Rhwydweithiau ynni clyfar
Amcangyfrifir y bydd y galw am ynni byd-eang yn tyfu tua 2,2 y cant y flwyddyn. Mae hyn yn golygu y bydd y defnydd ynni byd-eang presennol o dros 20 awr petawat yn cynyddu i 2030 awr petawat yn 33. Ar yr un pryd, mae pwyslais yn cael ei roi ar ddefnyddio ynni yn fwy effeithlon nag erioed o'r blaen.
1. Auto mewn grid smart
Mae rhagamcanion eraill yn rhagweld y bydd cludiant yn defnyddio mwy na 2050 y cant o'r galw am drydan erbyn 10, yn bennaf oherwydd poblogrwydd cynyddol cerbydau trydan a hybrid.
Os codi tâl batri car trydan nad yw'n cael ei reoli'n iawn neu nad yw'n gweithio ar ei ben ei hun o gwbl, mae risg o lwythi brig oherwydd bod gormod o fatris yn cael eu gwefru ar yr un pryd. Yr angen am atebion sy'n caniatáu i gerbydau gael eu gwefru ar yr adegau gorau posibl (1).
Nid yw systemau pŵer clasurol yr XNUMXfed ganrif, lle cynhyrchwyd trydan yn bennaf mewn gweithfeydd pŵer canolog a'i ddosbarthu i ddefnyddwyr trwy linellau trawsyrru foltedd uchel a rhwydweithiau dosbarthu foltedd canolig ac isel, yn addas ar gyfer gofynion y cyfnod newydd.
Yn y blynyddoedd diwethaf, gallwn hefyd weld datblygiad cyflym systemau dosbarthedig, cynhyrchwyr ynni bach a all rannu eu gwargedion gyda'r farchnad. Mae ganddynt gyfran sylweddol mewn systemau gwasgaredig. ffynonellau ynni adnewyddadwy.
Geirfa gridiau smart
FRIEND - yn fyr ar gyfer Isadeiledd Mesuryddion Uwch. Yn golygu seilwaith dyfeisiau a meddalwedd sy'n cyfathrebu â mesuryddion trydan, yn casglu data ynni ac yn dadansoddi'r data hwn.
cenhedlaeth ddosbarthedig - cynhyrchu ynni gan osodiadau cynhyrchu bach neu gyfleusterau sydd wedi'u cysylltu'n uniongyrchol â rhwydweithiau dosbarthu neu sydd wedi'u lleoli yn system bŵer y derbynnydd (y tu ôl i ddyfeisiau rheoli a mesuryddion), fel arfer yn cynhyrchu trydan o ffynonellau ynni adnewyddadwy neu anhraddodiadol, yn aml mewn cyfuniad â chynhyrchu gwres (cydgynhyrchu wedi'i ddosbarthu ). . Gall rhwydweithiau cynhyrchu gwasgaredig gynnwys, er enghraifft, prosumers, cwmnïau ynni cydweithredol, neu weithfeydd pŵer dinesig.
mesurydd clyfar - mesurydd trydan o bell sydd â'r swyddogaeth o drosglwyddo data mesuryddion ynni yn awtomatig i'r cyflenwr ac felly'n cynnig mwy o gyfleoedd ar gyfer defnydd ymwybodol o drydan.
ffynhonnell pŵer micro – gwaith cynhyrchu pŵer bach, a ddefnyddir fel arfer ar gyfer defnydd personol. Gall y ffynhonnell ficro fod yn weithfeydd pŵer solar, dŵr neu wynt domestig bach, yn ficro-dyrbinau sy'n rhedeg ar nwy naturiol neu fio-nwy, unedau gyda pheiriannau'n rhedeg ar nwy naturiol neu fio-nwy.
Cynnig – defnyddiwr ynni ymwybodol sy'n cynhyrchu ynni ar gyfer ei anghenion ei hun, er enghraifft, mewn ffynonellau micro, ac sy'n gwerthu'r gwarged nas defnyddiwyd i'r rhwydwaith dosbarthu.
