابل عظمت این شبکه) به بررسی آن‌ها بپردازیم. قبل از شروع، جا دارد تا از کسانی که در این زمینه اطلاع رسانی کرده‌اند، تشکر کنیم. قسمت اعظم این مطلب توسط ابوالفضل قاسمی و در ماهنامه‌ی دنیای مخابرات و ارتباطات منتشر شده است و دیگر قسمت‌های آن از منابع دیگر گردآوری یا توسط اکوگیک ترجمه شده است.

این مطلب، در سه صفحه منتشر شده است:

صفحه‌ی اول: بررسی شبکه‌های غیر هوشمند

صفحه‌ی دوم: شبکه‌های هوشمند توزیع برق

صفحه‌ی سوم: بررسی پروژه‌های اجرایی شبکه‌های هوشمند برق در داخل و خارج از کشور

شبکه‌های غیر هوشمند برق

 سالیان طولانی (حدود ۱۰۰ سال) است که ساختار بنیادی و اولیه‌ی شبکه‌های برق، بدون تغییر باقی مانده است. شبکه‌های برق غیر هوشمند با روند سلسله مراتبی، برق را از طریق نیروگاه از محل تولید به محل مصرف منتقل می‌کنند. شکل زیر بیانگر شبکه برق معمولی است که دارای ساختار سلسله مراتبی است که نیروگاه‌های بزرگ (شامل نیروگاه‌های ذغالی/ گاز طبیعی، هسته‌ای، برق آبی) در بالاترین سطح و مصرف کنندگان در پائین‌ترین سطح این ساختار مشاهده می‌شوند. این شبکه‌ها در حالت کلی به صورت خط‌های توزیع یک‌طرفه‌ای هستند که تمام برق تولیدی را به مشترکین تحویل می‌دهند. در این ساختار، هیچ مسیر دوطرفه‌ای برای جریان برق و تبادل همزمان اطلاعات و تصمیم‌گیری در سطح سراسری شبکه برق وجود ندارد.

مهم‌ترین مشکلات در شبکه‌های برق موجود به شرح زیر قابل بررسی است:

عدم کارآیی شبکه برق در مدیریت حداکثر تقاضا

حداکثر تقاضای بار، بیش از حد نیاز طراحی می‌شود. حداکثر دیماند به ندرت بیش از یک دوره کوتاه مدت در زمان رخ می‌دهد در حالی که شبکه‌ی برق باید همواره برای این حداکثر دیماند آماده باشد و این موضوع سبب ناکارآمدی سیستم قدرت خواهد شد. علاوه بر این، شبکه برق باید توانایی تولید یک میزان اضافی برق را داشته باشد که این مازاد در درجه اول بر عهده‌ی نیروگاه‌های توان فسیلی می‌باشد که تاثیراتی مانند بهره‌وری پائین‌تر، هزینه‌ی بالاتر تولید و تولید گازهای گلخانه‌ای بیشتر و در نتیجه آلودگی هوا و پیش رفتن به سوی گرمایش جهانی را در پی خواهد داشت.

علاوه بر این، برای پاسخ گویی به تقاضای انرژی بیشتر، شرکت‌های برق باید ظرفیت تولید خود را افزایش دهند. این افزایش ظرفیت با افزایش سریع نرخ سوخت فسیلی همراه است و در مجموع، هزینه‌ی زیادی را در پی خواهد داشت. با ساخت نیروگاه‌های بیشتر ممکن است این مشکل حل شود ولی ساخت نیروگاه بیشتر، رویکرد عاقلانه و خوشایندی از دیدگاه زیست محیطی برای تامین نیاز برق نیست.

عدم توانایی شبکه در تبادل اطلاعات قابل اطمینان

برای سهولت در عیب یابی، تعمیر و نگه‌داری تجهیزات شرکت‌های برق که معمولاً گران‌قیمت می‌باشند، سطوح مختلفی برای ارسال فرمان و کنترل ایجاد می‌شود همانند سیستم “کنترل نظارتی و اخذ داده‌ها”. با محدودیت‌هایی که شرکت‌های کنترل توابع در سطح بالای شبکه‌های توزیع دارند، شرکت‌های توزیع در سطوح پایین، قادر به کنترل در زمان واقعی نیستند. این نقصان، در طرف مصرف کننده نیز مشاهده می‌شود و سبب می گردد مشترکین برق، به هیچ‌گونه اطلاعاتی در مورد نحوه قیمت‌گذاری برق خود و/یا میزان مصرف انرژی در هر لحظه از زمان دسترسی نداشته باشد و از این رو تمایل برای استفاده بهتر و کارآمد‌تر و پاسخ‌گویی به تقاضا کمتر می‌شود.

