Alates 19. sajandi lõpust on elektrijaotussüsteemid (mida sageli nimetatakse võrkudeks) olnud maailma peamiseks elektriallikaks.Kui need võrgud luuakse, töötavad need üsna lihtsalt – toodavad elektrit ja saadavad selle kodudesse, hoonetesse ja kõikjale, kus elektrit vaja on.
Kuid kuna nõudlus elektri järele kasvab, on vaja tõhusamat võrku.Nüüdisaegsed nutika võrgu elektrijaotussüsteemid, mida praegu kasutatakse kogu maailmas, toetuvad tõhususe optimeerimiseks tipptehnoloogiale.Selles artiklis uuritakse nutika võrgu määratlust ja peamisi tehnoloogiaid, mis selle nutikaks muudavad.
Mis onnutika võrgu tehnoloogia?
Nutikas võrk on elektrijaotuse infrastruktuur, mis pakub kahepoolset suhtlust kommunaalteenuste pakkujate ja klientide vahel.Nutivõrgu tehnoloogiaid võimaldavate digitaalsete tehnoloogiate hulka kuuluvad toite-/vooluandurid, juhtimisseadmed, andmekeskused ja nutikad arvestid.
Mõned nutikad võrgud on targemad kui teised.Paljud riigid on pööranud palju pingutusi vananenud jaotusvõrkude muutmisele nutikateks võrkudeks, kuid ümberkujundamine on keeruline ja võtab aastaid või isegi aastakümneid.
Näiteid nutikate võrgutehnoloogiate ja nutika võrgu komponentide kohta
Nutikad arvestid – nutikad arvestid on nutika võrgu ehitamise esimene samm.Nutikad arvestid annavad klientidele ja kommunaalteenuste tootjatele kasutuskoha energiatarbimise andmeid.Need pakuvad teavet energiatarbimise ja kulude kohta, et hoiatada kasutajaid energiaraiskamise vähendamiseks ja aidata pakkujatel optimeerida jaotuskoormust kogu võrgus.Nutikad arvestid koosnevad üldiselt kolmest peamisest alamsüsteemist: toitesüsteem energiatarbimise mõõtmiseks, mikrokontroller nutika arvesti sees oleva tehnoloogia haldamiseks ja sidesüsteem energiatarbimise/käskude andmete saatmiseks ja vastuvõtmiseks.Lisaks võib mõnel nutikatel arvestitel olla varutoide (kui põhijaotusliin on maas) ja GSM-moodulid, et arvesti asukoht turvalisuse huvides täpselt kindlaks määrata.
Ülemaailmsed investeeringud nutikatesse arvestitesse on viimase kümnendi jooksul kahekordistunud.2014. aastal oli ülemaailmne aastane investeering nutikatesse arvestitesse 11 miljonit dollarit.Statista andmetel ulatuvad ülemaailmsed arukate arvestite investeeringud 2019. aastaks 21 miljoni dollarini, võttes arvesse arukate arvestite kasutuselevõtust tulenevat süsteemi tõhususe kasvu.
Nutikad koormuse juhtimislülitid ja jaotuskilbid – kuigi arukad arvestid võivad pakkuda kommunaalteenuste pakkujatele reaalajas andmeid, ei juhi nad automaatselt energiajaotust.Energiajaotuse optimeerimiseks tippkasutuse perioodidel või teatud piirkondades kasutavad elektriettevõtted toitehaldusseadmeid, nagu intelligentsed koormuse juhtimislülitid ja jaotuskilbid.See tehnoloogia säästab märkimisväärselt energiat, vähendades tarbetut jaotust või haldades automaatselt koormusi, mis on ületanud lubatud kasutusaja.Energiajaotuse optimeerimiseks tippkasutuse perioodidel või teatud piirkondades kasutavad elektriettevõtted toitehaldusseadmeid, nagu intelligentsed koormuse juhtimislülitid ja jaotuskilbid.See tehnoloogia säästab märkimisväärselt energiat, vähendades tarbetut jaotust või haldades automaatselt koormusi, mis on ületanud lubatud kasutusaja.
Näiteks Wadsworthi linn Ohio osariigis kasutab 1916. aastal ehitatud elektrijaotussüsteemi. Wadsworthi linn on teinud koostööd Itroniga, mis onNutikad koormuse juhtlülitid(SLCS), et vähendada süsteemi elektritarbimist 5300 megavatt-tunni võrra, paigaldades kodudesse SLCS-i, et kasutada kliimaseadme kompressoreid elektri tippkasutuse perioodidel.Elektrisüsteemide automatiseerimine – toitesüsteemide automatiseerimist võimaldab nutikas võrgutehnoloogia, kasutades jaotusahela iga lüli juhtimiseks tipptasemel IT-infrastruktuuri.Näiteks kasutavad automatiseeritud toitesüsteemid intelligentseid andmekogumissüsteeme (sarnaselt arukate arvestite omadele), võimsuse juhtimissüsteeme (nagu nutikad koormuse juhtimislülitid), analüütilisi tööriistu, arvutussüsteeme ja toitesüsteemide algoritme.Nende põhikomponentide kombinatsioon võimaldab ruudustikul (või mitmel ruudustikul) end automaatselt kohandada ja optimeerida, kui inimlik suhtlemine on piiratud.
