چقدر با شبکه برق هوشمند آشنا هستیم؟

شبکه هوشمند (Smart Grid)

با ایجاد یک "شبکه برق هوشمند" چگونه می توانیم انرژی را در مقیاس ملی و کشوری بهینه تر مصرف کنیم؟

یک شبکه برق هوشمند(Smart Grid) متکی بر اطلاعات و نه فقط اینکه چه مقدار برق تولید می گردد بوده و همچنین بر میزان تقاضا در نقطه به نقطه شبکه متمرکز است.

به منظور بهبود ثبات و پایداری و بازگرداندن نظم به سیتم شبکه برق سراسری، شبکه هوشمند روز به روز در حال پیشرفت از نقطه نظر تکنولوژی و کنترل های هوشمند است که باید برای هر کشوری و از جمله ایران جزء اولویت های مهم و اساسی به دلیل ماهیت زیرساختی آن باشد که پیاده سازی این فناوری منجر به توسعه و صرفه جویی در منابع عظیم کشور خواهد شد.

این شبکه برق هوشمند به سادگی رایانه های با تکنولوژی بالا و ارتباطات دو سویه با سیستم شبکه سراسری را بکار می گیرد و امید است که پاسخگوی نیازها و میزان تقاضای انرژی موجود در قرن بیست و یکم شهروندان باشد و این نکته مهم که در نهایت با برنامه ریزی از پیش تعیین شده در کاهش انتشار کربن، به حفظ محیط زیست و در نهایت سلامتی شهروندان جامعه کمک شایانی خواهد نمود.

با رجوع به گذشته، مشخص است که کشور ما نیز مانند بسیاری از دیگر کشورهای جهان، با سوخت های فسیلی برق دار می شود. سوخت هایی مانند: زغال سنگ، گاز و نفت. به هر حال، اخیراً شاهد ظهور انرژی های تجدیدپذیر در غالب ترکیبی از انرژی ها هستیم. عدم استفاده از منابع تولید پراکنده در مصارف خانگی، اداری و … و متکی بودن صرف به نیروگاه های فسیلی موجود باعث فشار بر شبکه برق سراسری می گردد.

به همین دلیل است که در عصر کنونی برای پیشگیری از قوع این حالت، هر خانه یا ساختمانی که تصمیم می گیرد تا از انرژی های تجدیدپذیر که اغلب انرژی خورشیدی می باشد استفاده نماید مجبور خواهد بود تا این ظرفیت تولید شده را با شبکه سراسری تجمیع نماید تا از مزایای فراوان این کار هم مصرف کننده و هم سازمان های دولتی ذیربط و دست اندر کار و در نهایت جامعه بهره مند گردند.

تصور کنید که روزی فرا برسد که اکثریت شهروندان جامعه ما با فرهنگ سازی لازم به این نتیجه برسند که از منابع تجدیدپذیر که هر کدام می تواند نیروگاه برق کوچکی به حساب بیاید استفاده کنند. این شبکه با شبکه برق موجود که تنها از چند نیروگاه خیلی بزرگ تشکیل شده است بسیار متفاوت است ولی در هر نقطه ای و با کمترین زمان و فاصله در دسترس است.

تعریف هوشمندی(Smart) در شبکه هوشمند(Smart Grid)

شبکه هوشمند، و دستگاههای اندازه گیری هوشمند یا همان کنتورهای هوشمند(Smart Meter)، به مصرف کننده اجازه می دهند تا مصرف انرژی الکتریکی را با ایجاد یک سیتسم و تأسیسات برق با تولید کربن پایین تر، بهینه تر و قابل اطمینان تر، خیلی بیشتر و بهتر از قبل مدیریت نمایند.

شبکه هوشمند بر نکات زیر تمرکز دارد:

• کمک به نیروگاه های تولید برق با امکان کنترل لوازم خانگی هوشمند برای کاهش میزان پیک مصرف توسط شبکه برق هوشمند
• کاهش تلفات برق توسط ارسال اطلاعات و گزارش مصرف به صورت آنی و در لحظه به شبکه هوشمند
• افزایش تعداد لوازم برقی هوشمند برای کاهش مصرف برق
• هشدارهای اولیه و پیشگیرانه برای قطعی برق(خاموشی) و سیستم های برق رسان سریع

ارتباط دو سویه (two-way dialog)

یکی از مزایای اصلی که شبکه هوشمند برای سیستم شبکه برق سراسری دارد ایجاد سیستم ارتباط دو سویه دیجیتال(two-way digital dialog system) می باشد. این سیستم، هوشمندی، کنترل و اتوماسیون را برای شبکه برق به ارمغان می آورد. این سیستم نه تنها امکان انتقال برق از شبکه به خانه بلکه ارتباط بالعکس و یکپارچه سازی شبکه ارتباطی هوشمند را نیز فراهم می آورد.