قابلیت محدود شبکه‌ی برق غیر هوشمند در استفاده از منابع تولید پراکنده و منابع انرژی تجدیدپذیر

برای تأمین انرژی در زمان‌های اوج مصرف می‌توان از منابع تولید انرژی دیگر مانند منابع انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده کرد. انرژی‌های تجدید‌پذیر که از منابع تولید انرژی پراکنده (DER) محسوب می‌شوند، به طور قابل توجهی در حال رشد می‌باشند ولی پشتیبانی شبکه‌ی توزیع برق غیر هوشمند در یکپارچه‌سازی این منابع دارای کفایت کافی نیستند. علت این امر وجود ساختار سلسله مراتبی و سبک و سیاق کنترل مرکزی است که برای شارش جریان برق دو طرفه‌ی طراحی نشده است.

ناکارآمدی شبکه با گسترش خودروهای الکتریکی و هیبرید الکتریکی (EVs و PHEVs)

وسایل نقلیه سبز عموماً شامل وسایل نقلیه هیبرید الکتریکی و وسایل نقلیه تمام الکتریکی باتری‌دار می‌شود. تولید گازهای گلخانه‌ای کمتر (GHG) و هم‌چنین عدم تولید دیگر مواد آلاینده برترین مزیت این وسایل به نسبت خودروهای بنزین سوز با موتورهای احتراق داخلی است. با بکارگیری وسایل نقلیه الکتریکی هیبرید میزان آلایندگی هوا به میزان قابل توجهی کاهش یابد. تولید چشم‌گیری از ‌EVها در آینده‌ای نه چندان دور می تواند زیان‌های قابل توجهی برای شبکه‌های برق داشته باشد زیرا با شبکه‌های برق غیر هوشمند فعلی، این خودروها می‌توانند شبکه را با مشکلاتی مانند overloading یا اضافه بار مواجه کنند و همچنین کاربران این خودروها ممکن است اطلاعی از زمان بهینه برای شارژ باتری خودروی خود نداشته باشند.

مستعد بودن شبکه‌ی غیر هوشمند برای بروز خاموشی و اختلال کیفیت توان

افزایش روز افزون تقاضا برای انرژی الکتریکی که با ضعف و عقب‌ماندگی سرمایه گذاری در زیرساختارهای برق همراه شده است، پایداری و ثبات سیستم را کاهش داده است. هرگونه افزایش پیش بینی نشده در تقاضا و یا انحراف در سیستم‌های توزیع شبکه‌ی برق، می‌تواند منجر به خرابی تجهیزات و در نتیجه خاموشی سراسری گردد و این قضیه می‌تواند به ضرر و زیان‌های شدید اقتصادی منجر شود.

کارخانجات تولیدی با تکنولوژی بالا و زیرساخت‌های حیاتی هم‌چون شبکه‌های ارتباطی و خطوط لوله که به کیفیت بالای توان تکیه می‌کنند، در صورت عدم کیفیت توان شبکه‌های برق، عملکردشان مختل می‌شود. لذا کارخانجات مذکور برای مقابله با این بی کیفیتی توان باید تدابیری را اتخاذ کنند. این عدم اطمینان برای مصرف کنندگان میلیاردها دلار هزینه بر است.

آسیب پذیری شبکه‌های موجود بر اثر بلاهای طبیعی

شبکه‌های موجود برق در قبال بلاهای طبیعی هم‌چون زلزله آسیب پذیر هستند. طراحی شبکه‌های غیر هوشمند برق به گونه‌ای است که پس از بلایای طبیعی، بدون خاموشی سراسری نمی‌توان آن را بازیابی نمود. یک اتصال کوتاه تک‌فاز بر اثر یک حادثه طبیعی در شبکه برق، می‌تواند منجر به از دست رفتن میزان قابل توجهی از انرژی گردد. عدم وجود منابع تولید پراکنده مانند منابع انرژی تجدیدپذیر در شبکه‌ی سراسری برق منجر شده است آسیب پذیری این شبکه بر اثر بلایای طبیعی بیشتر گردد. این موارد به دلیل ساختار سلسله‌ای و کنترل مرکزی شبکه برق می باشد.

