شبکه های هوشمند توزیع برق (smart grid)

امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم كردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلكه از طرفی حداقل سازی و كاهش اثراتی كه بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یكی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Gridراه حلی برای این چالش است كه سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف كنندهSmart Gridبدین معنی است كه آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیك كه قیمت انرژی گران می باشد، هزینه كمتری بپردازند و برای كارشناسان محیط زیست، این شبكه بمعنی استفاده از تكنولوژی جهت كمك به حل تغییرات مضر آب و هوایی و اجتناب از تولید گازهای كربن بیش از اندازه می باشد و برای همكاران صنعت برق پیك سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبكه است.

شبكه های هوشمند توزیع انرژی الكتریكی یكی از جدیدترین تكنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبكه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تأمین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با كمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبكه هوشمند جهان در مارس 2008 معرفی گردید و شهر بالدر ایالت كلرادو آمریكا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبكه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بكارگیری تكونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشتركین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . تكنولوژی هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید ، انتقال ، توزیع و استفاده از انرژی الكتریكی به همراه منافع اقتصادی و محیطی دارد كه 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 كند

مزایای شبكه های هوشمند

به طور خلاصه مزایای شبكه های هوشمند به شرح ذیل است :

– پیك سایی كه نتیجه اصلی بكارگیری شبكه هوشمند به همراه تكنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشتركین است .

– كاهش مصرف سوخت های فسیلی كه در نتیجه كاهش پیك و تلفات انرژی به همراه كاهش افت خطوط توزیع بدست می آید .

– كاهش در تعداد مشتركین كه خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی كردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری كردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است .

– كاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و كاهش در بار پیك بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند

– كاهش هزینه ها كه منتج از قطع و وصل از راه دورمشتركین می باشد

كاهش زمان خاموشی مشتركین

جلوگیری از قطع برق مشتركین، فاكتور اصلی رضایت مندی مشتركین است .شبكه توزیع هوشمند به سرعت وسایلی را كه احتمالاً موجب خطا در شبكه توزیع می شوند را شناسایی و از مدار خارج می كند و همچنین جریان نشتی را به سرعت مشخص می كند و مكانهایی كه نیاز به حضور نیرو جهت اصلاح شبكه را دارند به سرعت اعلام می كند. استفاده از نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری سریعاً مشتركین را كه خارج از سرویس هستند ،را مشخص می كند . فراهم نمودن چنین اطلاعاتی برای پرسنل اتفاقات كه در محل خاموشی هستند، بسیار ذی قیمت بوده و بازده عملكردرا بسیار بالا می برد .

شبكه های توزیع هوشمند با استفاده از راه حل های ذیل زمان خاموشی مشتركین را كاهش می دهند

 – تنظیم مجدد سیستم با كمك گرفتن از سوئیچ های اتوماتیك هوشمند كه 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

– كنترل از راه دور تولیدات پراكنده انرژی و تجمیع آنها جهت استفاده

– تشخیص از راه دور قطع و وصل شبكه

منافع شبكه توزیع هوشمند برای مشتركین

 با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر كه عموماً نیروی باد می باشد، مشتركین 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 كه این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشتركین 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 كمك می كنند، تا هر زمان كه برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی كه قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را كاهش دهند .

به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اكنون سیستمی طراحی شده است كه مصرف انرژی مشترك را بر اساس تنظیمات خود (كه توسط مشترك انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان كنترل می كند . این سیستم ها مشتركینی را كه نگران محیط زیست خود هستند قادر به كنترل منبع تولید انرژی می كند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده كنند كه آسیب كمتری به محیط زیست وارد می كند .

كاهش 2.5 درصدی در مصرف انرژی ، آزاد سازی گازco2 را به میزان یك میلیون تن كاهش میدهد.

كاهش هزینه Billing و هزینه سرویس دهی به مشتركین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیك كنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به كارائی مراكز Call center هستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند

كاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت كنتورها

– P كاهش در نیروی انسانی كه نیاز به قرائت دوره ای كنتورها بوده است .

كاهش تماسها باCall center یك 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 تكنیسین

تلفات خطوط انتقال و توزیع كه حاصل از امپدانس هادی ها و عملكرد شبكه كم بازده است كه در حال حاضر بین 8 تا14 درصد است، با كاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی كمترمی شود . شبكه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فركانس و توان راكتیو می سازد.

كاهش 20 درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید را500000 تن در سال كاهش می دهد .

شبكه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای كاهش تلفات سیستم استفاده می كند :

در مدار قرار دادن بانك های خازنی از راه دور برای كاهش جریان مورد نیاز برای توان راكتیو

اندازه گیری ضریب توان مشتركین در ترانس های توزیع

بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع

كنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراكنده(DG)

بهینه سازی سرمایه

شبكه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبكه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد كه قادر است تصمیم گیری اتوماتیك انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است كه دلایل آن عبارتند از :

اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع كابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع

تنظیم دینامیكی ترانس ها برای كمك به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه

افزایش عمر تجهیزات تولید كه از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می كند .

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

* كاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود 1200000 دلار در سال

* كاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود 30000000 دلار در سال

* كاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان 1000000 دلار در سال

پروژه پیشنهادی جهت اجرایSmart Grid

با توجه به بررسی های بعمل آمده توسط كارشناسان جهت پیاده سازی این شبكه ، فازبندی پروژه به شكل زیر پیشنهاد گردید :

فاز اول شامل نصب تجهیزات اولیه جهت تست موردی و ایجاد منطقه نمونه – فاز دوم توسعه فاز اول و شروع به كار سیستم

فاز اول

– نصب تجهیزات جهت منطقه نمونه شامل تعویض 15000 كنتور (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 كامل مصرف

فاز دوم

– نصب تجهیزات شبكه توزیع و انتقال باقیمانده ( 2 پست توزیع ، 20 فیدر و 35000 مشترك)

– نصب تجهیزات اتوماسیون در منازل

– فعال سازی پرتال جهت استفاده تمام مشتركین

– استفاده از تولیدات پراكنده شامل باد ، خورشید ، اتومبیلهای برقی و مدیریت آنها

ادامه مطلب