شبكه های هوشمند توزیع برق(smart grid)

**Mehdi.Aref** · 3 اسفند، ۱۳۹۰

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

منبع :elecamp.org

Secret: · 3 اسفند، ۱۳۹۰

مرسی مهندس من میخواستم ببینم کسی در این مورد تا بحال کار کرده؟ چند روز پیش انجمن مهندسی برق غرب یه سمینار برگزار کرد و استادش پرفسور بیورانی از دانشگاه کردستان بود که ایشان تو دانشگاه موکوماتو(فکر کنم همین بود) هم درس میدن صحبتهاش بیشتر روی صرفه جویی انرژی و انرژی های نو بود و تنها چیزی که تو اون سمینار مفید بود این بود که یه کنجکاوی داد که یه مقدار در موردش تحقیق کنم و شاید روی یه پروژه به کمک یکی از دوستام که ایشون الکترونیک خوندن کار کنم برای همین اولش میخواستم ببینم بقیه چه مقدار اشنا هستن و آیا کسی روی پروژه مرتبط با این موضوع کرده؟

**سمندون** · 27 خرداد، ۱۳۹۱

[h=2]شبكه هوشمند برق[/h] شبكه هاي هوشمند توزيع نيرو، شبكه هاي به هم پيوسته دو سويه اي مي باشند كه در آن اطلاعات نقش بنيادي در فرايند توزيع انرژي ايفا مي نمايد. توزيع هوشمند نيرو سامانه هاي مبتني بر تركيب فناوري اطلاعات و ارتباطات با توانمندي هاي پردازشي رايانه ها و سيستم هاي الكتريكي مي باشد. ارتقا سيستم هاي كنوني سخت افزاري غير هوشمند به شبكه هاي دو سويه توزيع شده كارآمد و اقتصادي كه در آن بهره وري سرمايه گذاري هاي انجام شده در صنعت برق به طرز چشمگيري بالا مي رود، از اهداف اصلي هوشمند سازي شبكه مي باشد. بالا رفتن ضريب اطمينان و پايداري شبكه از اهداف ديگر

بكارگيري اين فناوري مي باشد. بطور خلاصه نيازمندي هاي زير لزوم تغييرات بنيادي را باعث گرديده است:

- شبكه توزيع خودبازياب ""Self Healing Grids

· شبكه اي با ضريب اطمينان بالا و داشتن امنيت ذاتي در كليه سطوح

· كنترل غير متمركز و فراگير با استفاده از گسترده از حسگرها و لوازم اندازه گيري

- شبكه توزيع نيروي برق كم هزينه " "Economical Grids

· استفاده بهينه از دارايي هاي با ارزش با بكارگيري مفهوم پاسخ به درخواست ""Demand Response

· توزيع غير سلسله مراتبي توليد نيروي برق و بهرگيري از توليد پراكنده نوعاً توسط مصرف كنندگان

· اتوماسيون گسترده و كاهش دخالت عامل انساني

- شبكه توزيع نيروي برق دوستدار محيط زيست

· تجميع و متنوع نمودن منابع انرژي

· مديريت آلاينده ها و دي اكسيد كربن

در سامانه توزيع هوشمند نيروي برق "Smart Grid" نه تنها داده ها به صورت دوسويه از شبكه به مشترك و بالعكس منتقل مي گردد، بلكه جريان انرژي نيز دو سويه مي گردد و شبكه مي تواند بالقوه متشكل از هزاران توليد كننده و فروشنده خرد برق "Electricity Retailer"باشد. اين فروشندگان از طريق منابع تجديدپذير انرژي "Reusable Energy Sources" (RES)مانند سلول هاي خورشيدي، گرماي زمين و يا از طريق ذخيره انرژي در ساعات و يا ايام كم بار (و البته ارزان) و فروش آن در ساعات پربار (و صد البته گران) وارد بازار خرده فروشي برق شوند. لذا در SG با دو شبكه جديد آشنا مي شويم:

· ريز شبكه توزيع برق "Micro grids"

· شركت توزيع برق مجازي"Virtual Utility" (و يا بازار مجازي برق) ""Virtual Electricity Market

بازار مجازي برق در واقع مفهومي مشابه مدل اينترنتي است كه در آن انرژي از هر منبعي صرفنظر از شيوه توليد، خواه ژنراتورهاي سنتي يا منابع تجديدپذير انرژي باشند، عرضه و در هر نقطه دلخواهي در شبكه به مصرف مي رسد. بديهي است تحقق چنين آرماني بدون بهره گيري از فناوري هاي پيشرفته اطلاعات و ارتباطات (ICT) ميسر نمي گردد.

نصب و راه اندازي سنسورهاي هوشمند بر روي تمام عناصر كليدي شبكه توزيع و برقراري شبكه ارتباط دو سويه، ادغام و هماهنگسازي سامانه AMI با ساير نرم افزارهاي كاربردي مركز (OfficeBack-end)، درگاه"Portal" خدمات رساني مشتركين (OfficeFront-end) و سامانه هاEnterprise Resource Planning و خدمات صوتي به مشتركين، نصب سيستم هاي نرم افزاري تشخيص خرابي بلادرنگ، تنظيم بار، قطع و وصل جريان برق بصورت انبوه در عين حال انتخابي، همسويي و ادغام با شبكه هاي كنترل بلادرنگ توزيع و فوق توزيع مانند SCADA و تبادل اطلاعات در راستاي تعامل كامل در شبكه از جمله فعاليت هاي اصلي جهت برپايي شبكه كامل توزيع هوشمند نيروي برق مي باشد. بكارگيري و خريد انرژي از توليدكنندگان خرد نوعاً مبتني بر انرژي هاي تجديد پذير و منابع ذخيره فراگير (مانند انرژي ذخيره شده در خودروهاي الكتريكي در ساعات اوج مصرف) و نيروگاه هاي تركيبي نيرو و گرماCombined Heat and Powerو برقراري ارتباط دو سويه داده اي و انرژي با اين توليد كنندگان از مصاديق ديگر شبكه هوشمند خواهد بود.

شكل 1- نمايي از يك شبكه توزيع نيروي هوشمند آينده

جدول زير مقايسه اي بين سيستم هاي سنتي و اهداف شبكه هاي هوشمند را نمايان مي سازد.

شكل 2- ساختار سلسله مراتبي شبكه هاي برق سنتي

شكل3- ساختار غير متمركز شبكه هاي توزيع هوشمند نيرو