قدیمی و منسوخ بودن شبکه برق

بیش از ۱۰۰ سال است که از طراحی شبکه‌های برق می‌گذرد؛ مدت‌ها قبل از زمانی که فن‌آوری‌های دیجیتال که امروزه بسیار به آنها تکیه می‌شود بوجود آیند. سیستم‌های انتقال انرژی و شبکه‌های توزیع رایج، بسیار قدیمی هستند و در ساخت آنها از تکنولوژی‌های منسوخ شده بهره‌گیری شده است. زیرساخت‌های ارتباطی موجود به عواملی چون ناحیه پوشش، ظرفیت و توانایی محدود شده‌اند.

آشنایی با شبکه‌های توزیع برق هوشمند

صفحه‌ی اول: بررسی شبکه‌های غیر هوشمند

صفحه‌ی دوم: شبکه‌های هوشمند توزیع برق

صفحه‌ی سوم: بررسی پروژه‌های اجرایی شبکه‌های هوشمند برق در داخل و خارج از کشور

[divider scroll_text=””]

شبکه‌های برق هوشمند

شبکه‌های هوشمند به تکامل و به‌روز شدن شبکه‌های موجود نسبت داده می‌شوند و شامل مونیتورینگ پیشرفته، اتوماسیون و کنترل تولید برق، انتقال و توزیع آن هستند. شبکه‌ی برق هوشمند از سه نقطه نظر قابل تعریف است:

• برای مصرف کننده Smart Grid بدین معنی است که آن‌ها می‌توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیک که قیمت انرژی گران می‌باشد، هزینه‌ی کمتری بپردازند
• 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 می‌باشد
• برای همکاران صنعت برق پیک سایی و تصمیم‌گیری هوشمندانه و ارائه‌ی اطلاعات دقیق از وضعیت شبکه است.

شبکه‌های هوشمند توزیع انرژی الکتریکی یکی از جدیدترین تکنولوژی‌های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبکه‌های 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 ۲۰۰۸ معرفی گردید و شهر بالدر ایالت کلرادو آمریکا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبکه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بکارگیری تکنولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشترکین‌، تجهیزات و ارتباطات می‌باشد. 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 شده در مواقع بحرانی، تصمیم گیری نماید و از خاموشی‌های ناخواسته جلوگیری کند.

افزایش استفاده از اطلاعات دیجیتال و فناوری‌های کنترل سبب می‌شود قابلیت اطمینان‌، امنیت و بهره‌وری از شبکه‌ی برق، و همچنین یکپارچگی تولید پراکنده، پاسخ به میزان تقاضا، و بهره‌وری انرژی بیشتر شود.

نتایجی که از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :

* کاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت‌های توزیع و پست‌ها حدود ۱,۲۰۰,۰۰۰ دلار در سال

* کاهش هزینه‌های نگهداری ترانس‌های توزیع حدود ۳,۰۰۰۰,۰۰۰ دلار در سال

* کاهش هزینه نگهداری ترانس‌های فشار ضعیف به میزان ۱,۰۰۰,۰۰۰ دلار در سال

مشخصه‌های اصلی شبکه‌های هوشمند

مشخصه‌های اصلی شبکه‌های برق هوشمند در واقع بیان ویژگی‌های این شبکه‌ها بر مبنای قابلیت آن‌هاست. شبکه‌های برق هوشمند به منظور از بین بردن معایب نامبرده از شبکه‌های موجود تعریف شدند و دارای مشخصات زیر هستند:

مشارکت آگاهانه و فعالانه مصرف کنندگان در شبکه‌های برق هوشمند

مشارکت فعال مصرف کنندگان در بازارهای برق، دارای فواید عینی برای شبکه و شرکت‌های برق می باشد. شبکه‌های برق هوشمند اطلاعات لازم در زمینه الگوی مصرف و هزینه برق مصرفی را در اختیار مصرف کننده قرار می هند و این امکان فراهم می شود تا مشترکین در بازارهای جدید برق فعالیت کنند. اطلاع رسانی صحیح و درست به مصرف کنندگان سبب می شود آنها بتوانند میزان مصرف را بر اساس توازنی بین توان درخواستی و منابع تولید محلی و شبکه برق موجود تغییر دهند. توانایی کاهش و یا تغییر زمان اوج مصرف بار این امکان را برای تولیدکنندگان برق مهیا می‌سازد تا بتوانند هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی را کاهش دهند و این در حالی است که هم‌زمان منفعت‌های زیست محیطی با کاهش تلفات خط و به حداقل رساندن مدت زمان عمل‌کرد نیروگاه‌های با راندمان کم حاصل می‌شود.

اصلاح تولید و میزان ذخیره

یک شبکه هوشمند برق دارای قابلیت بهره‌وری از نیروگاه‌های بزرگ و متمرکز و هم‌چنین منابع تولید انرژی پراکنده در محل مصرف‌کننده را داراست. با آنکه نیروگاه‌های بزرگ شامل نیروگاه‌های پیشرفته هسته‌ای هم‌چنان ایفاگر نقش اساسی در شبکه برق هوشمند هستند می توان تعداد زیادی از منابع تولید پراکنده کوچک را از قبیل سلول‌های فتوولتائیک، باد، باتری‌های پیشرفته ، پلاگین در خودروهای هیبریدی و سلول‌های سوختی را در این شبکه بکار برد. منابع پراکنده تولید به سادگی می‌توانند به شبکه برق متصل شوند و قابلیت بهره گیری آسان از انواع مختلف منابع با یکدیگر به‌صورت Plug and Play حاصل می شود.

فراهم آوردن کیفیت توان مورد نیاز

مانیتورینگ و نظارت، تشخیص و عکس العمل به پائین بودن کیفیت توان منجر به کاهش چشم‌گیر ضرر و زیان مشترکین در مقایسه با حال حاضر خواهد شد. روش‌های کنترل پیشرفته‌ی نظارت بر منابع اصلی، امکان تشخیص سریع و راه‌کار مقابله با عواملی که سبب کاهش کیفیت توان شده‌اند، از قبیل رعد و برق، نوسانات شدید، خطاهای خط و منابع ‌هارمونیکی، را فراهم می‌آورد. با استفاده از شبکه‌های برق هوشمند می‌توان به سطوح مختلف کیفیت توان با قیمت‌های مختلف دست یافت.

انعطاف پذیری در قبال اختلالات و بلایای طبیعی

شبکه‌های برق هوشمند قادر به مواجهه با رویدادهای غیرمنتظره هستند و می توانند قسمت مشکل زا را از شبکه جدا نمایند تا بقیه شبکه به حالت کار عادی برگردد. این تشخیص و عملکرد خودکار سبب می‌شود زمان قطع سرویس مشتریان کاهش یافته و مدیریت بهتری با زیرساخت‌های موجود برای تحویل توان توسط شرکت‌های برق ارائه گردد.

محصولات جدید، خدمات جدید و بازار جدید

شبکه‌های برق هوشمند امکان ارتباط بین خریدار و فروشنده، از مصرف کننده تا شرکت‌های برق منطقه‌ای (RTO) ، را مهیا می‌سازد. این قابلیت سبب ایجاد بازارهای جدیدی می‌شود که دامنه آن از سطح مدیریت انرژی در محل مصرف‌کننده تا پیشنهاد فروش انرژی در آن سطح گسترده است. با افزایش مسیرهای انتقال و نصب منابع تولید انرژی در نزدیکی مصرف کننده سهم مشارکت مشترکین در بازار افزایش می یابد.