Cyfraddau deinamig – tariffau gan ystyried newidiadau dyddiol mewn prisiau ynni.
Gofod-amser gweladwy
Er mwyn datrys y problemau hyn (2) mae angen rhwydwaith gyda seilwaith "meddwl" hyblyg a fydd yn cyfeirio ynni yn union lle mae ei angen. Penderfyniad o'r fath grid ynni clyfar - grid pŵer smart.
2. Yr heriau sy'n wynebu'r farchnad ynni
Yn gyffredinol, mae grid smart yn system bŵer sy'n integreiddio gweithgareddau'r holl gyfranogwyr yn ddeallus yn y prosesau cynhyrchu, trosglwyddo, dosbarthu a defnyddio er mwyn darparu trydan mewn modd darbodus, cynaliadwy a diogel (3).
Ei brif gynsail yw'r cysylltiad rhwng yr holl gyfranogwyr yn y farchnad ynni. Mae'r rhwydwaith yn cysylltu gweithfeydd pŵer, mawr a bach, a defnyddwyr ynni mewn un strwythur. Gall fodoli a gweithredu diolch i ddwy elfen: awtomeiddio wedi'i adeiladu ar synwyryddion uwch a system TGCh.
I’w roi’n syml: mae’r grid clyfar yn “gwybod” ble a phryd mae’r angen mwyaf am ynni a’r cyflenwad mwyaf yn codi, a gall gyfeirio egni dros ben i’r man lle mae ei angen fwyaf. O ganlyniad, gall rhwydwaith o'r fath wella effeithlonrwydd, dibynadwyedd a diogelwch y gadwyn cyflenwi ynni.
3. Smart grid - cynllun sylfaenol
4. Tri maes gridiau clyfar, nodau a manteision sy'n deillio ohonynt
Rhwydweithiau clyfar caniatáu ichi gymryd darlleniadau mesuryddion trydan o bell, monitro statws y dderbynfa a'r rhwydwaith, yn ogystal â phroffil derbyniad ynni, nodi defnydd anghyfreithlon o ynni, ymyrraeth mewn mesuryddion a cholledion ynni, datgysylltu / cysylltu'r derbynnydd o bell, newid tariffau, archif a bil ar gyfer gwerthoedd darllen, a gweithgareddau eraill (4).
Mae'n anodd pennu'r galw am drydan yn gywir, felly fel arfer rhaid i'r system ddefnyddio'r gronfa wrth gefn fel y'i gelwir. Gall defnyddio cynhyrchu gwasgaredig (gweler y Rhestr Termau Grid Clyfar) ar y cyd â'r Grid Clyfar leihau'n sylweddol yr angen i gadw cronfeydd mawr wrth gefn yn gwbl weithredol.
Piler gridiau smart mae system fesur helaeth, cyfrifo deallus (5). Mae'n cynnwys systemau telathrebu sy'n trosglwyddo data mesur i bwyntiau penderfynu, yn ogystal ag algorithmau gwybodaeth, rhagweld a gwneud penderfyniadau deallus.
Mae'r gosodiadau peilot cyntaf o systemau mesuryddion "deallus" eisoes yn cael eu hadeiladu, gan gwmpasu dinasoedd neu gymunedau unigol. Diolch iddynt, gallwch, ymhlith pethau eraill, nodi cyfraddau fesul awr ar gyfer cleientiaid unigol. Mae hyn yn golygu, ar rai adegau o'r dydd, y bydd pris trydan ar gyfer defnyddiwr unigol o'r fath yn is, felly mae'n werth troi ymlaen, er enghraifft, peiriant golchi.
