Siden slutten av 1800-tallet har kraftdistribusjonssystemer (ofte kalt nett) vært verdens primære strømkilde.Når disse nettene lages, fungerer de ganske enkelt – genererer strøm og sender den til hjem, bygninger og hvor som helst det er behov for strøm.
Men etter hvert som etterspørselen etter strøm øker, trengs det et mer effektivt nett.Moderne "smart grid" kraftdistribusjonssystemer som nå er i bruk over hele verden, er avhengige av toppmoderne teknologi for å optimalisere effektiviteten.Denne artikkelen utforsker definisjonen av et smart nett og nøkkelteknologiene som gjør det smart.
Hva ersmart grid-teknologi?
Et smart nett er en kraftdistribusjonsinfrastruktur som gir toveiskommunikasjon mellom forsyningsleverandører og kunder.Digitale teknologier som muliggjør smarte nettteknologier inkluderer strøm-/strømsensorer, kontrollenheter, datasentre og smarte målere.
Noen smarte nett er smartere enn andre.Mange land har fokusert mye på å konvertere utdaterte distribusjonsnett til smarte nett, men transformasjonen er kompleks og vil ta år eller til og med tiår.
Eksempler på smart grid-teknologier og smart grid-komponenter
Smarte målere - Smarte målere er det første trinnet i å bygge et smart nett.Smarte målere gir data om energiforbruk på stedet til kunder og kraftprodusenter.De gir energiforbruk og kostnadsinformasjon for å varsle brukere om å redusere energisløsing og hjelper leverandører med å optimalisere distribusjonsbelastninger over nettet.Smarte målere består generelt av tre hoveddelsystemer: et strømsystem for å måle strømforbruk, en mikrokontroller for å administrere teknologien inne i smartmåleren, og et kommunikasjonssystem for å sende og motta energiforbruk/kommandodata.I tillegg kan noen smarte målere ha reservestrøm (når hovedfordelingslinjen er nede) og GSM-moduler for å finne ut hvor måleren befinner seg av sikkerhetshensyn.
Globale investeringer i smarte målere har doblet seg det siste tiåret.I 2014 var den globale årlige investeringen i smartmålere 11 millioner dollar.Ifølge Statista når globale smartmålerinvesteringer 21 millioner dollar innen 2019, tatt i betraktning systemeffektiviteten ved å implementere smartmålere.
Smarte lastkontrollbrytere og distribusjonstavler – Selv om smarte målere kan gi sanntidsdata til forsyningsleverandører, kontrollerer de ikke automatisk distribusjonen av energi.For å optimalisere strømfordelingen i perioder med høy bruk eller til bestemte områder, bruker elektriske verktøy strømstyringsenheter som intelligente lastkontrollbrytere og sentralbord.Denne teknologien sparer betydelige mengder energi ved å redusere unødvendig distribusjon eller automatisk administrere belastninger som har overskredet de tillatte brukstidsgrensene.For å optimalisere strømfordelingen i perioder med høy bruk eller til bestemte områder, bruker elektriske verktøy strømstyringsenheter som intelligente lastkontrollbrytere og sentralbord.Denne teknologien sparer betydelige mengder energi ved å redusere unødvendig distribusjon eller automatisk administrere belastninger som har overskredet de tillatte brukstidsgrensene.
For eksempel bruker byen Wadsworth, Ohio, et elektrisk distribusjonssystem bygget i 1916. City of Wadsworth har inngått samarbeid med Itron, en produsent avSmarte lastkontrollbrytere(SLCS), for å redusere systemelektrisitetsbruken med 5300 megawattimer ved å installere SLCS i hjemmene for å sykle luftkondisjoneringskompressorer i perioder med høye strømforbruk.Power System Automation – Kraftsystemautomatisering er aktivert av smart grid-teknologi, ved å bruke state-of-the-art IT-infrastruktur for å kontrollere alle ledd i distribusjonskjeden.For eksempel bruker automatiserte kraftsystemer intelligente datainnsamlingssystemer (ligner på smartmålere), strømkontrollsystemer (som smarte lastkontrollbrytere), analytiske verktøy, datasystemer og kraftsystemalgoritmer.Kombinasjonen av disse nøkkelkomponentene lar rutenettet (eller flere rutenett) automatisk justere og optimere seg selv med begrenset menneskelig interaksjon som kreves.