کاربرد شبکه‌های هوشمند در راستای بهینه سازی استفاده از تجهیزات و راندمان بالاتر عملکرد

شبکه‌های هوشمند آخرین فن آوری‌ها را برای بهره وری مؤثرتر از تجهیزات بکار می برند. اثربخشی تعمیر و نگه‌داری با در نظر گرفتن شرایط انجام تعمیر و نگه‌داشت بهینه می‌شود به گونه‌ای که زمان دقیق و مورد نیاز برای تعمیر و نگه‌داری تجهیزات را بیان می‌کند. دستگاه‌های کنترل سیستم به گونه‌ای می‌توانند تنظیم شوند که میزان پرشدگی و تلفات خط را کاهش دهند. در این نوع دستگاه‌های کنترل امکان تحویل انرژی با حداقل هزینه به مصرف کنندگان نهایی امکان پذیر می باشد که در نهایت می تواند راندمان بهره برداری را افزایش دهد.

کاربری‌های شبکه‌های برق هوشمند

به طور کلی برای شبکه‌های برق هوشمند ۶ کاربری اساسی تعریف می شود:

زیرساخت‌های اندازه گیری پیشرفته، پاسخ به تقاضا یا مدیریت سمت تقاضا، منابع تولید پراکنده و ذخیره سازی، اتوماسیون توزیع، آگاهی فراگیر از موقعیت منطقه، و حمل و نقل الکتریکی که در ادامه، به برخی از آن‌ها اشاره می‌گردد.

 قرائت خودکار دستگاه‌های اندازه گیری / زیرساخت‌های اندازه گیری پیشرفته (AMR/AMI)

سرمایه‌گذاری‌های اخیر بیشتر روی کنتورهای هوشمند که در سیستم توزیع برق قرار گرفته‌اند متمرکز شده است. پروژه‌های آزمایشی اغلب به معرفی قرائت خودکار کنتورهای اندازه گیری در سمت توزیع می پردازند. دستگاه‌های AMR با دارا بودن پورت ارتباطی یک طرفه در درجه اول به منظور صدور حساب ماهیانه مشترکین نصب و راه اندازی می شوند به گونه‌ای که دیگر نیازی به حضور فرد برای قرائت کنتور اندازه گیری هر مشترک نمی باشد. در فاز بعدی ‌AMI‌ها راه‌اندازی می‌شوند که یک مسیر ارتباطی دوطرفه بین مشترک و شرکت برق ایجاد می کنند. ساختار کنتورهای سنتی با کنتورهای هوشمند جایگزین می شوند که این امکان را برای شرکت‌های برق مهیا می‌کند که به جمع آوری، اندازه گیری و تجزیه و تحلیل اطلاعات مصرف انرژی به منظور مدیریت شبکه، اطلاع از خاموشی و صدور صورت حساب از طریق این ارتباط دوطرفه می پردازد. دستگاه‌های AMI ابزاری هستند که می‌توانند سابقه مصرف انرژی مشترک در بازه‌های مختلف زمانی را جمع آوری نموده، میزان مصرف انرژی مشترکین خانگی یکسان را مقایسه کرده و اطلاعات مربوط به قیمت گذاری پویا و روش‌های پیشنهادی برای کاهش بار پیک را از طریق صفحه نمایش خانه به اطلاع مشترک برساند. برای دست‌یابی به اهداف معینی از قبیل بازخورد داده‌ها در زمانی نزدیک به زمان‌ واقعی، تجزیه و تحلیل کامل مدیریت انرژی نیاز به نصب و راه اندازی  AMIها می باشیم.

پاسخ به تقاضا یا مدیریت سمت تقاضا

برنامه‌های پاسخ به تقاضا را می‌توان در سطوح عمده‌فروشی و خرده‌فروشی اجرا نمود. در سطح عمده فروشی به طور معمول اپراتورهای مستقل سیستم (ISO) و سازمان‌های برق منطقه‌ای و در سطح خرده فروشی شرکت‌های برق این برنامه را اداره می‌کنند.

پاسخ به تقاضا در سطح خرده فروشی می‌تواند به دو صورت فعال و غیرفعال صورت پذیرد. در حالت غیرفعال، با آگاه  نمودن مشتری از قیمت گذاری پویا، آن‌ها تشویق می‌شوند تا به صورت داوطلبانه میزان مصرف برق خود را در زمان اوج بار کاهش دهند. در پاسخ به تقاضای فعال، مشترک موافقت می‌نماید تا در زمان اوج بار در شبکه، تجهیزات هوشمند به صورت خودکار بی برق شوند. یکی دیگر از انواع پاسخ به تقاضا استفاده از برق منابع مولدهای پراکنده در محل مشتری به صورت offloaded است.