Yn ôl rhai gwyddonwyr, fel grŵp o ymchwilwyr o Sefydliad Max Planck yr Almaen yn Göttingen dan arweiniad Mark Timm, gallai miliynau o fesuryddion clyfar greu system gwbl ymreolaethol yn y dyfodol. rhwydwaith hunan-reoleiddio, wedi'i ddatganoli fel y Rhyngrwyd, ac yn ddiogel oherwydd ei fod yn gwrthsefyll yr ymosodiadau y mae systemau canolog yn agored iddynt.
Nerth o luosogrwydd
Ffynonellau trydan adnewyddadwy Oherwydd y capasiti uned fach (RES) yn cael eu dosbarthu ffynonellau. Mae'r olaf yn cynnwys ffynonellau â chynhwysedd uned o lai na 50-100 MW, wedi'u gosod yn agos at y defnyddiwr ynni terfynol.
Fodd bynnag, yn ymarferol mae'r terfyn ar gyfer ffynhonnell a ystyrir yn ffynhonnell ddosbarthedig yn amrywio'n fawr o wlad i wlad, er enghraifft Sweden yw 1,5 MW, Seland Newydd 5 MW, UDA 5 MW, y DU 100 MW. .
Gyda nifer ddigon mawr o ffynonellau wedi'u gwasgaru dros ardal fach o'r system pŵer a diolch i'r cyfleoedd y maent yn eu darparu gridiau smart, mae'n dod yn bosibl ac yn broffidiol cyfuno'r ffynonellau hyn yn un system a reolir gan y gweithredwr, gan greu "gwaith pŵer rhithwir".
Ei nod yw crynhoi cynhyrchu gwasgaredig i un system sydd wedi'i chysylltu'n rhesymegol, gan gynyddu effeithlonrwydd technegol ac economaidd cynhyrchu trydan. Gall cynhyrchu gwasgaredig sydd wedi'i leoli'n agos at ddefnyddwyr ynni hefyd ddefnyddio adnoddau tanwydd lleol, gan gynnwys biodanwyddau ac ynni adnewyddadwy, a hyd yn oed gwastraff dinesig.
Mae gwaith pŵer rhithwir yn cysylltu llawer o wahanol ffynonellau pŵer lleol mewn ardal benodol (hydro, gwynt, gweithfeydd pŵer ffotofoltäig, tyrbinau cylch cyfun, generaduron sy'n cael eu gyrru gan injan, ac ati) a storio ynni (tanciau dŵr, batris) a reolir o bell gan a. rhwydwaith TG helaeth, system.
Dylai swyddogaeth bwysig wrth greu gweithfeydd pŵer rhithwir gael ei chwarae gan ddyfeisiau storio ynni sy'n eich galluogi i addasu cynhyrchu trydan i newidiadau dyddiol yn y galw gan ddefnyddwyr. Fel arfer mae cronfeydd o'r fath yn fatris neu'n uwchgynwysyddion; gall gorsafoedd storio pwmp chwarae rhan debyg.
Gellir gwahanu ardal egniol gytbwys sy'n ffurfio gwaith pŵer rhithwir oddi wrth y grid pŵer gan ddefnyddio switshis modern. Mae switsh o'r fath yn amddiffyn, yn perfformio gwaith mesur ac yn cydamseru'r system â'r rhwydwaith.
Mae'r byd yn mynd yn ddoethach
W gridiau smart yn cael ei fuddsoddi ar hyn o bryd gan yr holl gwmnïau ynni mwyaf yn y byd. Yn Ewrop, er enghraifft, EDF (Ffrainc), RWE (yr Almaen), Iberdrola (Sbaen) a Nwy Prydain (DU).
6. Smart grid yn cyfuno ffynonellau traddodiadol ac adnewyddadwy
Elfen bwysig o'r math hwn o system yw'r rhwydwaith dosbarthu telathrebu, sy'n darparu trosglwyddiad IP dwy ffordd dibynadwy rhwng y systemau cymhwysiad canolog a mesuryddion trydan smart sydd wedi'u lleoli'n uniongyrchol ar ddiwedd y system bŵer, ar ddiwedd defnyddwyr.
