شبکه های هوشمند توزیع برق(smart grid)
فصل اول
ارزیابی پیاده سازی شبکه هوشمند و فراسامانه هوشمند انداز ه گیری
چکیده:
با توجه به عملیاتی شدن اجرای بخشی از آنچه در کشورشبکه هوشمند نامیده می شود، لزوم بازتعریف شبکه هوشمند و برآورد امکانات و قابلیت های موجود در کشور برای بهره برداری از آن و چالش های مختلف پیش رو،انگیزه اصلی از تهیه این مقاله می باشد. در این مقاله از روش تحقیق توصیفی با استناد به منابع کتابخانه ای، مصاحبه ها و بررسی دیدگاههای صاحبنظران داخلی و خارجی و همچین تجربیات محلی در زمینه پیاده سازی فراسامانه اندازه گیری هوشمند، استفاده شده است.
1-1مقدمه:
امروزه شبکه هوشمند با سرعت چشمگیری در حال رشد و توسعه است. شبکه های برق و دیتا به هم نزدیک شده و با همگرا شدن آنها انواع مختلفی از سرویس های جدیدارایه می شود.
به این ترتیب آینده توزیع نیروی برق در جهان را شبکه های هوشمند تشکیل خواهند داد .پیشرفت تکنولوژی و رشد سریع بار باعث شده تا این اتفاق بسیار زودتر از آنچه انتظار می رفت به وقوع بپیوندد . بسیاری از کشورهای جهان اعم از کشورهای پیشرفته صنعتی و کشورهای درحال توسعه و حتی کشورهای جهان سوم برنامه ریزی واجرای شبکه های هوشمند را شروع و یا در دستور کار خودقرار داد ه اند. پروژه ملی شبکه های هوشمند در ایران نیز. کلید خورده است.[1]
2-1-شبکه هوشمند چیست؟
بسیاری از مردم می پرسند، "شبکه هوشمند چیست؟" بسیاری در تلاش هستند تامفهوم آن را در یک جمله بگنجانند. واقعیت این است که نمیتوان شبکه هوشمند را در یک جمله تعریف کرد .
شبکه هوشمند یک شی نیست که آنرا یک جمله ،توان معنا بخشیدن باشد . بلکه یک چشم انداز در حال تکامل است ، این چشم انداز شامل شبکه هوشمند، شبکه های مدرن، استقرار شبکه هوشمند، AMI، اندازه گیرهای هوشمند، شبکه برق، هوشمند شبکه برق، برق، بیان میشود .فواید شبکه هوشمند ، ویژگیهای شبکه هوشمند و چالشهای آن باید مورد بررسی قرار گیرد.
3-1-فواید شبکه هوشمند
تبدیل شبکه فعلی به شبکه هوشمند نیاز به سرمایه گذاری های جدید توسط سرمایه گذاران دارد. این سهامداران انتظار مقدار قابل توجهی در بازگشت.سرمایه خود را دارند درک این که چگونه این ارزش ایجاد خواهد شد، یک گام مهم در تعریف چشم انداز است. انتظارات از شبکه هوشمند زیاد خواهد بود و این انتظارات از طریق پیشرفت در هر یک از شش مناطق ارزش زیر توضیح داده شده تحقق میابد:
باید آن را قابل اعتماد تر باشد: یک شبکه قابل اعتماد میتواند هرکجا و هر زمان توان مصرف کننده خود را با توجه به کیفیت در خواستی مصرف کننده تامین کند
باید امن تر باشد : یک شبکه امن در برابر حملات فیزیکی و سایبری بدون خاموشی های گسترده و یا هزینه های بازیابی گزاف عمل میکند. نیز کمتر در معرض بلایای طبیعی است و به سرعت بهبود یابد.باید اقتصادی تر باشد:. شبکه های اقتصادی تحت قوانین پایه عرضه و تقاضا، و در نتیجه قیمت های منصفانه و منابع کافی است.باید کار آمدتر باشد: شبکه هوشمند با اتخاذ استراتژی مناسب منجر به کنترل هزینه، حداقل انتقال و کاهش تلفات توزیع، تولید قدرت کارآمد، بهره برداری بهینه را درحالی فراهم می کند که مصرف کنندگان امکان انتخاب برای مدیریت مصرف انرژی خود را دارند.باید سازگار با محیط زیست باشد: اثرات زیست محیطی شبکه های نا سازگار با محیط زیست را کاهش می دهد . باید ایمن تر باشد: یک شبکه ایمن به ملت ، به کارگران شبکه آسیب نمیرساند
4-1-ویژگی های اصلی شبکه هوشمند
شبکه هوشمند امور مالی و اطلاعاتی و توان الکتریکی را به هم مرتبط ساخته و مصرف کننده را نیز هر چه بیشتر در تصمیم گیری ها مشارکت میدهد.
قابلیت های آن توسط هفت ویژگی های اصلی زیر تعریف می شود:
اول، مشارکت فعال توسط مصرف کنندگان را ایجاد میکند. شبکه هوشمند به مصرف کنندگان اطلاعات ، کنترل، و گزینه هایی برای مدیریت بار با توجه به "بازارهای برق" میدهد. بهره برداران شبکه ،مصرف کنندگان حاضر را به عنوان منابع تولید مجازی در عملیات روزانه در نظر میگیرند . مصرف کنندگان آگاهانه مصرف خود را بر اساس قیمت تغییر میدهند.
دوم، تطبیق همه گزینه های ذخیره و تولید : با یک پروتکل مشترک اطلاعات تمامی منابع ذخیره انرژی و تولید انرژی را جمع میکند و سپس به کنترل بهینه میپردازد.
سوم، تولیدکننده های جدید، خدمات، و بازار فعال میکند. شبکه هوشمند، خریداران و فروشندگان با یکدیگر لینک میکند. شبکه هوشمند، عملیات بازار سازگار را در سراسر مناطق پشتیبانی می کند.
چهارم، کیفیت توان را برای اقتصاد دیجیتالی فراهم میکند. با نظارت، تشخیص ، و پاسخ به کاستی های کیفیت توان ،کاهش چشمگیر در زیان کسب و کار مصرف کنندگان را سبب میشود.
پنجم، بهینه سازی کارایی و استفاده عملکرد شبکه. شبکه هوشمند با شناسایی فاکتور های بار، تلفات سیستم پایینی،بهبود عملکرد مدیریت قطع عمل میکند.وجود هوش در شبکه به طراحان و مهندسان این امکان را میدهد که بدانند چه بسازند و کی بسازند، بهترین زمان برای تعمیرات چه موقع است و به طور کلی هزینه گسترش , تعمیر و نگهداری را با استفاده از اطلاعات موجود کاهش دهند
ششم، پیش بینی و پاسخ به اختلالات سیستمself-healing: با انجام مداوم خود- ارزیابی به شناسایی و تجزیه و تحلیل میپردازد تا منجر به خود شفایی شود.با انجام اقدامات اصلاحی خطا را کاهش و در صورت نیاز، به سرعت به باز گرداندن قسمتهای شبکه یا بخشی از شبکه میپردازد. نیز مشکلات بیش از حد بزرگ و یا خیلی سریع برای مداخله اپراتور را اداره می کند.
و در نهایت، شبکه هوشمند به صورت بلادرنگ در برابر حملات و بلایای طبیعی عکس العمل نشان داده آسیبهای وارده رابه حداقل ممکن میرساند
5-1-چالشهای شبکه های هوشمند
چالشهای شبکه هوشمند به عنوان بلوک های ساختمان های شبکه هوشمند است. تکمیل هر یک نیازمند به کارگیری و یکپارچه سازی فن آوری های مختلف و برنامه های کاربردی دارد. " یک اندازه واحد برای همه مناسب نیست" ترتیب برای اجرای این مراحل و درجه ای از پیاده سازی در شرایط خاص به عوامل درگیر بستگی دارد.
6-1-فعالسازی مصرف کننده (CE) :
با دادن اطلاعات و آموزش به مصرف کنندگان قدرت می بخشد و آنها باید به طور موثر به استفاده از گزینه های جدید ارائه شده توسط شبکه هوشمند بپردازند.راه حل CE عبارتست از زیرساخت اندازه گیری پیشرفته (AMI)، شبکه های منطقه خانگی با صفحه نمایش در خانه، توزیع منابع انرژی (DER)، برنامه پاسخ سمت تقاضا demand response و همچنین ارتقا به معماری فن آوری اطلاعات و برنامه های کاربردی است. "اتصال و عمل " یکپارچه با تمام فن آوری های شبکه هوشمند آینده..
عملیات توزیع پیشرفته (ADO) قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد و "خود ترمیمی"را فعال میسازد . راه حلهای ADO عبارتست از حسگرهای هوشمند و دستگاه کنترل، مدیریت قطع پیشرفته، مدیریت توزیع و سیستم های اتوماسیون توزیع، اطلاعات جغرافیایی، و سایر فن آوری ها برای ساپرت جریان قدرت دو طرفه وعملکرد ریزشبکه و…،
عملیات انتقال پیشرفته (ATO) ادغام سیستم توزیع با RTO عملیاتی و برنامه های کاربردی بازار برای بهبود عملکرد و کاهش گرفتگی شبکه. ATOشامل اتوماسیون پست، برنامه های اندازه گیرهای منطقه وسیع یکپارچه سازی شده ، الکترونیک قدرت، سیستم نظارت پیشرفته، و طرح حفاظت و مدل سازی، شبیه سازی، ابزار نظارت و به افزایش آگاهی از موقعیت و ارائه درک بهتر از خطرات عملکرد زمان واقعی و آینده.
مدیریت دارایی های پیشرفته (AAM) یکپارچه سازی هوش شبکه یکی دیگر از چالشهای پیش روست که راه حل آن استفاده از برنامه مدیریت دارایی های جدید و موجود است .این انسجام، یوتیلیتی ها را قادر می سازد تا هزینه عملیات و تعمیر و نگهداری و نیز هزینه های سرمایه گذاری را کاهش داده و منجر به آنشود که از دارایی ها در عملیات روز به روز بهتر استفاده شود . علاوه بر این، به طور قابل توجهی کارایی ظرفیت برنامه ریزی ، تعمیر و نگهداری، مهندسی و مرکز طراحی، خدمات فرآیندهای مشتری، و کار و مدیریت منابع را بهبود می بخشد.
امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم کردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلکه از طرفی حداقل سازی و کاهش اثراتی که بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یکی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Gridراه حلی برای این چالش است که سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف کنندهSmart Gridبدین معنی است که آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیک که قیمت انرژی گران می باشد، هزینه کمتری بپردازند و 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 می باشد و برای همکاران صنعت برق پیک سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبکه است.
شبکه های هوشمند توزیع انرژی الکتریکی یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبکه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تامین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با کمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبکه هوشمند جهان در مارس 2008 معرفی گردید و شهر بالدر ایالت کلرادو آمریکا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبکه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بکارگیری تکونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشترکین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . 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 نموده در مواقع بحرانی ، تصمیم گیری نماید و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری کند.
7-1-مزایای شبکه های هوشمند
به طور خلاصه مزایای شبکه های هوشمند به شرح ذیل است :
– پیک سایی که نتیجه اصلی بکارگیری شبکه هوشمند به همراه تکنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشترکین است .
– کاهش مصرف سوخت های فسیلی که در نتیجه کاهش پیک و تلفات انرژی به همراه کاهش افت خطوط توزیع بدست می آید .
– کاهش در تعداد مشترکین که خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی کردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری کردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است .
– کاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و کاهش در بار پیک بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند
– کاهش هزینه ها که منتج از قطع و وصل از راه دورمشترکین می باشد
8-1-کاهش زمان خاموشی مشترکین
جلوگیری از قطع برق مشترکین، فاکتور اصلی رضایت مندی مشترکین است .شبکه توزیع هوشمند به سرعت وسایلی را که احتمالاً موجب خطا در شبکه توزیع می شوند را شناسایی و از مدار خارج می کند و همچنین جریان نشتی را به سرعت مشخص می کند و مکانهایی که نیاز به حضور نیرو جهت اصلاح شبکه را دارند به سرعت اعلام می کند. استفاده از نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری سریعاً مشترکین را که خارج از سرویس هستند ،را مشخص می کند . فراهم نمودن چنین اطلاعاتی برای پرسنل اتفاقات که در محل خاموشی هستند، بسیار ذی قیمت بوده و بازده عملکردرا بسیار بالا می برد .