منابع تولید پراکنده

یکی از آینده نگری‌های شبکه‌های برق هوشمند، یکپارچه‌سازی بهتر و یکنواخت‌تر منابع تولید پراکنده (DER) همچون منابع انرژی خورشیدی و بادی در شبکه می‌باشد. شبکه‌ی هوشمند به شما امکان جریان انرژی از چندین جهت می‌دهد: از شرکت برق به خانه‌، خانه به شرکت‌های برق و یا حتی خانه به خانه. منابع تولید پراکنده در برگیرنده منابع تجدیدپذیری هستند که در حال حاضر رشد چشمگیری داشته‌اند. فراتر از انرژی‌های تجدیدپذیر، باتری‌های خودروهای الکتریکی، منابع تولید همزمان برق و حرارت، منابع تغذیه دائم (UPS) نیز می‌توانند وجود داشته باشد. با افزایش تلرانس خطا و تشخیص حالت جزیره‌ای، شبکه هوشمند ارتباطی امن تر و قابل اطمینان تر از واحدهای تولید پراکنده را با شبکه فراهم آورده است.

« USP مخفف عبارت Uninterruptible Power Supply و به معنی منبع تغذیه بدون وقفه است. این دستگاه برق مورد نیاز برای استفاده دستگاه‌هایی مانند کامپیوتر، ادوات پزشکی و تجهیزات امنیتی و… را مستقل از اینکه برق ورودی وجود داشته باشد یا خیر برای مدت محدودی تامین می‌کند.

همچنین شرایط برق ورودی را از نظر سطح ولتاژ، تغییرات ولتاژ و جهش‌های ناگهانی بهبود می‌دهد. در صورتی که USP ما هوشمند باشد علاوه بر موارد فوق می‌تواند دستگاه‌های متصل به خود را در زمان مناسب و به طرز صحیح خاموش نماید. در مورد اهمیت استفاده از یو پی اس همین بس که آمار نشان می‌دهد بیشتر از ۴۰ درصد مشکلات از بین رفتن اطلاعات، به مشکل قطع برق بر می‌گردد.»

در اینجا جا دارد که به تعرفه‌ی تغذیه‌ به شبکه‌ی برق (Feed-In Tariffs یا به اختصار، FITs) که در زمینه‌ی انرژی‌های نو مطرح می‌گردد، اشاره شود؛ طرحی که در آمریکا، چین و برخی از کشورهای اروپایی به کار گرفته شده است.

” تعرفه‌ی تغذیه‌ی شبکه‌ی برق” یا FIT در واقع هزینه‌ای است که از طرف شرکت‌های مرتبط با شبکه‌ی برق یک کشور به کسانی پرداخت می‌شود که توسط انرژی‌های نو، انرژی مازاد مصرفی خود را تولید و به شبکه‌ی برق اصلی تزریق می‌کنند. چنین طرحی می‌تواند مشوق مردم جهت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در یک کشور باشد. هوشمند کردن شبکه‌ی برق، زمینه را برای استفاده از چنین طرح‌هایی بسیار مساعد‌تر می‌کند.

• اتوماسیون توزیع (DA)

اتوماسیون توزیع امکان نظارت و کنترل تجهیزات از راه دور در شبکه توزیع شرکت‌های برق را فراهم می‌آورد و این امکان از طریق تصمیم‌گیری خودکار، عیب‌یابی سریع‌تر و مؤثرتر و بازیابی سیستم قابل انجام خواهد بود. اتوماسیون توزیع متشکل از سیستم‌های مرکزی کنترل و نظارت، از قبیل سیستم‌های توزیع اسکادا یا سیستم‌های مدیریت توزیع می‌باشد. اتوماسیون توزیع قابلیت‌های جدیدی را ارائه می‌دهد که به نوبه خود کمک خواهد کرد که تعداد و طول مدت خاموشی مشتری کاهش یابد.