Ar hyn o bryd, rhwydweithiau telathrebu mwyaf y byd ar gyfer yr anghenion Grid Smart o'r gweithredwyr ynni mwyaf yn eu gwledydd - fel LightSquared (UDA) neu EnergyAustralia (Awstralia) - yn cael eu cynhyrchu gan ddefnyddio technoleg diwifr Wimax.
Yn ogystal, mae gweithrediad cynlluniedig cyntaf ac un o'r mwyaf o'r system AMI (Isadeiledd Mesuryddion Uwch) yng Ngwlad Pwyl, sy'n rhan annatod o rwydwaith smart Energa Operator SA, yn cynnwys defnyddio system Wimax ar gyfer trosglwyddo data.
Mantais bwysig datrysiad Wimax mewn perthynas â thechnolegau eraill a ddefnyddir yn y sector ynni ar gyfer trosglwyddo data, megis PLC, yw nad oes angen diffodd rhannau cyfan o linellau pŵer rhag ofn y bydd argyfwng.
7. Pyramid ynni yn Ewrop
Mae llywodraeth Tsieina wedi datblygu cynllun hirdymor mawr i fuddsoddi mewn systemau dŵr, uwchraddio ac ehangu rhwydweithiau trawsyrru a seilwaith mewn ardaloedd gwledig, a gridiau smart. Mae Corfforaeth Grid Talaith Tsieina yn bwriadu eu cyflwyno erbyn 2030.
Mae Ffederasiwn Diwydiant Trydan Japan yn bwriadu datblygu grid smart sy'n cael ei bweru gan yr haul erbyn 2020 gyda chefnogaeth y llywodraeth. Ar hyn o bryd, mae rhaglen y wladwriaeth ar gyfer profi ynni electronig ar gyfer gridiau smart yn cael ei gweithredu yn yr Almaen.
Bydd “super grid” ynni yn cael ei greu yng ngwledydd yr UE, a thrwy hynny bydd ynni adnewyddadwy yn cael ei ddosbarthu, yn bennaf o ffermydd gwynt. Yn wahanol i rwydweithiau traddodiadol, bydd yn seiliedig nid ar bob yn ail, ond ar gerrynt trydan uniongyrchol (DC).
Ariannodd arian Ewropeaidd y rhaglen ymchwil a hyfforddiant MEDOW sy'n gysylltiedig â'r prosiect, sy'n dod â phrifysgolion a chynrychiolwyr y diwydiant ynni at ei gilydd. Mae MEDOW yn dalfyriad o'r enw Saesneg "Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind".
Disgwylir i’r rhaglen hyfforddi redeg tan fis Mawrth 2017. Creu rhwydweithiau ynni adnewyddadwy ar raddfa gyfandirol ac mae cysylltiad effeithlon â rhwydweithiau presennol (6) yn gwneud synnwyr oherwydd nodweddion penodol ynni adnewyddadwy, a nodweddir gan wargedion cyfnodol neu brinder capasiti.
Mae rhaglen Smart Peninsula sy'n gweithredu ar Benrhyn Hel yn adnabyddus yn niwydiant ynni Gwlad Pwyl. Yma mae Energa wedi gweithredu systemau darllen o bell treial cyntaf y wlad ac mae ganddo'r seilwaith technegol priodol ar gyfer y prosiect, a fydd yn cael ei uwchraddio ymhellach.
Ni ddewiswyd y lle hwn ar hap. Nodweddir yr ardal hon gan amrywiadau uchel yn y defnydd o ynni (defnydd uchel yn yr haf, llawer llai yn y gaeaf), sy'n creu her ychwanegol i beirianwyr ynni.
Dylai'r system a weithredir gael ei nodweddu nid yn unig gan ddibynadwyedd uchel, ond hefyd gan hyblygrwydd mewn gwasanaeth cwsmeriaid, gan ganiatáu iddynt wneud y defnydd gorau o ynni, newid tariffau trydan a defnyddio ffynonellau ynni amgen newydd (paneli ffotofoltäig, tyrbinau gwynt bach, ac ati).