شبکه های توزیع هوشمند با استفاده از راه حل های ذیل زمان خاموشی مشترکین را کاهش می دهند
– تنظیم مجدد سیستم با کمک گرفتن از سوئیچ های اتوماتیک هوشمند که هماهنگ با پست های هوشمند هستند .
– تشخیص از راه دور فالت
– تعیین اندازه و محل بار خارج شده از مدار از راه دور و بصورتReal Time
– کنترل از راه دور تولیدات پراکنده انرژی و تجمیع آنها جهت استفاده
– تشخیص از راه دور قطع و وصل شبکه
با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر که عموماً نیروی باد می باشد، مشترکین جهت انتخاب نیاز به اطلاعات میزان تولید آن و در دسترس بودن آن دارند، تا با توجه به درآمدشان و اولویت های زیست محیطی انتخاب صحیح انجام دهند که این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشترکین و آماده سازی بستر فرهنگی دارد، لذا بایستی در این زمینه نیز سرمایه گذاری مناسبی انجام شود. نرم افزارهای قیمت گذاری بلادرنگ به مدیریت تقاضا کمک می کنند، تا هر زمان که برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی که قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را کاهش دهند .
به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اکنون سیستمی طراحی شده است که مصرف انرژی مشترک را بر اساس تنظیمات خود (که توسط مشترک انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان کنترل می کند . این سیستم ها مشترکینی را که نگران محیط زیست خود هستند قادر به کنترل منبع تولید انرژی می کند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده کنند که آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند .
کاهش 2.5 درصدی در مصرف انرژی ، آزاد سازی گازco2 را به میزان یک میلیون تن کاهش میدهد.
کاهش هزینهBilling و هزینه سرویس دهی به مشترکین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیک کنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به کارائی مراکز Call centerهستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند
کاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت کنتورها
– %50 کاهش در نیروی انسانی که نیاز به قرائت دوره ای کنتورها بوده است .
کاهش تماسها باCall center یک میلیون دلار منافع سالیانه
منافع سالانه حاصل از جلوگیری سرقت انرژی 10 تا 20 میلیون دلار
قطع و وصل از راه دور 5 تا 10 میلیون دلار منافع حاصل از عدم مراجعه تکنیسین
تلفات خطوط انتقال و توزیع که حاصل از امپدانس هادی ها و عملکرد شبکه کم بازده است که در حال حاضر بین 8 تا14 درصد است، با کاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی کمترمی شود . شبکه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فرکانس و توان راکتیو می سازد.
کاهش 20 درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید را500000 تن در سال کاهش می دهد .
شبکه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای کاهش تلفات سیستم استفاده می کند :
در مدار قرار دادن بانک های خازنی از راه دور برای کاهش جریان مورد نیاز برای توان راکتیو
اندازه گیری ضریب توان مشترکین در ترانس های توزیع
بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع
کنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراکنده(DG)
9-1-بهینه سازی سرمایه
شبکه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبکه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد که قادر است تصمیم گیری اتوماتیک انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است که دلایل آن عبارتند از :
اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع کابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع تنظیم دینامیکی ترانس ها برای کمک به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه افزایش عمر تجهیزات تولید که از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می کند . نتایجی که از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :
* کاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود 1200000 دلار در سال
* کاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود 30000000 دلار در سال
* کاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان 1000000 دلار در سال
پروژه پیشنهادی جهت اجرایSmart Grid
با توجه به بررسی های بعمل آمده توسط کارشناسان جهت پیاده سازی این شبکه ، فازبندی پروژه به شکل زیر پیشنهاد گردید :
فاز اول شامل نصب تجهیزات اولیه جهت تست موردی و ایجاد منطقه نمونه – فاز دوم توسعه فاز اول و شروع به کار سیستم
فاز اول
– نصب تجهیزات جهت منطقه نمونه شامل تعویض 15000 کنتور (خانگی ، صنعتی و روشنایی معابر) ، بهینه سازی 2 پست توزیع و 5 فیدر منشعب از آن
– راه اندازی پرتال جهت مدیریت مصرف انرژی و اطلاعات کامل مصرف
فاز دوم
– نصب تجهیزات شبکه توزیع و انتقال باقیمانده ( 2 پست توزیع ، 20 فیدر و 35000 مشترک)
– نصب تجهیزات اتوماسیون در منازل
– فعال سازی پرتال جهت استفاده تمام مشترکین
– استفاده از تولیدات پراکنده شامل باد ، خورشید ، اتومبیلهای برقی و مدیریت آنها
ترکیب شبکه های برق و مخابرات در ساختار شبکه هوشمند
در مرحله اول این پروژه، طرح فراسامانه هوشمند اندازه گیری ملی با هدف پیاده سازی سیستم هوشمند اندازه گیری شروع شده است که طبق برنامه ریزی به عمل آمده بایستی تا پایان سال 1395 بیش از % 90 بار شبکه توسط این سیستم مدیریت شود. هوشمند سازی اندازه گیری برق در شبکه برق تحت سامانه پیشرفته اندازه گیری (AMI) کلیه پایانه های قابل اندازه گیری از تولید تا مصرف را در بر خواهد گرفت. اما بر پیاده سازی شبکه هوشمند آسیب هایی نیز مترتب است که مطالعه و شناخت بیشتر الزامات آن را برای پرهیز از هرگونه سعی وخطا و هدر دادن سرمایه ها ضروری می سازد.
10-1- شبکه موجود:
عوامل اقتصادی، سیاسی و جغرافیایی در هر کشور می تواند تاثیر به سزایی بر روند توسعه و پیش برد شبکه های برق داشته باشند. با این وجود سالیان طولانی است که ساختار بنیادی و اولیه این شبکه ها همچنان به قوت خود باقی است. شبکه های برق موجود با ساختار سلسله مراتبی، توان تولیدی نیروگاه ها را با عبور ازشبکه های انتقال و توزیع به دست مصرف کننده می رسانند. این شبکه ها در حالت کلی به صورت شاهراه های یک طرفه ای عمل می کنند که کل برق تولیدی را به مشترکین تحویل می دهندو هیچ مسیر دوطرفه ای برای جریان برق و تبادل همزمان اطلاعات و تصمیم گیری در سطح سراسری شبکه برق وجود ندارد.
11-1 – پیش نیازهای اجرای طرح شبکه هوشمند:
از اوایل دهه 1990 ، شرکت های برق در سطح جهان بویژه در کشورهای توسعه یافته اتوماسیون شبکه برق را آغاز کردند. هدف اصلی از اتوماسیون شبکه، دسترسی سریع به اطلاعات و اقدام سریع در زمینه مانور در شبکه یا رفع خطاها، کاهش تعداد مشترکان خاموش و بازیابی شبکه در اسرع وقت بود[ 5]. چنین امکانی با اتوماسیون گسترده شبکه کمابیش فراهم آمده است. هوشمند سازی شبکه برای حفظ این عملکرد و پاسخ دادن به نیاز های متنوع و روز افزون انرژی الکتریکی از جمله استفاده بهینه تر از شبکه، سازگارتر کردن آن با محیط زیست، استفاده از حداکثر ظرفیت های تولید با اتصال منابع تولید پراکنده و گسترش ویژگیهای هوشمند شبکه به منازل و ساختمانها برای مدیریت سمت تقاضا، طراحی شده است. با توجه به آنچه گفته شد، اجرائی کردن طرح شبکه هوشمند پیش نیازهایی را طلب می کند که اهم آنها عبارتند از :
12-1- اتوماسیون شبکه:
شبکه هوشمند در بستر اتوماسیون شبکه امکان تحقق می یابد و در واقع اتوماسیون شبکه با لحاظ کردن الزامات هوشمند سازی شبکه، پیشنیاز اجرائی کردن شبکه هوشمند می باشد .
اعمال سیستم اتوماسیون در شبکه های توزیع در یک دهه اخیر به یکی از چالشهای اساسی صنعت برق کشورمان تبدیل شده است . سیستم اتوماسیون توزیع سیستمی است که یک شرکت توزیع را به نظارت از راه دور ،هماهنگ نمودن و اعمال فرمان روی تجهیزات توزیع در زمان حقیقی در مسافتهای دور قادر میسازد . توسط این سیستم، امکان مدیریت بر شبکه های توزیع فراهم شده و در نتیجه برق با کیفیت مناسب به مشترکین تحویل داده
می شود. طرحهای اتوماسیون، اهدافی چون کاهش تلفات،فروش بیشتر انرژی توزیع نشده، کاهش هزینه کار نیرویانسانی و کشف سریع محل عیب و مانور از راه دور را دنبال می کند.
13-1-تامین تکنولوژی و منابع مالی :
این امر امکاناتخاذ سیاست های منسجم در سطح کلان صنعت برق را برای ایجاد یک فراسامانه هوشمند برق و پیگیری منابع مالی و تکنولوژیکی و هماهنگی های لازم فراهم می آورد.
14-1- وجود بستر مخابراتی مناسب:
پیاده سازی شبکه هوشمند، وجود بستر پرسرعت ارتباطی برای انتقال داده ها در سطح کشور یک ضرورت محسوب می شودکه بدون آن حرکت در مسیر هوشمند کردن شبکه، توام با موفقیت همه جانبه نخواهد بود.
15-1وجود رویکرد منسجم در مدیریت صنعت:
بدون اتخاذ سیاست های حاکمیتی مدون و برنامه زمانبندی روشن و تامین هزینه های مالی، هوشمند سازی شبکه در معنای واقعی آن محقق نخواهد شد و هر حرکتی، بدون در نظر گرفتن پیچیدگی و گستردگی طرح هوشمند سازی شبکه، ناموفق خواهد بود و در سطح اجرای طرح های پراکنده متوقف خواهد شد.
16-1- ضرورت های هوشمندسازی شبکه:
علاوه بر الزاماتی که در خصوص هوشمند سازی شبکه بیان می شود، شبکه هوشمند فرصت ها و چالش های زیادی برای صنعت برق بویژه در بخش توزیع با خود به همراه می آورد که تعدادی از آنها به شرح زیر می باشند:
17-1-مدیریت بار:
مدیریت بار از سالهای دهه 1980 مورد توجه کارشناسان توزیع برق قرار داشته است. کنترل مستقیم بار، پیک سایی، انتقال پیک و برنامه های تشویقی برای کاهش بار در ساعات پیک، بخشی از اقداماتی بوده که در این راستا انجام شده است [ 4]. اکنون با ظهور فراسامانه اندازه گیری هوشمند (AMI) مدیریت بار به ابزار جدید تر و کارآمدتری مجهز شده است که امکان تعرفه بندی پویا، مدیریت مصرف انرژی در سمت تقاضا و یکپارچه سازی مدیریت انرژی با بازار برق و داشتن اطلاعات آنلاین و بازخوردهای لازم از سمت مصرف کننده را فراهم می سازد. در چنین شرایطی، تجهیزات مصرف کننده هوشمند، شرایط شبکه و گزینه های مختلف تعرفه
ای را رصد خواهند کرد و بر این اساس در خصوص کنترل مصرف خود تصمیم خواهند گرفت. اپراتور سیستم قادر به کنترل بار خواهد بود و شبکه قادر خواهد شد که استراتژی مدیریت مصرف خود را از دنباله روی مصرف به سمت شکل دادن به میزان و نوع مصرف تغییر دهد[ 3]
18-1- گسترش نقش منابع تولید پراکنده و انرژی های تجدید پذیر :
تغییر دائمی و رو به افزایش الگوی برق مصرفی، ارتقای تجهیزات شبکه شامل نیروگاهها، پست ها و خطوط انتقال و توزیع را اجتناب ناپذیر ساخته است. در تعامل با نیاز تولید در سالهای اخیر، منابع تولید پراکنده که عمدتاً از منابع تجدید پذیر انرژی یا انرژی های نو مانند
خورشید و باد تغذیه می شوند، سهم قابل توجهی را به خود اختصاص داده اند.
نمونه ای از شبکه هوشمند شامل منابع تولید ،مصرف کننده ها و خطوط ارتباطی
اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه برق بویژه در بخش توزیع، مسائل جدیدی اعم از فرکانس، پایداری، رگولاسیون ولتاژ و دیسپاچینگ و مدیریت بار را با خود به همراه می آورد. هوشمند سازی شبکه، بستر لازم را برای ورود این منابع به شبکه برق هموار می سازد.