بنابراین برخلاف شبکه سراسری حاضر، که فقط امکان انتقال برق از شبکه به خانه را فراهم می آورد، سیستم ارتباط دو سویه که بخشی از شبکه هوشمند می باشد امکان ارسال اطلاعات مصرف لحظه به لحظه انرژی از منازل و ساختمان ها به تأمین کننده انرژی(شرکت های توزیع) را فراهم می آورد. این سیستم اجازه قرائت فوری مقدار اندازه گیری شده توسط کنتورهای هوشمند را می دهد و بنابراین مصرف واقعی بدون نیاز به فرستادن شخصی برای قرائت کنتور(مأمور برق) قابل محاسبه خواهد بود.

این سیستم دو سویه امکان اطلاع بیشتر و بهتر مشتریان و شهروندان از میزان مصرف انرژی خویش و کمک به کاهش میزان تقاضا در اوج مصرف و بنابراین کاهش انتشار کربن در شبکه را فراهم می سازد.

کنترل در لحظه(Real time control)

از طریق بکارگیری فناوری ارتباطات دیجیتال که شبکه هوشمند استفاده می نماید، کنترل به موقع و در لحظه می تواند پیاده سازی گردد. هم شرکت های توزیع برق و هم مشترکین آنها، قادر به دیدن و نظارت بر مصرف برق هستند. کنترل به موقع، قابلیت اطمینان، بهره وری و سرعت شبکه را افزایش می دهد. همچنین برای تعرفه های زمان استفاده، که کمک می کند به جا به جایی زمان تقاضا و در نتیجه کاهش میزان مصرف در زمان پیک و اوج بار و با پراکنده نمودن استفاده از برق در طول شبانه روز، دیگر نیازی به احداث نیروگاههای بزرگ و پر هزینه برای تولید انرژی با توجه به پیک بار نخواهد بود.

امکان شناسائی خودکار برخی مشکلات در شبکه

در حال حاضر، به محضی که ناحیه ای بی برق می شود، شبکه تنها زمانی مطلع می شود که یک مشترک از بی برقی شکایت کند. در نتیجه این روند کند منجر به فرآیند طولانی تعمیرات، به ویژه اگر که مشکل در نیمه شب اتفاق بیفتد و هیچکس با اداره برق تا صبح تماس نگیرد خواهد شد.

با پیدایش شبکه هوشمند، زمانی که یک ناحیه تحت تأثیر حوادث پیش بینی نشده که موجب بی برقی آن می گردد قرار می گیرد، جریان برق به طور خودکار از طریق یک مسیر جایگزین سریعاً به سمت ناحیه بی برق برای حصول اطمینان از عدم هیچ گونه تأثیر سوء بر مشترک هدایت می گردد. این توانایی خود ترمیمی(Self-healing power) شبکه هوشمند، امکان تعمیرات سریع و داشتن قابلیت اطمینان و بهره وری بیشتر را به شبکه برق می دهد.

یکپارچه سازی بهتر انرژی های تجدیدپذیر در استفاده ترکیبی از انرژی ها

از سال 2006 میزان برق تولیدی از منابع انرژی تجدیدپذیر بیش از دو برابر شده است. این موضوع، مزارع بادی وسیع که در اطراف برخی کشورهای دارای دریا و ساحل هستند و نیز استفاده های انفرادی از صفحات خورشیدی بر روی بام منازل توسط شهروندان را شامل می شود. این موضوع، منجر به ترکیب انرژی بسیار پیچیده تری نسبت به گذشته با توجه به این تنوع روش های تولید انرژی که اکنون تأثیر و سهم زیادی در انرژی تولیدی ما دارد شده است.