Nutivõrgu juurutamine
Kui nutikas võrgus rakendatakse digitaalseid kahesuunalisi side- ja automatiseerimistehnoloogiaid, suurendavad mitmed infrastruktuuri muudatused võrgu tõhusust.Nutivõrgu rakendamine on võimaldanud järgmisi infrastruktuuri muudatusi:
1.Detsentraliseeritud energiatootmine
Kuna nutikas võrk suudab pidevalt jälgida ja juhtida energiajaotust, pole elektri tootmiseks enam vaja ühte suurt elektrijaama.Selle asemel saavad elektrit toota paljud detsentraliseeritud elektrijaamad, nagu tuuleturbiinid, päikesepargid, elamute fotogalvaanilised päikesepaneelid, väikesed hüdroelektrijaamad jne.
2.Killustunud turg
Nutika võrgu infrastruktuur toetab ka mitme võrgu ühendamist, et energiat arukalt jagada traditsiooniliste tsentraliseeritud süsteemide vahel.Näiteks varem olid omavalitsustel eraldi tootmisüksused, mis ei olnud naaberomavalitsustega ühendatud.Targa võrgu taristu rakendamisega saavad omavalitsused panustada ühisesse tootmisplaani, et elektrikatkestuse korral tootmissõltuvus kõrvaldada.
3.Väikesemahuline ülekanne
Üks suurimaid energiaraiskajaid võrgus on energia jaotamine pikkadele vahemaadele.Arvestades, et arukad võrgud detsentraliseerivad tootmise ja turud, väheneb netojaotuskaugus nutikas võrgus oluliselt, vähendades seeläbi jaotusjäätmeid.Kujutage ette näiteks väikest kogukonna päikesefarmi, mis toodab 100% kogukonna päevasest elektrivajadusest, vaid 1 km kaugusel.Ilma kohaliku päikesefarmita võib kogukond vajada elektrit hankima 100 kilomeetri kaugusel asuvast suuremast elektrijaamast.Kaugetest elektrijaamadest ülekandmisel täheldatud energiakaod võivad olla sada korda suuremad kui kohalike päikeseparkide ülekandekaod.
4.Kahesuunaline jaotus
Kohalike päikesefarmide puhul võib tekkida olukord, kus päikesefarm suudab toota rohkem energiat, kui kogukond tarbib, tekitades seeläbi energia ülejäägi.Selle üleliigse energia saab seejärel jaotada nutikasse võrku, mis aitab vähendada nõudlust kaugemate elektrijaamade järele.
Sel juhul liigub energia päevasel ajal päikesefarmist põhivõrku, mis ei ole kogukondlik, kuid kui päikesefarm on passiivne, liigub energia põhivõrgust sellesse kogukonda.Seda kahesuunalist energiavoogu saab jälgida ja optimeerida voolujaotusalgoritmide abil, tagamaks, et kasutamise ajal raisatakse igal ajal võimalikult vähe energiat.
Kahesuunalise jaotuse ja detsentraliseeritud võrgupiiridega nutikas võrgu infrastruktuuris saavad kasutajad tegutseda mikrotootjatena.Näiteks saab üksikuid kodusid varustada eraldiseisvate fotogalvaaniliste päikesesüsteemidega, mis toodavad kasutamisel elektrit.Kui elamu PV-süsteem toodab üleliigset energiat, saab selle energia tarnida suuremasse võrku, vähendades veelgi vajadust suurte tsentraliseeritud elektrijaamade järele.
Nutivõrgu tähtsus
Makromajanduslikul tasandil on arukad võrgud elektritarbimise vähendamisel kriitilise tähtsusega.Paljud kohalikud kommunaalteenuste pakkujad ja valitsused pakuvad nutikate võrkude kasutuselevõtus osalemiseks heldeid ja agressiivseid meetmeid, kuna see on rahaliselt ja keskkonnasõbralikult kasulik.Nutivõrgu kasutuselevõtuga saab energiatootmist detsentraliseerida, välistades nii elektrikatkestuste riski, vähendades elektrisüsteemi töökulusid ja kõrvaldades tarbetu energiaraiskamise.
Postitusaeg: 15. märts 2023