19-1- خودروهای برقی (EV):
گسترش تولید و بهره برداری از خودروهای برقی، چشم انداز نوید بخشی را پیش روی جامعه و بخشهای مختلف اقتصادی می گشاید. برقی سازی صنعت حمل و نقل بویژه برای شرکت های برق دربرگیرنده فرصت ها و چالش های جدیدی است. برای مصرف کنندگان، استفاده از خودروهای برقی به منزله هزینه های کمتر سوخت و نگهداری در مقایسه با خوردوهای بنزینی و گازوئیلی یا گاز سوز خواهد بود. در سطح کلان نیز علاوه بر آلودگی کمتر محیط زیست، هزینه انرژی مصرفی این خودروها، بین یک سوم تا یک چهارم هزینه سوخت خودروهای بنزینی تخمین زده می شود[ 3]. در این رابطه البته نگرانی هایی نیز وجود دارد که بیشتر مربوطه به بارهای جدیدی خواهد بود که به شبکه اضافه خواهد شد. بارهایی که اغلب ماهیت سیار دارند؛ در حالی که شبکه های موجود قادر به پاسخگویی مناسب به بارهای فعلی نیز نمی باشند؛ علاوه بر این ممکن است شارژ خودروهای برقی با تشدید عدم تعادل بار، افزایش هارمونیک ها و مشکلات ولتاژ نیز همراه باشد.
20-1-تکنولوژی های ارتباطی و اتوماسیون:
اجرای گسترده شبکه هوشمند، بسیاری از سیستم های موجود ارتباطی و اطلاعاتی و بسترهای اتوماسیون در شبکه فعلی را دستخوش تغییر خواهد ساخت. علاوه بر AMI و سیستم های لازم برای مدیریت سمت تقاضا و مدیریت منابع تولید پراکنده، بسیاری از سیستم های موجود از قبیل SCADA اتوماسیون پست ها وفیدرها، برنامه بهره برداری و بازار برق را تحت تاثیر قرار خواهد داد و بسترهای تازه ای را به کار خواهد گرفت که مستلزم صرف هزینه زمانی و مالی قابل توجهی خواهد بود. شکل – 2نمونه ای از شبکه هوشمند آینده را نشان می دهد.
21-1- موانع پیش روی شبکه هوشمند در ایران:
انگیزه اصلی از روی آوردن به سمت شبکه هوشمند علاوه بر عوامل درون زای صنعت برق، عوامل بیرونی از جمله بالا رفتن قیمت جهانی نفت، نیاز به سرمایه گذاری کلان در شبکه های فرسوده موجود ، بالا رفتن تقاضای انرژی و تغییرات پی در پی در الگوی مصرف مشترکین و مشکلات زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی می باشد. اما پیاده سازی شبکه هوشمند در سراسر جهان و بویژه در ایران با مشکلات و موانعی در ابعاد مختلف مانند زیرساخت ها، منابع مالی و وارد کردن تکنولوژی روبروست. بعضی از موانع دستیابی به شبکه هوشمند به شرح زیر م یباشند:
22-1- فقدان استراتژی مشخص:
فقدان تجربه قبلی و شناور بودن راه حل های فنی و عدم وجود افق قابل پیش بینی و هدف نهایی شبکه هوشمند، ترسیم نقشه ای که حاوی خصوصیات دقیق فنی و غیر فنی شبکه هو شمند باشد را با مشکل مواجه ساخته است؛ از اینرو فرایند خط مشی گذاری در زمینه شبکه هوشمند با ابهامات فراوانی روبروست و این شرایط، امکان هر گونه سیاست گذاری منسجم و یکپارچه را از مدیران و دست اندرکاران آن سلب می کند.
23-1- استانداردها:
به دلیل نو بودن تجهیزات شبکه هوشمند، هنوز استانداردهای لازم و کافی برای ساخت و بهره برداری در شبکه هوشمند تدوین نشده است. این امربه یکدست نبودن راه حل ها و افزایش هزینه ها انجامیده است.
– نمودار چالش های پیاده سازی شبکه هوشمند
24-1- تکنولوژی:
تکنولوژی بویژه در حوزه ارتباطات باتغییرات سریع روبروست. وابستگی شبکه هوشمند به تکنولوژی های انتقال داده از یک طرف و طولانی بودن مسیر هوشمند سازی شبکه، از سوی دیگر نوعی سردرگمی در انتخاب تکنولوژی مناسب به عنوان بستر ارتباطی شبکه را موجب شده است. از جمله در مو رد سیستم اندازه گیری هوشمند (AMI)، هنوز در انتخاب نوع تکنولوژی ارتباطی اتفاق نظر وجود ندارد. در شرکت توزیع برق آذربایجان غربی انواع روشهای RF ، PLC ، GPRS مورد استفاده قرار گرفته که هریک مزایا و معایب خاصی را داشته است. مثلاً انتقال داده از طریق PLC با مشکل نویز خطوط، RF با برد کم مسافت انتقال داده و GPRS به دلیل وابستگی به شبکه مخابرات با قطعی های مکرر روبروست[2]
25-1- بسترهای لازم برای پیاده سازی شبکه هوشمند:
اتوماسیون شبکه به عنوان پیش نیاز شبکه هوشمند، از اهمیت زیادی برخوردار است این مهم هنوز در ایران در سطح گسترده به مورد اجرا گذاشته نشده است. هنوز در بسیاری از سطوح صنعت برق بویژه در سطح توزیع , نصب و بهره برداری به شکل دستی و سنتی صورت میگیرد. علاوه بر این، بستر مخابراتی لازم برای انتقال داده در دسترس نمی باشد . در حالی که هدف اصلی شبکه هوشمند، بهبودشاخص های کلیدی عملکرد شبکه و مدیریت اتوماتیک آن می باشد؛ هنوز امکان پایش خطوط 20 کیلوولت وجود ندارد و اطلاع از قطعی خطوط با استفاده از سامانه 121 صورت میگیرد در حال حاضر هنوز بیش از دو سوم کنتور های موجود در شبکه از نوع الکترومکانیکی بوده و قریب به اتفاق کنتورهای دیجیتال نصب شده نیز فاقد ماژول های ارتباطی لازم هستند .
26-1- منابع مالی ایجاد شبکه هوشمند:
هوشمند سازی شبکه پروژه ای زمان بر است. پیاده سازی شبکه هوشمند اغلب با زمانبندی 15 تا 25 ساله برنامه ریزی شده است . نصب کنتورهای هوشمند AMI در شرکتهای مختلف اغلب بین 5 تا 10 سال زمان لازم دارد . در چنین شرایطی، وجود منابع مالی به عنون موتور محرکه اجرای طرح، برای پیشبرد شبکه هوشمند، امری حیاتی است. در حال حاضر با مشکلات فراوان مالی که گریبانگیر صنعت برق ایران است، کمبود اعتبارات مالی و پشتیبانی، از مهمترین موانع توسعه شبکه هوشمند برق در ایران می باشد.
27-1-بحث و نتیجه گیری :
شبکه های توزیع موجود بسیار قدیمی هستند و درساخت آنها از تکنولوژیهای منسوخ شده بهره گیری شده است. زیرساختهای ارتباطی موجود از نظر شاخصهایی چون ناحیه تحت پوشش، ظرفیت و توانایی محدود ستند. بسیاری از کاستیهای شبکه موجود که به اختصار در این مقاله توضیح داده شد با بکارگیری شبکه های برق هوشمند قابل زدودن است. در شبکه هوشمند، مدیریت سمت تقاضا، تولید پراکنده و ذخیره سازی انرژی در سیستم های توزیع، نزدیکی تولید به مصرف، گسترش شبکه های محلی، تجهیزات و لو ازم مصرف کننده هوشمند در ساختمانها و شبکه های ارتباط دو سویه میان مدیریت شبکه و مصرف کنندگان اجزای اصلی سیستم را تشکیل خواهند داد.
در سالهای اخیر بحث شبکه های هوشمند وارد سطوح مدیریت در برق کشور نیز شده است و بعضی آن را حلال تمامی مشکلات صنعت برق میدانند؛ با اینحال به نظر می رسد پرداختن به ویژگی های شبکه هوشمند و زمینه های پیاده سازی آن، کمتر موردتوجه قرار گرفته است. اعلام برنامه جایگزینی بیش از 20 میلیون کنتور در یک سال در چارچوب پروژه شبکه هوشمند نشان از آن دارد که تعریف دقیق و جامعی از شبکه هوشمند در کشورمان ارائه نشده و برنامه بلند مدتی برای اجرای آن وجود ندارد. نصب کنتور هوشمند برای مشترکان، آخرین مرحله در سلسله مراحل اجرای شبکه هوشمند است. لذا لازم است با مطالعات گسترده و کار کارشناسی و تدوین استراتژی مناسب، راه برای پیاده کردن موثر و متوازن شبکه هوشمند هموار گردد.
منابع :
1- قاسمی، ابوالفضل، "توسعه شبکه های برق هوشمند در ایران"، ماهنامه دنیای مخابرات و ارتباطات، شماره 90 ، بهمن ماه 1390
2-Bahramiazar.Ali, "Automated Meter Reading using RF technology", Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe), 2010 IEEE PES 11-13 Oct. 2010, Gothenburg, Sweden 3-A.Ipackchi & F.Albuyeh, "Grid of the Future", IEEE Power & Energy Magazine, 2010 Reprint Journal
4-R.Abe et al, "Digital Grid: Communicative Electrical Grids of the Future", IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies Europe, October 2010,Gothenburg, Sweden.
5-W.Breuer et al, "Prospects of Smart Grid Technologiesfor a sustainable and Secure Power Supply", The 20thWorld Energy Conference, November 2007, Rome, Italy
فصل دوم
شبکه های Smart Grid و مزایای آن در شبکه های توزیع
چکیده
امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم کردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلکه ازطرفی حداقل سازی و کاهش اثراتی که بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یکی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Grid راه حلی برای این چالش است که سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف کننده Smart Grid بدین معنی است که آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیک که قیمت انرژی گران می باشد، هزینه کمتری بپردازند و 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 می باشد و برای همکاران صنعت برق پیک سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبکه است. در این مقاله با بررسی هزینه های مربوط به استفاده از شبکه های توزیع Smart Grid بررسی آن در یک منطقه نمونه، موثر و کارا بودن آن نتیجه گیری می شود.
کلید واژه: بازدهی، محیط زیست. ،Smart Grid
1-2-مقدمه:
شبکه های هوشمند توزیع انرژی الکتریکی یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبکه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تامین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با کمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبکه هوشمند جهان در مارس 2008 معرفی گردید و شهر بالدر ایالت کلرادو آمریکا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با بکه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بکارگیری تکونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشترکین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . 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 نموده درمواقع بحرانی ، تصمیم گیری نماید و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری کند .
2-2منافع شبکه توزیع هوشمند برای مشترکین
با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر که عموماً نیروی باد می باشد، مشترکین جهت انتخاب نیاز به اطلاعات میزان تولید آن و در دسترس بودن آن دارند، تا با توجه به درآمدشان و اولویت های زیست محیطی انتخاب صحیح انجام دهند که این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشترکین و آماده سازی بستر فرهنگی دارد، لذا بایستی در این زمینه نیز سرمایه گذاری مناسبی انجام شود.
نرم افزارهای قیمت گذاری بلادرنگ به مدیریت تقاضا کمک می کنند، تا هر زمان که برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی که قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را کاهش دهند .
به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اکنون سیستمی طراحی شده است که مصرف انرژی مشترک را بر اساس تنظیمات خود (که توسط مشترک انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان کنترل می کند . این سیستم ها مشترکینی را که نگران محیط زیست خود هستند قادر به کنترل منبع تولید انرژی می کند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده کنند که آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند .
کاهش5/2 درصدی در مصرف انرژی ، آزادسازی گاز co2 را به میزان یک میلیون تن کاهش می دهد .
کاهش هزینه Billing و هزینه سرویس دهی به مشترکین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیک کنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به کارائی مراکز Call Center هستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند.
* کاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت کنتورها %50 کاهش در نیروی انسانی که نیاز به قرائت دوره ای – کنتورها بوده است .
* منافع سالانه حاصل از جلوگیری سرقت انرژی – 10 تا 20 میلیون دلار
* قطع و وصل از راه دور – 5 تا 10 میلیون دلار منافع حاصل از عدم مراجعه تکنیسین
تلفات خطوط انتقال و توزیع که حاصل از امپدانس هادی ها و عملکرد شبکه کم بازده است که در حال حاضر بین 8 تا 14 درصد است، با کاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی کمتر می شود . شبکه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فرکانس و توان راکتیو می سازد .