آگاهی فراگیر از موقعیت منطقه

نظارت جامع بر منطقه و آگاهی موقعیتی برای بهبود قابلیت اطمینان و جلوگیری از اختلال در تأمین انرژی ضروری است. Synchrophasorها یکی از مهم‌ترین فن آوری‌های جدید در اندازه‌گیری منطقه هستند که در دل دیگر فن‌آوری‌های شبکه برق هوشمند گنجانده شده‌اند. مهم‌ترین نوع synchrophasor از واحد اندازه‌گیری فازور استفاده می‌کند.

حمل و نقل الکتریکی

توانایی تأمین برق موردنیاز حمل و نقل و وسایل نقلیه الکتریکی (از جمله PHEV‌ها) که تا حد زیادی به کارآمدی مدیریت عرضه و تقاضا مربوط می شود، یک مزیت مهم شبکه برق هوشمند به حساب می آیند. خودروهای برقی تا حد زیادی بار شبکه قدرت را افزایش می دهند، با‌این‌حال شبکه‌های برق هوشمند امکاناتی را مهیا می سازند که آنها را قادر می‌سازد تا با شرکت‌های برق ارتباط برقرار نموده و زمان چرخه شارژ خود را با در نظر گرفتن هم‌زمان شرایطی چون قیمت پایین تر، تأثیر کمتر بر بار شبکه، و کاهش تولید گازهای گل‌خانه ای (هنگامی که منابع انرژی تجدید‌پذیر در دسترس هستند) انتخاب نمایند.

جا دارد به این نکته اشاره گردد که شرکت‌های همچون نیسان، در پی تأمین برق مصرفی منازل از طریق انرژی موجود در باتری خودروهای برقی می‌باشند. با تحقق چنین چیزی، امکان تزریق برق اضافی خودرو به شبکه‌ی برق شهر نیز فراهم خواهد شد و در صورت اجرا شدن FITs که در قسمت قبل به آن اشاره شد، مشترکین می‌توانند در مواقعی که هزینه‌ی برق پایین است، خودرو را شارژ کرده و در مواقع پیک مصرف، آن را به شبکه‌ی برق تغذیه کنند و هزینه‌ی برق تغذیه شده را دریافت کنند.

آشنایی با شبکه‌های توزیع برق هوشمند

صفحه‌ی اول: بررسی شبکه‌های غیر هوشمند

صفحه‌ی دوم: شبکه‌های هوشمند توزیع برق

صفحه‌ی سوم: بررسی پروژه‌های اجرایی شبکه‌های هوشمند برق در داخل و خارج از کشور

[divider scroll_text=””]

پروژه‌های شبکه‌های برق هوشمند در دنیا

شبکه‌های برق هوشمند به طور فراگیر در اروپا، امریکای شمالی و آسیا راه اندازی شده و یا در حال راه اندازی می‌باشند در حالی‌که در دیگر نقاط جهان روند اجرای این شبکه‌ها به صورت تدریجی درحال شکل گیری است. نصب و راه اندازی کاربری پاسخ به تقاضا و مدیریت سمت بار به صورت گسترده‌ای مورد قبول صنعت برق و نهادهای قانون‌گذار قرار گرفته است. سودمند بودن این مقوله برای تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان برق از دیدگاه ذخیره نمودن برق باعث شده است مقبولیت این کاربری رشد روزافزونی داشته باشد. امکان بهره‌وری از این کاربری به نهادینه کردن سیستم‌های قرائت زمان‌ حقیقی و زیرساخت‌های اندازه‌گیری پیشرفته بستگی دارد.

بیشتر کشورهای اروپایی دارای یک چارچوب قانونی برای اجرا شبکه‌های برق هوشمند بوده و یا درحال تدوین آن می‌باشند. در بخش عظیمی از کشورهای کانادا و آمریکا، بسترهای کنتورهای هوشمند تدوین و درحال بهره برداری است و این کشورها درحال استفاده از کاربری پاسخ به تقاضا هستند. در کشورهای اقیانوسیه پروژه‌های آزمایشی در زمینه نصب و راه‌اندازی AMI و پاسخ به تقاضا اجرا گردیده است درحالی که بخش عظیمی از سرمایه‌گذاری بر روی پروژه‌های تولید پراکنده در کشورهای هم‌چون استرالیا تمرکز یافته است.