Smart Grid-implementering
Når digitale, toveis kommunikasjons- og automasjonsteknologier implementeres i det smarte nettet, vil en rekke infrastrukturendringer maksimere netteffektiviteten.Implementeringen av Smart Grid har aktivert følgende infrastrukturendringer:
1.Desentralisert energiproduksjon
Fordi smartnettet kontinuerlig kan overvåke og kontrollere energidistribusjonen, er det ikke lenger behov for et enkelt stort kraftverk for å generere strøm.I stedet kan elektrisitet produseres av mange desentraliserte kraftstasjoner, som vindturbiner, solparker, solcellepaneler i boliger, små vannkraftdammer, etc.
2.Fragmentert marked
Smart grid-infrastruktur støtter også tilkobling av flere nett som et middel for intelligent deling av energi på tvers av tradisjonelle sentraliserte systemer.For eksempel hadde kommunene tidligere egne produksjonsanlegg som ikke var knyttet til nabokommuner.Med implementering av en smart nettinfrastruktur kan kommunene bidra til en felles produksjonsplan for å eliminere produksjonsavhengighet ved strømbrudd.
3.Småskala overføring
En av de største energisløseriene i nettet er distribusjon av energi over lange avstander.Tatt i betraktning at smarte nett desentraliserer produksjon og markeder, reduseres netto distribusjonsavstand innenfor et smart nett betydelig, og dermed reduseres distribusjonsavfallet.Tenk deg for eksempel en liten felles solcellegård som genererer 100 % av samfunnets strømbehov på dagtid, bare 1 km unna.Uten en lokal solcellegård kan samfunnet trenge å få strøm fra et større kraftverk 100 kilometer unna.Energitapene observert under overføring fra fjerntliggende kraftverk kan være hundre ganger større enn overføringstapene observert fra lokale solenergianlegg.
4.Toveis distribusjon
Når det gjelder lokale solfarmer, kan det være en situasjon der solfarmen kan generere mer energi enn samfunnet forbruker, og dermed skape et energioverskudd.Denne overskuddsenergien kan deretter distribueres til det smarte nettet, og bidrar til å redusere etterspørselen fra fjerntliggende kraftverk.
I dette tilfellet strømmer energi fra solenergianlegget til hovednettet utenfor lokalsamfunnet på dagtid, men når solenergianlegget er inaktivt, strømmer energi fra sentralnettet til det fellesskapet.Denne toveis energistrømmen kan overvåkes og optimaliseres ved hjelp av strømdistribusjonsalgoritmer for å sikre at minst mulig energi blir kastet bort til enhver tid under bruk.
I en smart nettinfrastruktur med toveis distribusjon og desentraliserte nettgrenser kan brukerne fungere som mikrogeneratorer.For eksempel kan enkeltboliger utstyres med frittstående solcelleanlegg som genererer strøm når de er i bruk.Hvis PV-systemet i boligen genererer overskuddsenergi, kan denne energien leveres til det større nettet, noe som ytterligere reduserer behovet for store sentraliserte kraftverk.
Viktigheten av Smart Grid
På makroøkonomisk nivå er smarte nett avgjørende for å redusere strømforbruket.Mange lokale forsyningsleverandører og myndigheter tilbyr sjenerøse og aggressive tiltak for å delta i innføringen av smarte nett fordi det er økonomisk og miljømessig fordelaktig.Ved å ta i bruk et smart nett kan energiproduksjonen desentraliseres, og dermed eliminere risikoen for strømbrudd, redusere driftskostnadene for kraftsystemet og eliminere unødvendig energisløsing.
Innleggstid: 15. mars 2023