کاهش 20 درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید co2 را 500000 تن در سال کاهش می دهد.
شبکه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای کاهش تلفات سیستم استفاده می کند :
* در مدار قرار دادن بانک های خازنی از راه دور برای
کاهش جریان مورد نیاز برای توان راکتیو
* اندازه گیری ضریب توان مشترکین در ترانس های توزیع
* بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع
* کنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراکنده(DG)
2-3- بهینه سازی سرمایه
شبکه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبکه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد که قادر است تصمیم گیری
اتوماتیک انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است که دلایل آن عبارتند از :
* اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع کابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع
* تنظیم دینامیکی ترانس ها برای کمک به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه
* افزایش عمر تجهیزات تولید که از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می کند .
نتایجی که از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :
* کاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود 1200000 دلار در سال
* کاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود 30000000 دلار در سال
* کاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان 1000000دلار در سال
پروژه پیشنهادی جهت اجرای Smart Grid
با توجه به بررسی های بعمل آمده توسط کارشناسان جهت پیاده سازی این شبکه ، فازبندی پروژه به شکل زیر پیشنهاد گردید :
فاز اول شامل نصب تجهیزات اولیه جهت تست موردی و ایجاد منطقه نمونه – فاز دوم توسعه فاز اول و شروع به کارسیستم
فاز اول
– نصب تجهیزات جهت منطقه نمونه شامل تعویض 15000 کنتور (خانگی ، صنعتی و روشنایی معابر) ، بهینه سازی 2پست توزیع و 5 فیدر منشعب از آن
– راه اندازی پرتال جهت مدیریت مصرف انرژی و اطلاعاتکامل مصرف
فاز دوم
– نصب تجهیزات شبکه توزیع و انتقال باقیمانده ( 2 پستتوزیع ، 20 فیدر و 35000 مشترک)
– نصب تجهیزات اتوماسیون در منازل
– فعال سازی پرتال جهت استفاده تمام مشترکین
– استفاده از تولیدات پراکنده شامل باد ، خورشید ، اتومبیل های برقی و سایر DG ها و مدیریت آنها
زیر ساخت های مورد نیاز شبکه هوشمند توزیع ارتباطات و لوازم اندازه گیری گام اول در توسعه شبکه توزیع هوشمند ، برقراری ارتباط پرسرعت بین لوازم اندازه گیری و مرکز کنترل می باشد .
کمترین هزینه ترین نوع ارتباط استفاده از همان خطوط برق (BPL) جهت انتقال داده ها می باشد که 90 درصد مشترکین با استفاده از این تکنولوژی به ستاد متصل گردیده اند برای 10 درصد بقیه جهت آزمایش ارتباط بی سیم به کار گرفته شد . در بازار امروز لوازم اندازه گیری ،کنتورهای هوشمند در حال تولید هستند که در منطقه نمونه از کنتور Landis استفاده شد و در هر هفته 250 کنتور تعویض گردید . این نوع کنتور دارای قابلیت های ذیل می باشد :
1-توانایی اندازه گیری مصرف در یک بازه زمانی
2-ارتباط دو طرفه (pinging) بین مشترک و نرم افزار مستقر در ستادذخیره
3-سوابق مصرف مشترک
4- توانایی قرائت اتوماتیک و از راه دور
5- درصد خطای استاندارد
لازم به ذکر است تعویض لوازم اندازه گیری بدون اخذ هزینه
مشترک انجام گرفت ، همچنین جهت سنجش صحت عملکرد ، تعدادی از لوازم اندازه گیری مشترکین تعویض نگردیدند و در همین وضعیت به شبکه توزیع هوشمند متصل گردیدند.
2-4 پست های هوشمند و فیدرهای هوشمند
یکی از اهداف شبکه های توزیع هوشمند ، مانیتور نمودن توان توزیع شده ، اتوماسیون و اجرای سیستم ها با استفاده از خطوط انتقالی که از پست های توزیع به لوازم اندازه گیری وصل شده اند می باشد .
2-5 پست های هوشمند
بهینه سازی زیرساخت ها ، امکان مانیتورکردن بهتر پست و تطبیق آن با نیازهای مشترکین را به ما می دهد و در نتیجه امکان تصمیم گیری Reel-time بر اساس شرایط فراهم می آورد .
2-6-فیدرهای هوشمند
در بخش فیدرها ، نیاز به ریکلوزرهای هوشمند و سوئیچ های قابل کنترل است که اطلاعات توان سیستم و سایر توابع را به ما می دهد ، با هزینه کردن و بهبود فیدرها ، ستاد توانایی مانیتور کردن جریان توان ، قطع
جریان ، اندازه گیری اضافه ولتاژ را دارد و می تواند در صورت لزوم جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات ،قطع و وصل را از راه دور انجام دهد .
2-7- سیستم توزیع هوشمند
آنالیزر توان در هر ترانس توزیع نصب می شود و به ما امکان مشاهده Reel-time اتلاف توان ، قطع جریان ، وصل شبکه و محل فالت ها را می دهد . برای فاز آزمایشی ، مانیتور نمودن و اتوماسیون 2 پست و فیدرهای متصل که به یک Tie switch وصل هستند را انجام می دهیم . این نحوه بررسی و اتصال شانس افزایش پایداری شبکه و جلوگیری از قطع جریان (با طراحی یک خود تطبیق دهنده و خود تصحیح کننده) را می دهد و نتایج زیر را در بر دارد :
* آشکار سازی ، ایزوله و بازیابی بار برای فالت های لحظه ای و خطاهای شبکه
* اندازه گیری تلفات ولتاژ (برای مثال خارج شدن خطانتقال ، نشتی ترانس ها) و تزریق ولتاژ به شبکه از منبع ثانی
– اجازه سوئیچینگ اتوماتیک بین فیدرها و مسیریابی
2-8-اتوماتیک بین پست ها
– ایجاد قابلیت بازیابی سریع و زمان فالت کمتر ( برای مثال با حذف ارسال پرسنل جهت رفع عیب با استفاده از تجهیزات کنترل از راه دور)
– قادر بودن اپراتورها به مشاهده جریان و بار هنگام مدیریت هوشمند دیماند
– بهبود بهره برداری نگهداری با تعیین آن بر حسب شرایط واقعی و آمار کسب نشده (تاکنون فقط یک پیش بینی ساده شرایط انجام می گرفت)
– امکان ضبط و نگهداری و مشاهده شرایط پست برای آنالیز وضعیت آن
2-9-تقابل با مشتری و سرویس های جدید
در انتهای فاز دوم مشترکین به 50000 شامل مسکونی ،تجاری و صنعتی افزایش پیدا کرد و مشترکین به سرویسهای تحت وب و پرتال دسترسی داشتند .
* مشوق های جدید که آنها ذخیره انرژی ترغیب می کند
* ابزارهای online برای ردیابی میزان معرف انژی و تغییر در آن برای تطبیق با نیازها و بودجه * در اختیار گذاشتن قدرت انتخاب برای مدیریت انرژی بر اساس سیگنال real-time قیمت یا سیگنال قیمت انرژی سبز (بطور مثال استفاده از انتخاب "قیمت کمتر" یا "گازهای کربن کمتر" )
* لوازم اندازه گیری پیشرفته که می توانند با لوازم پر مصرف در منزل ارتباط داشته باشد که مدیریتمصرفرااعمالنمایند.(شکل3)
جهت استفاده مشتریان از نتایج Smart Grid ابزاری بر روی محیط وب طراحی شده که به این ابزار شامل امکانات زیر هستند :
1- پرتال کنترل : به مشترکین اجازه تنظیم میزان انرژی مورد استفاده برای وسایل پرمصرف را می دهد .
2- پرتال آنالیز : دسترسی با رمز به اطلاعات شامل قبض های قبلی ، میزان مصارف گذشته که مشتریان را برای مدیریت مصرف بهینه راهنمایی می کند .
3- پرتال اطلاعاتی : کلیه اطلاعات از قبیل چگونگی تولیدانرژی . راهنمایی ها برای مدیریت مصرف و قبض کمتر
5 پیش نیازهای راه اندازی و هزینه ها در ایران
بطور خلاصه مشخصات یک منطقه مناسب برای راه اندازی Smart Grid بشرح ذیل است:
* باید شبکه کاملا شناخته شده باشد و در منطقه جغرافیایی مجزا (البته اجباری نیست) قرارداشته باشد.
* دسترسی آسان به تجهیزات اولیه موردنیاز برای نصب یا دسترسی به افرادی که باید تاییدیه فنی به کالاها بدهند .
* منطقه دارای حد متوسطی از مشترک باشد (حدود50000 مشترک)
* مقامات محلی با آن موافق باشند و در جریان عملیات قرارداشته باشند.
* وسعت منطقه زیاد نباشد و بتوان به موقع مراجعه و ازنزدیک نظارت نمود .
* منطقه دارای منابع تولیدی پراکنده باشد .برآورد هزینه ها بشرح ذیل می باشدهر دستگاه اندازی گیری هوشمند حدود 700 هزار تومان – تجهیزات بی سیم یا BPL برای هر نقطه حدود 500 هزار تومان – بهینه سازی پست ها حداقل 28 میلیون تومان کهبرای شهری با 50 هزار اشتراک و 2 پست توزیع و 10 فیدر
خروجی هزینه ای به شرح ذیل مورد نیاز است :
35000000000= 700000 × 50000 دستگاه های اندازه گیری هوشمند
50000000 = 10 × 5 × 500000 دستگاههای BPL
56000000 = 2 × 28000000 بهینه سازی 2 پست
150000000= 10 × 15000000 = بهینه سازی 10 فیدر
100000000 = سایر تجهیزات مورد نیاز
جمع هزینه مورد نیاز 35356000000 ریال
سود تقریبی ناشی از راه اندازی شبکه هوشمند برای 50 هزار مشترک به شرح ذیل است :
کاهش 50 درصدی هزینه های قرائت و وصول مطالبات در هرسال 600000000 ریال
کاهش هزینه های بازرسی کنتور و نصب کنتور به میران 800000000 ریال
کاهش هزینه های سرویس و نگهداری به میزان 1000000000 ریال
کاهش هزینه های بهره برداری به میزان 20000000000 ریال در هرسال
جمع مبالغ فوق سالیانه 4.4 میلیارد ریال کاهش در هزینه ها رانشان میدهد که با توجه به هزینه راه اندازی 35 میلیاردی تقریبا در مدت 8 سال هزینه قابل برگشت می باشد.
2-10- نتیجه گیری
اساس و پایه شبکه های توزیع بیش از یکصد سال است که تغییر نکرده است ولی مشترکین و نیازهای آنها رشد نمایی داشته اند ، متخصصین در دنیا سعی می کنند که به نحوی تجهیزات و ابزارهای خود را برای ورود به قرن 21 و قرن دیجیتال آماده کنند. و این به این معنی است که شبکه های توزیع را هوشمند بسازیم . صنعت به چشم بهبود و کاهش تلفات به این تبدیل نگاه می کند ولی شبکه های توزیع هوشمند در واقع یک راه حل محیطی هستند که ما در حل مشکلات بسیاری یاری می کنند . فوائد شبکه هوشمند بسیار زیاد است ولی به طور خلاصه توان گفت که شبکه هوشمند ، دارای اتو-بالانس هوشمند ، شبکه خود – کنترل که می تواند هر منبع تولید انرژی را قبول کند (سوخت فسیلی ، خورشید ، باد) و آنرا به مصرف کننده نهایی منتقل کند (گرما ، نور ، آب گرم) و در این چرخه ، انسان حداقل دخالت را دارد .
این سیستم به عموم اجازه استفاده از انرژی های تجدید پذیر که حداقل آسیب را به محیط زیست می زند را دارد . این شبکه توانایی حس بخشی از سیستم که overload شده و انتقال آن به خط دیگر برای کاهش overload و جهت جلوگیری از وضعیت قطع برق را دارد .با توجه به منافع ذکر شده جهت شبکه های توزیع هوشمند لزوم حرکت کشور به سوی این فن آوری جدید وجود دارد لذا با توجه به سرمایه گذاری اولیه مورد نیاز که رقم بالایی را شامل می شود .(جمع هزینه مورد نیاز 35356000000 )به عبارتی برای هر مشترک بودجه مورد نیاز 707120 تومان می باشد و نشان می دهد که بخش اعظم سرمایه مورد نیاز مربوط به لوازم اندازه گیری هوشمند می باشد ، که پیشنهاد می گردد در صورت تولید در ایران هزینه اولیه به سرعت کاهش و قابل انجام است از طرفی با توجه به متن مقاله با سیستم ، در طول 8 سال سرمایه گذاری اولیه بازگشت می کند لذا شایسته است وزارت نیرو با برنامه ریزی جدی پیگیر
طراحی و تولید لوازم اندازه گیری هوشمند در کشور باشد .