Yn ddiweddar, mae gwybodaeth hefyd wedi ymddangos bod Polskie Sieci Energetyczne eisiau storio ynni mewn batris pwerus sydd â chynhwysedd o 2 MW o leiaf. Mae'r gweithredwr yn bwriadu adeiladu cyfleusterau storio ynni yng Ngwlad Pwyl a fydd yn cefnogi'r grid pŵer, gan sicrhau parhad cyflenwad pan fydd ffynonellau ynni adnewyddadwy (RES) yn rhoi'r gorau i weithredu oherwydd diffyg gwynt neu ar ôl iddi dywyllu. Yna bydd y trydan o'r warws yn mynd i'r grid.
Gallai profi'r datrysiad ddechrau o fewn dwy flynedd. Yn ôl gwybodaeth answyddogol, mae'r Japaneaid o Hitachi yn cynnig ABCh i brofi cynwysyddion batri pwerus. Mae un batri lithiwm-ion o'r fath yn gallu darparu 1 MW o bŵer.
Gall warysau hefyd leihau'r angen i ehangu gweithfeydd pŵer confensiynol yn y dyfodol. Mae ffermydd gwynt, sy'n cael eu nodweddu gan amrywioldeb uchel mewn allbwn pŵer (yn dibynnu ar amodau meteorolegol), yn gorfodi ynni traddodiadol i gynnal cronfa wrth gefn o bŵer fel y gellir disodli neu ategu melinau gwynt ar unrhyw adeg gyda llai o allbwn pŵer.
Mae gweithredwyr ledled Ewrop yn buddsoddi mewn storio ynni. Yn ddiweddar, lansiodd y Prydeinwyr y gosodiad mwyaf o'r math hwn ar ein cyfandir. Mae'r cyfleuster yn Leighton Buzzard ger Llundain yn gallu storio hyd at 10 MWh o ynni a darparu 6 MW o bŵer.
Y tu ôl iddo mae S&C Electric, Samsung, yn ogystal ag UK Power Networks a Younicos. Ym mis Medi 2014, adeiladodd y cwmni olaf y storfa ynni fasnachol gyntaf yn Ewrop. Fe'i lansiwyd yn Schwerin, yr Almaen ac mae ganddo gapasiti o 5 MW.
Mae’r ddogfen “Rhagolygon Prosiectau Grid Clyfar 2014” yn cynnwys 459 o brosiectau sydd wedi’u rhoi ar waith ers 2002, lle cyfrannodd y defnydd o dechnolegau newydd, galluoedd TGCh (teleinwybodaeth) at greu “grid clyfar”.
Dylid nodi yr ystyriwyd prosiectau yr oedd o leiaf un o Aelod-wladwriaethau’r UE yn cymryd rhan ynddynt (yn bartner) (7). Daw hyn â nifer y gwledydd a gwmpesir yn yr adroddiad i 47.
Hyd yn hyn, dyrannwyd 3,15 biliwn ewro ar gyfer y prosiectau hyn, er nad yw 48 y cant ohonynt wedi'u cwblhau eto. Ar hyn o bryd mae prosiectau ymchwil a datblygu yn defnyddio 830 miliwn ewro, tra bod profi a gweithredu yn costio 2,32 biliwn ewro.
Yn eu plith, y pen, Denmarc sy'n buddsoddi fwyaf. Mae Ffrainc a’r DU, ar y llaw arall, yn cynnal prosiectau gyda’r cyllidebau uchaf, sef €5 miliwn ar gyfartaledd fesul prosiect.
O gymharu â'r gwledydd hyn, gwaethygodd gwledydd Dwyrain Ewrop. Yn ôl yr adroddiad, maent yn cynhyrchu dim ond 1 y cant o gyfanswm cyllideb yr holl brosiectau hyn. Yn ôl nifer y prosiectau a weithredwyd, y pump uchaf yw: yr Almaen, Denmarc, yr Eidal, Sbaen a Ffrainc. Daeth Gwlad Pwyl yn 18fed yn y safle.