در آسیا، کشورهایی هم‌چون چین، کره جنوبی کاربری‌های AMI و پاسخ به تقاضا را بهره‌برداری کرده اند در حالی‌که کشورهایی نظیر پاکستان، سنگاپور ، هند و ترکیه به صورت پروژه‌های آزمایشی کاربری‌های مذکور را به اجرا گذاشته‌اند و در نظر دارند تا در آینده‌ای نزدیک بهره‌برداری کامل از این کاربری‌ها را در دستور کار خود قرار دهند.

باید به این نکته اشاره کرد که در شهرهایی همچون لس‌آنجلس، شانگهای و دهلی که از شبکه‌های برق HVDC استفاده می‌شود، تکنولوژی برق هوشمند همگام با شبکه‌ی HVDC پیش می‌روند.  «فشار-قوی جریان مستقیم یا اچ‌وی‌دی‌سی (به انگلیسی: High-voltage direct current یا HVDC) یا انتقال به صورت جریان مستقیم با ولتاژ بالا، نوعی سیستم انتقال انرژی الکتریکی است. این روش راهی نوین برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های کلان است و در این زمینه جایگزین خوبی در مقابل روش سنتی (استفاده از جریان متناوب) به شمار می‌رود. فن‌آوری ساخت این نوع سیستم به دهه ۱۹۳۰ میلادی در سوئد بازمی‌گردد. از اولین خطوط ساخته شده با این تکنولوژی می‌توان خط انتقال بین مسکو و کاشیرا در اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۱ میلادی و سیستم انتقال ۱۰ تا ۲۰ مگاواتی واقع در سوئد را نام برد که در سال ۱۹۵۴ میلادی به بهره‌برداری رسید(از قول ویکیپدیا).»

وضعیت توسعه شبکه برق هوشمند در ایران

همانند سایر کشورها، سرمایه گذاری در شبکه برق هوشمند بیشتر به سمت نصب کنتورهای سیستم‌های توزیع جذب شده است. بر اساس مصوبات هیئت دولت، اجرای سیستم هوشمند بر عهده وزارت نیرو گمارده شده است و ناظر و طراح اصلی کاربری‌های شبکه‌های برق هوشمند با شرکت توانیر می باشد. شرکت توانیر مسئولیت طراحی شبکه را به سازمان بهره‌وری انرژی ایران (سابا) واگذار نموده و قرارداد مهندسی مشاور این پروژه با شرکت موننکو در سال ۲۰۰۹ میلادی امضاء شده است. شرکت موننکو یک چارچوب ابتدایی و طرح اولیه کار برای سیستم‌های برق هوشمند تهیه کرده است. نتیجه این مطالعات به اجرای پروژه‌های متعدد آزمایشی در سراسر کشور منجر شده است که تمرکز این پروژه‌ها بر روی کاربری‌های AMR/AMI می باشد. شرکت توانیر که به عنوان ناظر بر طرح شناخته می‌شود می‌بایست پروژه‌های آزمایشی را با توجه به مشخصات ارائه شده از سوی مشاور طرح، تست و ارزیابی نماید. طبق نتایج به دست آمده از مطالعات انجام شده می‌بایست در طی چند سال آینده کاربری‌های AMR/AMI در ایران بسترسازی شود.

منبع:

http://ecogeek.ir/1391/07/introduction-to-smart-grid/3/

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

شبكه هوشمند برق

 شبكه هاي هوشمند توزيع نيرو، شبكه هاي به هم پيوسته دو سويه اي مي باشند كه در آن اطلاعات نقش بنيادي در فرايند توزيع انرژي ايفا مي نمايد.

توزيع هوشمند نيرو سامانه هاي مبتني بر تركيب فناوري اطلاعات و ارتباطات با توانمندي هاي پردازشي رايانه ها و سيستم هاي الكتريكي مي باشد. ارتقا سيستم هاي كنوني سخت افزاري غير هوشمند به شبكه هاي دو سويه توزيع شده كارآمد و اقتصادي كه در آن بهره وري سرمايه گذاري هاي انجام شده در صنعت برق به طرز چشمگيري بالا مي رود، از اهداف اصلي هوشمند سازي شبكه مي باشد. بالا رفتن ضريب اطمينان و پايداري شبكه از اهداف ديگر