منابع:
.[1] Ron Bowman ,The Green Guide toPower:Thinking Outside the Grid,Nov 18, 2008
.[2]Power Electronics in SmartElectrical Energy Networks (PowerSystems),by Ryszard Strzelecki ANDGrzegorz Benysek ,Hardcover – Nov25, 2008
.[3]Robert Galvin and KurtYeager,PERFECT POWER: How theMicrogrid Revolution WillUnleashCleaner, Greener, More AbundantEnergy , Hardcover – Aug 26, 2008
.[4]Vladimir Getov, DomenicoLaforenza, and Alexander Reinefeld
فصل سوم
شبکه های هوشمند و پاسخگویی بار در آن
3-1 -مقدمه
امروزه شرکت های برق در سراسر جهان با مشکلات زیادی روبرو می باشند. به عنوان مثال، در حال حاضر تنها یک سوم از انرژی سوخت مورد استفاده به انرژی الکتریکی تبدیل میشود و گرمای تلف شده نیز بازیابی نمی گردد. 8% از خروجی توان نیروگاهها در حین انتقال به بارها تلف میشود. 20 % از ظرفیت نیروگاهی فقط برای ساعات اوج بار مورد استفاده قرار میگیرند (دورهی اوج در 5% از کل زمان رخ می- دهد). همچنین کمبود های انرژی و آلاینده های زیست محیطی از جمله این مشکلات می باشند. شبکه برق فعلی ذاتاً دارای ارتباط یک طرفه می باشد. بعلاوه به علت ساختار سلسله مراتبی، شبکه برق موجود ازخط اهای سلسله واررنج می برد. اینگونه مشکلات با وجود شبکه برق فعلی قابل حل نخواهند بود.شبکه هوشمند ، با هدف رفع مشکلات شبکه های برق فعلی و مدیریت بهتر و کارآمدتر سیستم قدرت مطرح شدند. این شبک هها امکان پایش کامل و کنترل لحظه به لحظه تجهیزات را برای شرک تهای برق فراهم میکند. انتظار می رود که ایجاد این شبکهها کنترل و بهرهبرداری سیستم قدرت را بهبود ببخشد وامکان استفاده گسترده از تولیدات پراکنده را فراهم کنند. شبکه هوشمند باید قادر به ترمیم خود وبازگشت سریع به شرایط مطلوب، با وجود خط اهای ایجاد شده، باشد. همچنین شبکه هوشمندگردانندگان خود را در جهت یافتن راه های جدید جهت انجام مبادلات اقتصادی انرژی در سیستم قدرت،یاری خوهند کرد [ 13]
ویژگیهای شبکه های هوشمند مرتبط با سمت بار بیشتر از سایر بخشها مورد توجه قرار گرفته است.نمایشگرهای هوشمند و کنترلکنندهیهای هوشمند از جملهی مسائل ،AMI سیستمهای اندازه گیری سمت بار در این شبکهها میباشد. همانطورکه تاکنون نیز گفته شد، با استفاده از سیستمهای اندازه گیری پیشرفته میزان مصرف انرژی الکتریکی هر مصرفکننده در تمام زمانها در دسترس خواهد بود. بنابراین برخلاف سیستمهای قدرت فعلی، مصرفکنندگانی که در ساعاتی که قیمت برق بالا است برق مصرف نمیکنند، مجبور نخواهند بود که هزینهی اضافه برای مصرف برق سایر مشترکین در این ساعات پرداخت کنند. سیستمهای نمایشگر هوشمند ، قیمت لحظهای برق را به اطلاع مصرفکنندگان میرسانند. این تکنولوژی به کمک سیستم های ارتباطی و در کنار AMI سبب بهبود شرایط برای اجرای برنامه های پاسخگویی بار خواهد شد. چراکه با مطلع شدن از قیمت برق، مصرف کنندگان بیشتر در مصرف برق صرفه جویی خواهند کرد و یا مصرف خود را به ساعات دیگر منتقل خواهند کرد. همچنین در این شبکه-های نوظهور، استفاده از سنسورهای حساس به قیمت برق پائین، شرایط استفاده از کنترل گرهای هوشمند را فراهم کرده است. این کنترل گرها میتوانند مصرف برق مشترکین را با توجه به قیمت برق وتنظیمات مربوطه کنترل کنند. که این مهم گامی موثر در کنترل مصرف انرژی الکتریکی خواهد بود. این کنترل گرها در حالت محلی، برطبق خواست مصرفکننده تنظیم خواهند شد و با توجه به قیمت برق وسنسورهای حساس به قیمت برق، در ساعاتی که قیمت برق بالا می باشد، مصرف برق مصرف کننده مربوطه را (با توجه به تنظیمات از پیش انجام شده توسط خود مصرف کننده) کاهش خواهند داد. در حالت کلی، این کنترل گرها باهم در ارتباط خواهند بود و توسط یک سیستم سلسله مراتبی کنترل خواهند شد. در حالت دوم خرده فروشان ممکن است برای اینکه از میزان خطر خود بکاهند، خود کنترل این کنترل گرها را به عهده بگیرند. حتی ممکن است بهره بردار سیستم، به منظور افزایش امنیت سیستم، از این کنترل کننده ها استفاده کند. شایان ذکر است که این حالت ممکن است با حفظ حریم خصوصی مشترکین در تضاد باشد.در اکثر بازارهای برق موجود سهم پاسخگویی بارها کم میباشد. در این بازارها تنها مصرف کنندگان بزرگ از شانس شرکت در بازار عمده فروشی بطور مستقیم برخوردار میباشند. مصرفکنندگان کوچک به دو دلیل توانایی شرکت در این بازارها را نداشتند. دلیل اول اینکه لازمهی شرکت مصرف کنندگان کوچک در بازار، اندازه گیری زمان واقعی مصرف آنها در همه حال میباشد. همچنین مصرف کنندگان میبایست همواره از قیمت برق در دورههای مختلف اطلاع حاصل کنند. استفاده از چنین سیستمهای اندازه گیری وارتباطاتی در سیستم برق اخیر مستلزم صرف هزینه بالا می باشد. این هزینه با سودی که از شرکت دربازار برای مصرفکنندگان کوچک حاصل میشود قابل جبران نخواهد بود. دلیل دوم اینکه تعداد این مصرف کنندگان بسیار زیاد میباشد، بنابراین اطلاعاتی که میبایست توسط بهره بردار سیستم جمع آوری و یا فرستاده شود بسیار بالا است. توسعه AMI و نمایشگرهای هوشمند در شبکهی هوشمند میتواند راهکار مناسبی برای حل این مسئله محسوب شود. در این فصل ابتدا به توضیح ساختار شبکه هوشمند الکتریکی پرداخته میشود و سپس به توضیح اثر این شبکه ها بر اجرای برنامه های پاسخگویی بار پرداخته خواهد شد.
3-2-شبکه های برق فعلی
شبکه برق موجود، محصول گسترش شهرنشینی و توسعه سریع زیرساخت های گوناگون در بخش های مختلف جهان در قرن های گذشته م یباشد. اگرچه شرکت های برق در مناطق متفاوتی قرار دارند، اما بطورمعمول از ف نآوری های مشابهی استفاده میکنند. ب ا این حال، رشد سیستم برق، تحت تاثیر مسائل اقتصادی، سیاسی و جغرافیایی که برای هر شرکت منحصر به فرد می باشند، قرار گرفته است.
با وجود چنین تفاوت ها، کلیت ساختار سیستم قدرت موجود یکسان است. صنعت برق از آغاز، با وجودمرز مشخص بین قسمت تولید، انتقال و توزیع خود فعالیت می کرده و در نتیجه هر بخش اتوماسیون،تحول و دگرگونی متفاوتی را شکل داده است.
شکل زیر نشان می دهد، شبکه برق موجود یک سیستم کاملاً سلسله مراتبی است که – در آن نیروگاه ها در بالای زنجیره، تحویل قدرت به بار های مشتریان در پایین زنجیره را تضمین می کنند.این سیستم اساس اً یک خط یکطرفه است که هیچ منبع اطلاعاتی زمان واقعی در مورد نقاط پایانی دراختیار ندارد. بنابراین شبکه برق به منظور حفظ قابلیت اطمینان، بهگونه ای برنامه ریزی و طراحی می شوندتا بتواند حداکثر تقاضای پیش بینی شده را تحمل کند. در نتیجه از آنجایی که این اوج تقاضا، تنها در کسری از ساعات روز رخ می دهد، سیستم مذکور ذاتاً غیربهینه میباشد.
علاوه بر این، یک افزایش بیسابقه تقاضای توان، توام با تاخیر در سرمایه گذاری در زیر ساخت های سیستم قدرت، پایداری سیستم را کاهش می دهد. در شرایط عدم وجود حاشیه امنیت کافی، هر گونه تقاضای شدید پیش بینی نشده یا امر غیر معمول در شبکه توزیع که باعث خطایی در قسمتی از شبکه شود، می تواند به خاموشی فاجعه آمیزی منجر شود. کمبود های انرژی و آلایند ههای زیست محیطی، انرژی تلف شده در خطوط انتقال و ساختار سلسله مراتبی از دیگر ضعفهای این شبکهها میباشد که در بخش ابتدایی به آنها اشاره شد.
برای تسهیل عیب یابی و حفاظت از تجهیزات گران قیمت، شرکت های برق سطوح مختلفی از توابع فرمان- و- کنترل را معرفی کرده اند. یک سیستم متداول از این دست، سیستم کنترل نظارتی و جمع- آوری داده (SCADA) می باشد. اگرچه چنین سیستم هایی امکان کنترل محدود بر عملکرد سیستم را برای شرکت ها فراهم می کنند، اما شبکه توزیع در خارج از محدوده کنترل به هنگام آنان قرار می گیرد.
به عنوان مثال، در آمریکای شمالی، که موسس یکی پیشرفته ترین سیستم های برق جهان می باشد، کمتر ا ز یک چهارم از شبکه توزیع به سیستم های اطلاعات و مخابرات مجهز بوده و نفوذ اتوماسیون در سیستم توزیع، در سطح فیدر سیستم، تنها 15 % تا 20 % تخمین زده می شود.
شبکه های هوشمند در یک تعریف ساده میتوان شبکهی هوشمند را بصورت اجتماع زیرساختهای شبکهی قدرت با شبکه گسترده مخابراتی بیان کرد. این نوع شبکه امکان ارتباط دوطرفه و استفاده از حسگرهای پیشرفته را به منظور بهبود کارایی و قابلیت اطمینان سیستم، امنیت انتقال و مصرف توان فراهم میکند. به عنوان تعریفی دیگر، میتوان شبکه ی هوشمند را بصورت اجتماع شبکه های ارتباطی با سیستم قدرت به منظور ایجاد مسیر مناسب انرژی الکتریکی و اطلاعات بیان کرد. این مجموعه امکان پایش صحت خود را در تمام زمانها دارا خواهد بود و همچنین در صورت بروز اشکالی میتواند آنرا به مراتب بالاتر اطلاعرسانی کند و بصورت خودکار اقدامات اصلاحی را انجام دهد و مانع از تبدیل شدن یک پیشامد اتفاقی محلی به خروج سلسه مراتبی شود. بنابراین ویژگی اصلی و یا حتی هدف اصلی از مطرح شدن شبکه هوشمند را میتوان کنترل و پایش سیستم قدرت مطرح کرد. یک مقایسه کلی بین شبکهی هوشمند و شبکه های برق فعلی آورده شده است. – در جدول زیر
3-3-دلایل تمایل به هوشمندسازی شبکه
تقریباً علت 90 % از خاموشی ها و اختلالات، شبکه توزیع می باشد و در نتیجه حرکت به سمت شبکه هوشمند به منظور رفع مشکلات میبایست از پایین زنجیره، یعنی سیستم توزیع شروع شود. علاوهبر این افزایش سریع قیمت سوخت های فسیلی، به همراه عدم توانایی شرکت ها در افزایش ظرفیت تولید خودمطابق با افزایش تقاضا، نیاز به پیشرفته کردن شبکه توزیع و استفاده از تکنولوژیهایی که می توانند بابهبود مدیریت سمت تقاضا و حفاظت از امکانات، سیستم را یاری کنند، افزایش یافته است.