Roedd y Swistir o'n blaenau, ac Iwerddon yn dilyn. O dan slogan grid smart, mae atebion uchelgeisiol, bron yn chwyldroadol yn cael eu gweithredu mewn sawl man ledled y byd. cynlluniau i foderneiddio'r system bŵer.
Un o'r enghreifftiau gorau yw Prosiect Seilwaith Clyfar Ontario (2030), sydd wedi'i baratoi yn ystod y blynyddoedd diwethaf ac sydd ag amcangyfrif o hyd at 8 mlynedd.
8. Cynllun ar gyfer defnyddio Smart Grid yn nhalaith Ontario yng Nghanada.
Firysau ynni?
Fodd bynnag, os rhwydwaith ynni dod yn debyg i'r Rhyngrwyd, rhaid i chi gymryd i ystyriaeth y gallai wynebu'r un bygythiadau ag yr ydym yn eu hwynebu mewn rhwydweithiau cyfrifiadurol modern.
9. Robotiaid wedi'u cynllunio i weithio mewn rhwydweithiau ynni
Rhybuddiodd labordai F-Secure yn ddiweddar am fygythiad cymhleth newydd i systemau gwasanaeth diwydiant, gan gynnwys gridiau pŵer. Havex yw'r enw arno ac mae'n defnyddio techneg newydd hynod ddatblygedig i heintio cyfrifiaduron.
Mae gan Havex ddwy brif gydran. Y cyntaf yw meddalwedd Trojan, a ddefnyddir i reoli'r system yr ymosodwyd arni o bell. Yr ail elfen yw'r gweinydd PHP.
Cysylltwyd y ceffyl Trojan gan ymosodwyr â meddalwedd APCS/SCADA a oedd yn gyfrifol am fonitro cynnydd prosesau technolegol a chynhyrchu. Mae dioddefwyr yn lawrlwytho rhaglenni o'r fath o safleoedd arbenigol, heb fod yn ymwybodol o'r bygythiad.
Sefydliadau a chwmnïau Ewropeaidd a oedd yn ymwneud â datrysiadau diwydiannol oedd dioddefwyr Havex yn bennaf. Mae rhan o god Havex yn awgrymu y gallai ei grewyr, yn ogystal â bod eisiau dwyn data am brosesau cynhyrchu, ddylanwadu ar eu cwrs hefyd.
10. Ardaloedd gridiau smart
Roedd gan awduron y malware hwn ddiddordeb arbennig mewn rhwydweithiau ynni. Elfen yn y dyfodol o bosibl system pŵer smart bydd robotiaid hefyd.
Yn ddiweddar, mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Dechnolegol Michigan wedi datblygu model robot (9) sy'n darparu ynni i leoedd y mae toriadau pŵer yn effeithio arnynt, megis trychinebau naturiol.
Gallai peiriannau o'r math hwn, er enghraifft, adfer pŵer i'r seilwaith telathrebu (tyrau a gorsafoedd sylfaen) er mwyn cyflawni gweithrediadau achub yn fwy effeithlon. Mae robotiaid yn ymreolaethol, maen nhw eu hunain yn dewis y llwybr gorau i'w cyrchfan.
Efallai bod ganddynt fatris ar fwrdd neu baneli solar. Gallant fwydo ei gilydd. Ystyr a swyddogaethau gridiau smart mynd ymhell y tu hwnt i egni (10).
Gellir defnyddio’r seilwaith a grëir yn y modd hwn i greu bywyd clyfar symudol newydd yn y dyfodol, yn seiliedig ar dechnolegau o’r radd flaenaf. Hyd yn hyn, ni allwn ond ddychmygu manteision (ond hefyd anfanteision) y math hwn o ateb.