شبکه هوشمند به شرکت های تأمین کننده انرژی و شرکت های توزیع امکان تولید به موقع نسبت به درخواست به موقع و در لحظه را می دهد. اگر مسئله یا مشکلی در جایی اتفاق بیفتد یا شکایتی از سوی مشترکین بابت کمبود باشد یک نیروگاه گازی می تواند برای کمک به پر شدن خلأ موجود وارد مدار شود.

خوشبختانه در آینده امکان ذخیره سازی انرژی در زمان کاهش تقاضا میسر خواهد بود و این موضوع می تواند برای کمک به تعادل میان عرضه و تقاضا مورد استفاده قرار گیرد.

استفاده از برق در نزدیک ترین نقطه

یکی از ویژگی های بارز شبکه هوشمند، تخصیص هوشمندانه برق(Intelligent allocation of electricity) می باشد. این بدان معناست که اگر شما نیاز به برق و مثلاً روشنایی داشته باشید، برق مورد نیاز از نزدیک ترین منبع ممکن خواهد آمد. شبکه حاضر مشکلات انتقال برق عدیده ای دارد که می تواند منجر به تلفات برق به دلیل مسافتی که برق باید از تعداد انگشت شمار نیروگاههای سوخت فسیلی متمرکز تا منازل و ساختمان ها طی نماید گردد.

به هر حال، با شبکه هوشمند و تخصیص و یکپارچه سازی میلیون ها نیروگاه برق کوچک مانند توربین های بادی و صفحات خورشیدی ساختمان ها و منازل، برق می تواند خیلی نزدیک تر به خانه شما مورد استفاده و بهره برداری قرار گیرد. بنابراین، تلفات ناشی از انتقال در مسافت های طولانی را کاهش می دهد.

هوش توزیع یا توزیع هوشمند(Distribution intelligence)

تصور کنید که تمام کشور رأس ساعت 6 بعد از ظهر از سر کار بر می گردند و کتری برقی، تلویزیون یا هر وسیله برقی دیگری را روشن می کنند.

شبکه هوشمند از توزیع هوشمند یا هوش توزیع شده (Distributed intelligence) که امکان تشخیص رخدادهای روزانه را فراهم می آورد استفاده می کند. این ویژگی شبکه را قادر می سازد تا با ایجاد تأخیرهای بسیار جزئی در تحویل برق، فشار وارد بر سیستم را مهار و افزایش ناگهانی در تقاضا را کاهش دهد.

داده ها و اطلاعات در نقاطی که برق مصرف می شوند مدیریت و رصد می شوند و در نهایت شبکه هوشمند برق، می تواند با آنالیز این داده ها، تصمیمات به موقعی برای توزیع مناسب برق داشته باشد. این توزیع هوشمند، میزان فشار وارده بر شبکه برق را علاوه بر اینکه مزایای دیگر شبکه هوشمند را دو چندان می نماید کاهش خواهد داد.

مراکز عملیاتی و انعطاف پذیری

فرآیند کاری دریافت برق از شبکه به جایی که مورد نیاز است نسبتاً ساده است. لوازم و تجهیزات برقی در هر کشوری هر تعدادی که باشد نیاز به تعدادی کابل برای برقرسانی به آنها می باشد. به هر حال، با توجه به افزایش نیاز به برق، کابل های بیشتری که ممکن است نیاز باشد در فواصل طولانی تا کیلومترها و در نقاطی حتی از روی هم عبور نمایند باید کشیده شوند.

این موضوع اغلب باعث ایجاد نوسانات مخرب درون شبکه می شود که منجر به قطع برق و عرضه ناپایدار آن می شود. به هر حال، شبکه هوشمند، مراکز اپراتوری جدیدی را تعریف می نماید که اطلاعات را در لحظه برای کمک به تبدیل بهینه شبکه برق موجود به یک سیستم سازماندهی شده دریافت می نماید و به طور مؤثری مجال قطعی برق و خطا در شبکه را کاهش می دهد.

شبکه هوشمند توزیع برق با فناوری بسیار بالا، از طریق به کارگیری پروتکل های امنیتی بسیار قابل اطمینان، قادر به مقاومت در برابر حملات و بلایای طبیعی خواهد بود.

منبع: https://www.thegreenage.co.uk

دپارتمان تأسیسات الکتریکی سامانه جامع صنعت ساختمان – کارگشا

سایر مطالب منتخب در حوزه مدیریت و اندازه گیری مصرف و تکنولوژی روز را دنبال و ما را با نظرات ارزشمند خویش همراهی نمایید.