ایده شبکه هوشمند با ایده تجهیزات اندازه گیری پیشرفته (AMI) به منظور توسعه مدیریت سمت تقاضا، افزایش بهرهوری انرژی و یک شبکه الکتریکی خود ترمیم آغاز شد تا قابلیت اطمینان منابع وپاسخگویی به حوادث طبیعی یا خرابکاری عامدانه را بهبود بخشد. اما توسعه های بعدی سبب بهبود جنبه-های اولیه مد نظر برای شبکه هوشمند، شدند و به شکل گیری چهره جدید صنعت برق کمک کرده اند.[3]از جملهی این توسعهها میتوان موارد زیر را بیان کرد:
الف- تاکید بر حفاظت زیست محیطی که شامل استفاده از تولیدات پراکنده (بادی، خورشیدی و. . . ) و پاسخگویی بار میباشد؛
ب- انگیزهی بکارگیری بهتر تجهیزات، شامل بهره برداری در نقطه نزدیک تر به زانوی منحنی با حفظ بهره برداری مطمئن سیستم؛
ج- نیاز به افزایش حق انتخاب های مشتری.
2) این عوامل موثر در ظهور مدل شبکه هوشمند را نشان میدهد و نقش پاسخگویی بار و – شکل زیرمنابع انرژی پراکنده(منظوراز منابع انرژی پراکنده، ترکیب تولیدات پراکنده و پاسخگویی بار و ذخیره-کنندگان انرژی است) را در این عرصه جدید روشن می سازد.
از محرکهای مهم ایجاد شبکه های هوشمند ، ایجاد ارتباط دو طرفه بین بازار های کلی فروشی یابهره برداری انتقال و بازار خرده فروش یا بهره برداری توزیع میباشد. تمایل به افزایش میزان پاسخگویی بارها، منابع تجدیدپذیر و تولید پراکنده و ذخیرهکنندهها در سطح توزیع یا خرده فروشی، تاثیر مستقیمی بر بهره برداری از سیست مهای انتقال و بازار های انرژی عمده فروشی خواهد داشت. توسعه فناوری ها از قبیل پیشرفت در فناوری اطلاعات و ارتباطات، امکان تبدیل این قابلیت های جدید را به تولیدات مفید قابل کنترل برای بهره برداران بازار عمده فروشی و سیستم انتقال فراهم می نماید.
شکل بالا مسیر انتقال توان و اطلاعات را در محیط بهره برداری سنتی نشان می دهد. گردش توان از منابع تولید متمرکز (نیروگاه ها) به سمت تقاضا، تقریباً به صورت یک طرفه می باشد و گردش اطلاعات از مراکز بهره برداری ولتاژ پایین تر به سمت مراکز با ولتاژ بالاتر میباشد. در مقابل، در شبکه هوشمند، گردش قدرت و اطلاعات هر دو به صورت دو طرفه مطابق شکل6 می باشد. انتظار می رود به کارگیری ذخیره ساز های حرارتی جدید برای جابجایی بار اوج، کاهش هزینه تولید فتوولتایی خورشیدی در سطح مسکونی و شهری و در نتیجه افزایش استفاده از آن، پیش بینی جایگزینی حمل و نقل با سوخت متداول با خودرو های الکتریکی قابل شارژ، ظهور حس گر های هوشمند حساس به قیمت برق و ایجاد یک شبکه ارتباطی ایمن دو طرفه در سراسر قلمرو شرکت های برق، به طور قابل توجهی ماهیت منابع تولید توان و بهره برداری سیستم قدرت را در آینده و همچنین رفتار مشترکین را تغییر دهد
3-4- انتقال اطلاعات شبکه به طور گسترده به مرکز کنترل
با پیاده سازی شبکه هوشمند، امکان پایش و نمایش تقریباً به هنگام اجزا و عملکرد سیستم قدرت در سراسر مناطق جغرافیایی وسیع و به هم پیوسته فراهم می گردد. اطلاعات کلیه تجهیزات شبکه به طور پیوسته و دائم به مرکز کنترل ارسال می شود و تصمیمات لازم براساس این حجم گسترده اطلاعات، به صورت به هنگام اتخاذ می گردد.
3-5- پاسخگویی بار
همانطورکه تاکنون نیز دیدیم، به منظور اجرای مناسب برنامههای پاسخگویی بار میبایست تجهیزاتی تهیه شود تا مشترکین در هر لحظه از قیمت برق مطلع باشند و با توجه به قیمت برق در ساعات مختلف بتوانند پاسخ مناسبی در جهت کاهش هزینه های خود به شبکه بدهند، که این امر موجب کاهش مصرف در زمان اوج تقاضا خواهد گردید. شبکه هوشمند با استفاده از سیستم ارتباط دو طرفه و انتقال اطلاعات به مصرفکنندگان و همچنین استفاده از سیستم اندازه گیری پیشرفته، ساختار مناسبی برای اجرای کامل برنامه های پاسخگویی بار فراهم کرده است. به دلیل اهمیت موضوع این بخش متعاقبا مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
3-6-ذخیره سازی برق
شامل وسایل ذخیره سازی وسایل الکتریکی به صورت مستقیم یا غیرمستقیم می باشد. با مطرح شدن شبکه هوشمند و استفاده از سلو لهای فتوولتایی در سقف ساختما نها، اهمیت ذخیره ساز ها بیشتر می گردد. ذخیره سا زهای بزرگ اتمی الکتریکی که امروزه فراهم است، بسیار اندک و محدود می باشند و مهم ترین تکنولوژی در این زمینه واحد های آبی تلمبه ذخیر ه ای می باشند. بنابراین رشد و توسعه شبکه هوشمند نیازمند یک پیشرفت جدی در بحث ذخیره سا زها می باشد.
3-7- حمل و نقل الکتریکی
این موضوع به کاربرد گسترده خودر وهای الکتریکی قابل شارژ اشاره دارد. حمل و نقل الکتریکی می تواند به طور قابل توجهی وابستگی به مشتقات نفت را کاهش داده و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذی را افزایش دهد. همچنین باعث کاهش چشمگیر آلایند ههای زیست محیطی خواهد شد. مسئله های که در اینجا مطرح می شود زمان و نحوه شارژ این خودرو های الکتریکی است. با پیاده سازی شبکه هوشمند درساختمان ها، پردازنده مرکزی منزل زمان شارژ ماشین را در بهترین زمان ممکن با توجه به قیمت برق تعیین می کند، در عین حال شبکه هوشمند می تواند در صورت نیاز از خودرو الکتریکی برق بگیرد و خودرو برای شبکه در نقش مولد ظاهر شود
3-8-زیر ساخت های اندازه گیری پیشرفته
این تجهیزات ارتباط دو طرفه ای بین مراکز کنترل و مشترکین برای مبادله اطلاعات با دستگاه های مصرف کننده فراهم می کنند AMI موجب آگاهی مشترکین از قیمت برق شده و می تواند به بهره برداران در دستیابی به کاهش بار مورد نیاز کمک نماید. بدین طریق شرکت ها نه تنها می توانند اطلاعات لحظه هایی از تقاضای فردی و جمعی دریافت کنند، بلکه می توانند محدودیت های معینی بر میزان مصرف و نیز مدل های مختلف درآمدی را برای کنترل هزینه های خود، اعمال کنند. البته سیستم مخابراتی مورد استفاده برای AMI ها و میزان اطلاعاتی که به مشترکین می رسد یا مبادله می گردد، می تواند متفاوت باشد. شبکه قدرت بعنوان ستون فقرات صنعت برق، امروزه با تکنولوژیهای جدید برای بکارگیری در ساختارش روبرو شده است. شرکتهای برق در اکثر نقا ط دنیا، در حال حرکت در جهت استفاده از این فن آوری های جدید در جنبه های مختلف بهرهبرداری و همچنین زیرساختی می باشند. در مرکز این تحولات، استفاده بهینه تر از تجهیزات موجود قرار دارد. شکل زیر هرم تغییرات و حرکت شرکت برق را در شکلگیری شبکه هوشمند نشان میدهد که در آن مدیریت تجهیزات موجود، در پایی نترین قسمت توسعه شبکه هوشمند قرار گرفته است. در حقیقت شرکت ها با تکیه براین هدف و در جهت استفاده بهینه از تجهیزات، با تغییرات اساسی در زیر ساخت های ،IT ارتباطی و مداری، فنداسیون شبکه هوشمند را بنا می کنند. پیشرفت این عوامل و امکان استفاده از آنها در شبکه های قدرت شرایط حرکت به سمت کاربردهای شبکه های هوشمند را فراهم ساخته است. این کاربردهای در واقع پایهای برای پیادهسازی عوامل مدنظر در شبکه های هوشمند میباشند و شرایط لازم برای این دسترسی به اهداف شبکه هوشمند را فراهم میکنند. به عنوان مثال، همانطورکه در این شکل دیده میشود، پاسخگویی بار که از ویژگیهای مهم و برجسته شبکه هوشمند میباشد، بدون ارتباط تنگاتنگ وسایل اندازه گیری هوشمند و شبکه های خانگی به خوبی قابل اجرا نخواهد بود.
3-9-تجهیزات اندازه گیری هوشمند
تجهیزات اندازه گیری هوشمند، احتمالاً نماد شبکه های هوشمند خواهد بود. این تجهیزات فراتر از وسایل اندازه گیری شناخته شده است. شرکت ها و دولت ها در سراسر جهان میلیارد ها دلار جهت نصب سیستم های اندازه گیری که به صورت به هنگام به شرکت های برق اطلاع میدهد که در هر گره سیستم چه میزان برق مصرف می شود سرمای هگذاری می کنند.
نیاز به دقت و همزمانی دستگاه های اندازه گیری در هر دو سمت تولیدکننده و مصرف کننده، علل مختلفی دارد از آن جمله میتوان به مود زیر اشاره کرد: با رشد تولید پراکنده، شرکت های برق می توانند برق را از مشترکین بخرند و یا به آنها بفروشند، بنابراین این شرکتها نیازمند اطلاعات صحیح از میزان انرژی هستند که هر دو سمت به شبکه تحویل داده یا تزریق م یکنند. همانطورکه دیده میشود، پیاده- سازی و اجرای اهداف شبکه هوشمند تنها با استفاده از سیستم اندازه گیری مناسب که مقدار مصرف وتولید توان را در گرههای مختلف سیستم اندازه میگیرد امکانپذیر است. با توجه به اهمیت مسئله دراینجا مروری بر سیستمهای اندازه گیری موجود صورت گرفته است. همانطور که شکل زیرنشان می دهد، وسایل اندازه گیری سیستم توزیع نقطه تمرکز سرمایه-گذار یهای زیربنایی اخیر می باشند. در ابتدا سیستمهای اندازه گیری که مورد توجه قرار گرفتند، سیستم اندازه گیری خواندن خودکار اندازه گیری (AMR) در شبکه توزیع بودند AMR به شرکت های برق اجازه خواندن سوابق مصرف، هشدار ها و وضعیت مشتریان را به صورت از راه دور می دهد.
همانطور که در شکل بالا مشاهده می شود، اگرچه در ابتدا مفید بودن تکنولوژی AMR اثبات گردید، اما بعداً شرکت ها متوجه شدند که AMR قادر به حل مشکل اصلی آنان، یعنی مدیریت سمت تقاضا، نمی باشد. با توجه به یک طرفه بودن سیستم مخابراتی AMR توانایی آن به خواندن داده های اندازه گیری شده محدود میباشد و شرکتهای برق توانایی انجام اقدامات اصلاحی در مقدار توان مصرفی براساس اطلاعات واصله از وسایل اندازه گیری را ندارند و نیز مصرف کنندگان اطلاع دقیقی از قیمت برق بصورت زمان واقعی دریافت نمی کنند. به عبارت دیگر، سیستم های AMR امکان گذر به شبکه هوشمند، که در آن کنترل فراگیر در تمام سطوح از اصول اولیه می باشد، را نمی دهند.
در نتیجه، فناوری AMR عمر کوتاهی داشت. شرکت ها در سراسر جهان، به جای سرمایه گذاری در AMR به سمت زیرساخت های اندازه گیری پیشرفته AMR متمایل شدند AMR برای شرکت ها یک سیستم ارتباطی دو طرفه با وسایل اندازه گیری و همچنین توانایی تغییر پارامتر های خدمات به مشتریان را فراهم می کند. به کمک این سیستم اندازه گیری نه تنها شرکتهای برق از مقدار مصرف توان توسط هرمصرف کننده مطلع میشوند، بلکه مصرف کنندگان نیز از طریق اطلاع از قیمت دقیق برق در زمان واقعی امکان تنظیم میزان مصرف برق با توجه به هزینه ی آن و سود حاصله از این استفاده را دارا خواهند بود. بدین طریق شرکت ها میتوانند اهداف اساسی خود در مدیریت بار را از طریق AMR تامین کنند.بدین ترتیب شرکت ها می توانند اطلاعات لحظه ای از تقاضای فردی و جمعی دریافت کنندو همچنین محدودیت های معینی بر میزان مصرف و نیز مدل های مختلف را برای کنترل هزینه های خود، اعمال کنند. همانطورکه گفته، AMI در کنار عواملی دیگر مانند تولیدات پراکنده سبب مطرح شدن شبکه هوشمند گردید. بنابراین یکی از معیار های مهم شرکت های در انتخاب بین فناوری های مختلف AMI امکان سازگاری با ساختار ها و فن آوری های فعلی شبکه هوشمند می باشد. میتوان مدیریت سمت تقاضا وپاسخگویی بار به عنوان یکی از عوامل پایهای در مطرح شدن شبکه های هوشمند نام برد.
شبکه هوشمند در واقع پاسخی به تعهدات اقتصادی، امنیتی و زیست محیطی تحمیل شده به
تولیدکنندگان و تحویل دهندگان انرژی می باشد. شبکه هوشمند نقاط دسترسی فراهم می کند (بسیارشبیه به تجهیزات کامپیوتری)، که ب ا یک آدرس براساس پروتکل های اینترنت می توانند در محیط اینترنت شناخته شوند. شبکه هوشمند از پروتک لهای اینترنت برای انتقال اطلاعات از ابتدا به انتها، بین بهره برداران و مشترکین، استفاده می نماید. با ارتباط دو طرفه بین مشترکین و بهره برداران، هر دو بخش می توانند کنترل بیشتری بر مصرف شبکه و ساختار فیزیکی و امنیت سایبری آن داشته باشند
با توجه به فشار فزاینده سختگیرانه برروی منابع و محیط ، توجیه عقلی شبکه قدرت ، یکروش مهمی برای توسعه رشد اقتصادی منابع انرژی تجدیدپذیر و نیز دست یافتن به تخصیص منابع بهینه و محافظت محیطی است .
این مقاله ساختار سیستم ارتباطی به هم پیوسته در بین شبکه هوشمند و تنوع شبکه ها را پیشنهاد می دهد. هسته ساختار می تواند به شرح زیر خلاصه شود : اگر سیستم ارتباطی که با شبکه هوشمند ، شبکه میکرو و بنگاه اقتصادی ( یا کاربر بزرگ برق ) توسط ارتباط WAN برق قدرت اتصال دارد ، می تواند به خوبی شبکه ارتباطی بین شب ه ک هوشمند و اینترنت اشیاء توسط اینترنت محققشود ، مشخصات زمان واقعی ، کارا ، مبادله داده قابل اطمینان ، اشتراک گذاشتن منابع و اطلاعات ، وقابلیت اطمینان ، کنترل حفاظت هوشمند امن ؛ خواستار رسیدن برای مقصود تفهیم نشان شبکه هوشمند مانند : " نیرومندی ، بها ، دوستی محیطی ، باز و تعاملی .
با آهنگ حرکت مهیج پیوسته پیشرفت قابل نگهداری و ذخیره ا ت نشار امواج ، پیشرفت قابل نگهداری و ذخیره سازی انتشار امواج ، پیشرف اصلاحات تجارت ، همچنین عمیق تر شدن اقتصاد دیجیتالی ، برای شبکه قدرت سنتی سخت بوده تا جبران احتیاجات آینده صنعت برق قدرت را کند ، از این رو ، درک کردن شبکه هوشمند پیشنهادی بوده است . شبکه هوشمند یک نوع از شبکه است که می تواند هدف تشکیل را برای ایمنی بیشتر ، قابلیت اطمینان ، دوستی با محیط ، مقرون به صرفه بودن ،سیستم قدرت کارا توسط معرفی پیشرفته و جامع تکنولوژی ارتباطات ، کنترل ، تقویت احساس و تصمیم ، بدست آورد . در حال حاضر ، علاوه بر کشورمان ، ایالات متحده آمریکا ، ژاپن و چند کشور دیگرهم طرح هایی مشابه برای توسعه دارند . شبکه هوشمند چین به عنوان شبکه هوشمند نیرومند معیّن است. لغت " نیرومند " یعنی که شبکه باید یک دامنه وسیع از منابع انرژی منطقی را درک کند و ایمنی وپیشرفت منابع قدرت را تامین کند . در ضمن ، لغت " هوشمند " به اطلاعاتی بودن ، دیجیتالی بودن ،
اتوماسیون و فعل و انفعال شبکه قدرت مبنی بر شبکه هوشمند نیرومند اشاره می کند اما برای درک یک چنین شبکه قدرت هوشمند و نیرومندی یک مقیاس بزرگی از سی ت سم ارتباطی بدوناشکال و قابل اطمینان در بین شبکه هوشمند و شبکه محقق شود . سیستم ارتباطی به هم پیوسته در میان شبکه هوشمند و تنوعی از شبکه ها و معرفی هر نوع از سیستم ارتباطی شبکه مرتبط است با شبکههوشمند در اولین مکان را در مقابل یکدیگر قرار خواهد داد ؛ سپس بعضی روش ها را برای درک ارتباطات بدون اشکال و ایمن سیستم شبکه کامل مطرح می کند ؛ سرانجام برخی از تکنولوژی های ارتباطات جدید در دسترس ، معرفی خواهد شد .
3-10ساختار سیستم ارتباطی به هم پیوسته در میان شبکه هوشمند و تنوع شبکه
براساس مشخصات و احتیاجات شبکه های هوشمند ، سیستم ارتباطی به هم پیوسته آن باید قادر به پوشش تمام انواع نیروگاه های برق ، سطوح مختلف شبکه های قدرت و شرکت های تامین کننده برق ، نمونه های مختلف صنایع تولیدات قدرت انرژی نو ، اکثریت کاربران برق ( کاربران شرکت های بزرگ ) وصنایع وابسته سیستم قدرت باشد . آن چیز می تواند به هدف تعامل توسط زمان واقعی دو هدایتی ، داده قابل اطمینان و مبادله اطلاعات نائل شود .
در این سیستم ، شبکه ارتباطی قدرت شبکه میکرو و شبکه شرکت ( یا کاربر بزرگ برق ) به شبکه ارتباطی شبکه هوشمند توسط WAN برق قدرت متصل هستند ؛ در حالی که شبکه ارتباطی اینترنت اشیاء اطلاعات را توسط شبکه هوشمند از طریق اینترنت مبادله می کند . شبکه میکرو یک نوع ش ک به جدید از شبکه انرژی قدرت است . هم اکنون ، هیچ تعریف متحد بین المللی برایش وجود ندارد تکیب تعاریف معتبر موجود و موقعیت فعلی شبکه قدرت چین ، شبکه میکرو می تواند به عنوان یک نوع شبکه ویژه قدرت مطرح شود که منابع انرژی تجدید پذیر را به عنوان منابع اصلی انرژی ، و میکرو توربین ها ، فوتوولتائیک خورشیدی ، ژنراتور بادی ، سلول های سوخت ، انرژی های زیست توده به عنوان گونه های اصلی تولید قدرت بپذیرد . ظرفیت این سیستم نمی تواند از10 مگاوات و کاربران تجاوز نماید . سطوح ولتاژ توزیع 380 ولت یا10.5 کیلوولت هتسند.
نتیجه گیری
شبکه هوشمند هدف جهانی مشترک پیشرفت شبکه قدرت است . مهم است که فراگیر ، به روز ، کارآمد و سیستم شبکه ارتباطی ایمن به خوبی افزودن فعل و انفعال اطلاعات باشد ؛ اشتراک گذاشتن منبع به واسطه شبکه هوشمند داخلی و ارتباطات بین شبکه ای ، این اقدامات نه تنها درجه پایداری و تعقل شبکه قدرت را بهبود می بخشد ، بلکه مسئولیت منبع را مورد استفاده قرار می دهد و منفعت اقتصادی صنعت برق را افزایش می دهد . اگرچه ، شبکه هوشمند در حال حاضر در مرحله اولیه قرار دارد ، بنابراین سیستم شبکه ارتباطات دائما به توسعه نیاز دارد . ما باید تلاش تحقیقاتی خود را در میان بسیاری از صنایع مرتبط با شبکه هوشمند تقویت کنیم و به یپشرفت شبکه هوشمند به عنوان یک پروژه دراز مدت به منظور کار گذاشتن شالوده ای قوی بنگریم .
فصل چهارم
ارائه روش جدید پیاده سازی شبکه توزیع هوشمند با استفاده ازتلفیق گسترش فعالیتهای کیفی و فرآیند تحلیل شبک های
چکیده
با درنظر گرفتن مسائل زیست محیط ی و استفاده بهتر ازامکانات و داشتن سطح خدمات خوب، شبکه هوشمند ازالزامات آینده سیستم قدرت می باشد. شبکه توزیع هوشمند از زیر مجموعه های مهم شبکه هوشمند است که نقش حیاتی داشته و درگاه ارتباط ی مشترک ین و شبکه می باشد. با توجه به اینکه شبکه هوشمند بس یار پرهزینه می باشد، لذا می بایست با هوشمندی زیادی در اجر ای آن عمل کرده تا در عین تامین نیازهای مشترکین، این عمل چه از لحاظ فنی و چه از لحاظ اقتصادی بصورت مناسب صورت پذیرد. در این مقاله با استفاده تلفیقی از دو ابزار گسترش فعالیتهای کیفی و فرآیند تحلیل شبکه ای روشی برای اجرای شبکه توزیع هوشمند ارائه شده است. در پایان مطالعات موردی انجام شده و مورد بررس ی قرار
گرفته اند.
4-1-مقدمه
با توجه به اهمیت بس یار زی اد مسائل ز یست محیطی واستفاده بهتر از همه منابع موجود جهان، موضوع هوشمندسازی شبکه های برق موجود مورد توجه بس یاری از محافل علمی جهان قرار گرفته است و مزایای زیادی برای آن برشمرده شده است. از این محافل علمی می توان به EPRI و IEA ،IEEE اشاره کرد هریک به طرقی مسئله هوشمندسازی شبکه کنونی را مد نظر داشته و در راستای دستیابی به آن در تلاشند.
با در نظر گرفتن مسائل مختلف اقتصاد ی و فن ی موجود برای شبکه هوشمند، می بایست برای اجر ای آن راهکار مناسبی ارائه شود که قبل از طراحی و اجر ای آن، که با هزینه های هنگفتی همراه است، طراح ی و اجر ای فنی واقتصادی آن را با احتمال بالایی تضم ین کند. همچنین مشترکین یکی از ارکان مهم شبکه هوشمند بوده که می بایست نظرات آن ها نیز مورد توجه قرار گیرد؛ چراکه اگر نیازهای مشترکین در این شبکه تامین نشود، آن ها با مقاومت بالایی در برنامه های شبکه هوشمند شرکت کرده و در این زمان می بایست با طراحی و اجر ای ساختاره ای دیگر آن ها را به ش رکت در برنامه ها تشو یق کرد. این موضوع حاکی از آن است که هزینه های اضافی به صنعت برق و مشترکین تحمیل می شود.
با توجه به موارد فوق در این مقاله بعد از مروری بر مفاهیم شبکه هوشمند، شبکه توز یع هوشمند، گسترش فعالیت های کیفی و فرآیند تحیلی شبکه ای، روشی مناسب برای اجرای شبکه هوشمند توزیع ارائه شده و در نهایت یک مطالعه عددی هم انجام می شود.
شبکه توزیع هوشمندشبکه هوشمند می تواند به عنوان شبکه ای مدرن در نظرگرفته شود که بهر ه وری و قابلی ت اطمینان بیشتر را ازطریق کنترل خودکار، مبدلهای توان بالا، زیرساخته ای ارتباطی مدرن، فناوری های اندازه گیری، روشهای جدید مدیریت انرژی با بهینه ساز ی تقاضا، در دسترس بودن انرژی و شبکه و تامین می کند
4-2-گسترش فعالیت های کیفی
بکارگیری فعالیت های کیفی اساساً مجموعه ای از برنامه ریزی و ابزارهای ارتباطی است که به خواسته های مشتری دقت می کند و این خواسته ها را با طراحی، ساخت و بازاریابی محصول هماهنگ می نماید. در این روش فعالیت و رسیدن به نتیجه جای خود را به دقت و تمرکز اولیه می دهد به طور خلاصه می توان وظیفه QFD را در دو جمله تعریف کرد:
– تبدیل و ترجمه نیازمندی های مشتریان به مشخصات فنی محصول.
– تعیین فعالیت های کیفیتی متناسب با مشخصات فنی محصول.
4-3-فرآیند تحلیل شبک های
روش های ارزیابی چند معیاره کاربرد زیادی در اکثر تصمیم گیری ها دارند. یکی از این روش ها، روش تحلیل فرآیند شبکه ای (ANP=Analytic Network Process)است که توسط پروفسور ساعت ی در سال 1996 ارائه ومزیت آن تحلیل با وجود وابستگی های بین معیارها اعلام شده است.
ANP موضوع یا مساله را بعنوان شبکه ای از معیارها ، زیر معیارها و گزینه ها در نظر می گیرد. فرآیند کلاسیک ANP شامل چهار مرحله اصلی است.
1 ساختن مدل و ساختار بندی مساله. ,
2. تشکیل ماتریس های مقایسات زوجی و بردارهای اولویت.
3. تشکیل سوپر ماتریس (Super Matrix) سوپرماتریس قادر به محدود کردن ضرایب برای محاسبه تمامی اولویت ها و در نتیجه اثر تجمیعی هر عنصر برسایر عناصر در تعامل می باشد.
4. انتخاب بهترین گزینه ها.
از ویژگی های این روش می توان به سادگی، انعطاف پذیری،بکارگیری معیارهای کمی و کیفی بطور همزمان، قابلیت بررسی سازگاری در قضاوت ها و درنظر گرفتن ارتباط پیچیده بین عناصر تصمیم گیری اشاره نمود.
4-4-روش پیشنهادی
با توجه به اینکه در قسمت های قبل، مقدمات لازم برای ارائه روش مهیا شد، در ادامه روش پیشنهادی ارائه می شود:
با توجه به اینکه شبکه هوشمند توزیع برق با هزینه بسیار زیادی اجرا می شود و برق یک کالای راهبردی است؛ لذا در اجرا و ارتقای آن می بایست با هوشمندی زیادی عمل کرد. روش پیشنهادی به این صورت است که ابتدا خواسته های مشترکین از یک شبکه توزیع برق هوشمند دریافت می شود و سپس با نظر نخبگان ابزارهای موجود در شبکه هوشمند تعیین شده و با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی (PCA= Principle Component Analysis)
تعدادشان کاهش داده می شود. سپس ماتریس گسترش فعالیت های کیفی ایجاد شده و سرانجام برای هر مولفه ماتریس یک عدد نسبت داده می شود که ارزش آن مولفه نامیده می شود. از مزایای این روش می توان به پاسخگویی به نیازهای مشترکین و برنامه ریزی صحیح اشاره کرد. برای مثال می توان یکی از ابزارها را اتوماسیون سیستم توزیع درنظر گرفته و مد لهای زیر را بررسی کرد:
1- استفاده از تجهیزات بیسیم برای اتوماسیون
2- استفاده از تجهیزات استفاده کننده از بستر شبکه اینترنت ز خواسته های مشترکین می توان به قابلیت اطمینان مناسب خدمات، قیمت ارزان و … اشاره کرد.
خانه های ماتریس فوق با شاخص ارزش که از رابطه زیر حاسبه می شود، بدست م ی آید. شاخص زیر از شاخص های مهندسی ارزش بوده که در این روش مورداستفاده قرار گرفته است.
%I ijk درصد اهمیت مدل k مربوطه به ابزار j برای خواسته i می باشد که اگر ر ابطه ای بین ابزار و خواسته مربوطه نباشد این مقدار برابر صفر است. %C jk درصد هزینه مربوط به استفاده از مدل k از ابزار j می باشد. در پایان با توجه شبکه ی ایجاد شده از خواسته ها، ابزارها و مدل ها، از روش ANP استفاده شده و تصمیم گیری برای اجرای یک مدل براساس خواسته ها و توان فنی و اقتصادی انجام می شود.
4-5-مطالعه عددی
با توجه به اینکه امکان استفاده از روش های معمول بدست آوردن نیازهای مشترکین مثل پرسشنامه و همچنین استفاده از نظرات نخبگان موضوع مورد مطالعه، در این مقاله با مروری بر مقالات شبکه هوشمند و دید کلی به موضوع ابزارها و خواست هها درنظر گرفته شده اند.
نرم افزارها نقش عمده ای در هوشمند بودن شبکه هوشمند دارند به منظور بهبود پایداری و استقامت(robustness) از شبکه هوشمند، حفاظت پو یا در برابر صاعقه بصورت تشخیص زمان واقعی توسعه داده شده است امکان مدیریت سمت مصرف انرژ ی در شبکه هوشمند بسیار بیشتر است؛ چراکه در سیستم سنتی بسیاری از خانه ها تجهیزات مربوط به اتوماسیون را ندارند.این امکان می تواند با انداز هگیری تحت وب انجام می شود پاسخگویی بار پویا به اندازه گیری هوشمند مصرف توان و گزارش آن به مرکز داد ه ها نیاز دارد سیستم مناسب ارتباط با مشترک برای اجرای برنامه های پاسخگویی بار در شبکه هوشمند نقش اساسی بازی می سیستم مناسب ارتباط با مشترک برای اجرای برنامه های پاسخگویی بار در شبکه هوشمند نقش اساسی بازی می کند زیرساخت اندازه گیری هوشمند، تولیدات پراکنده، تشخیص قطع برق و پایش تجهیزات از اجز ای شبکه هوشمند هستند از مزای ای شبکه هوشمند بهینه سازی بهره بردار ی، توانمند ی مصرف کننده، ارائه خدمات جدید، تجمیع و مدیریت بهینه منابع تولید پراکنده و خودروهای برقده به شبکه و اتوماسیون شبکه توزیع است از مزایای دیگر شبکه هوشمند قابلیت اطمینان بیشتر، انعطاف پذیری، بازدهی و دوستدار محیط بودن است از توابع شبکه هوشمند می توان به کنترل توان راکتی و، تشخیص خطا و پایداری، مدریت سمت مصرف، بازگردانی سیستم، بازآرایی شبکه و تو لید پراکنده اشاره کرد .
شبکه هوشمند شامل چهار قسمت زیرساخت اندازه گیری پیشرفته، بهره برداری پیشرفته سیستم توزیع، بهره بردار ی پیشرفته سیستم انتقال و مدیریت دارایی پیشرفته می باشد . نوآور ی فناور ی ه ای شبکه هوشمند شامل:
پیکربندی قوی و انعطاف پذ یر ش بکه، سیستم ارتباطی، اندازه گیری پارامترها و مدیریت سمت مصرف، برنامه ریزی هوشمند و حفاظت کلی سیستم، فناوری پیشرفته الکترونیک قدرت و تولید پراکنده می باشد.
با مروری بر مقالات که تا اینجا انجام شد ابزارها وخواسته ها بصورت زیر تعیین شدند.
ابزارها:
1- زیرساخت اندازه گیری و کنترل پیشرفته بار
2- اتوماسیون سیستم توزیع
3- منابع انرژی پراکنده
4- نرم افزارها و فناوری اطلاعات
خواسته ها:
1- کیفیت توان بالا
2- قابلیت اطمینان بالا
3- قیمت مناسب
4- امکان مشارکت مشترک
5- به خطر نیفتادن امنیت و حریم خصوصی
برای یک مطالعه نمونه ابزار زیرساخت اندازه گیری واندازه گیر هوشمند (الف)، " کنترل پیشرفته بار با مد لهای اندازه گیر هوشمند و ارتباط دوطرفه (ب) و اندازه گیر و پنج " هوشمند و ارتباط دوطرفه و کنترل بار (ج) خواسته مشترک درنظر گرفته شده و با دید مهندسی مقادیر شاخص ارزش بدون درنظر گرفتن هزینه مدل هابرای آن ها درنر گرفته شده و بهترین مدل انتخاب شده است.
همچنین با توجه به اینکه مورد الف در این قسمت امتیاز خوبی دارد ولی در کل کمترین امتیاز را دارد. هرچند دراین قسمت با استفاده از جمع ارزش های هر مدل نتیجه حاصل شد،
ولی مانند تمام مسائل بزرگ و با بار محاسباتی بالا این مسئله می تواند بسیار بزرگ بوده که برای حل آن می بایست به نرم اففزارها مراجعه کرد. یکی از مهمترین نرم افزارهای موجود نرم افزار Super Decisions می باشد که با تعریف معیارها و عوامل تصمیم گیری براحتی می توان نتایج را بدست آورده و بررسی های مختلفی مثل آنالیز حساسیت و … را با آن انجام داد.
منابع:
[1] Smart power grid-alternative techonologies workgroup [EB/OL].[2007-
8_13].http://www.michigan_gov.
[2] National Energy Technology Laboratory (NETL).A. systerm view ofthe moderngrid [ED/OL]. [2007-01-22]. http://www.netl.doe.gov/morderngrid.
[3] Miao Xin, Zhang Kai, Chen Xi, Zhang Xin, Sun Shenbo, Wu Guoliang,Zhou Zhaomao, Tian Shiming, Li Jianbo. Development Countermeasureof onstructing Smart Grid [J]. Electric Power Construction, 2009 (30): 6-10.
[4] Wu Jiandong. Innovative Development of Smart Power Grid and Interactive Smart Grid in China [J]. Power System and Clean Energy:2009 (25): 5-8.
[5] Caire R, Retiere N, Manino S, et al. Impact Assessmem of LVDistributed Generation on MV Distribution Network [A]. In: 2002 IEEEPower Engineering Society Summer Meeting [C], 2002, 1423-1428.
[6] Hatziargyriou N D, Dimeas A, Tsikalakis A G, et al. Management ofMicro-grids in Market Environment [A]. In: International Conferenceon Future Power Systems [C]. 2005.
[7] Lasseter R H, Paigi P. Micrio-grid: a Conceptual Solution [A]. In: IEEE35th Annual Power Electronics Specialists Conference PESC [C].2002,4285-4290..
[8] Sheng ou, Kong li, Qi Zhiping, Pei wei, Wu Han, Xi Peng. A Surveyon Research of Micro-grid-A New Power System [J]. Relay, 2009 (35)75-81.
[9] IEC60870-5-1, Telecontrol Equipment and Systems (Part 5:
Transmission Protocols, Section 1: Transmission Frame Formats) [S].
[10] IEC60870-5-2, Telecontrol Equipment and Systems (Part 5:
Transmission Protocols, Section 2: Link Transmission Procedure) [S].
[11] IEC60870-5-3, Telecontrol Equipment and Systems (Part 5:Transmission Protocols, Section 3: General Structure of ApplicationData) [S].
[12] IEC60870-5-4, Telecontrol Equipment and Systems (Part 5:Transmission Protocols, Section 1:Transmission Frame Formats) [S].
[13] IEC60870-5-5, Telecontrol Equipment and Systems (Part 5:Transmission Protocols, Section 5: Basic Application Functions) [S].
[14] IEC60870-5-104, Telecontrol Equipment and Systems (Part 5-104:Transmission Protocols, Section 1: Network Access for IEC 60870-5-
101 Using Standard Transport Profiles) [S].
[15] Ai Chao, Fu Huaming. The Internet of Things Designs in the Modern
Factory Based on RFID [J]. Electronic Component & Device
Appications, 2007 (12):75-77.
[16] Ren Zhiyu, Ren Peiran. Internet of Things and EPC/RFID Technology
[J]. Forest Engineering, 2006 (22): 67-69.
[17] Feng Dongqin, Liao Zhijun, Study on Real-time Communication
Model for Ethernet-based Control Network [J]. Chinese Journal ofScientific Instrument, 2003 {24}: 715-718.
[18] Chan W L, So. A.T.P, Lai L.L. Internet Based Transmission Sub-station
monitoring, IEEE Transactions on Power Systems, 1999, 14(1): 293-298.
1