Sedan slutet av 1800-talet har kraftdistributionssystem (ofta kallade nät) varit världens primära elkälla.När dessa nät skapas fungerar de helt enkelt – genererar el och skickar den till bostäder, byggnader och överallt där det finns behov av el.
Men i takt med att efterfrågan på el ökar behövs ett effektivare nät.Moderna "smarta nät" kraftdistributionssystem som nu används över hela världen är beroende av den senaste tekniken för att optimera effektiviteten.Den här artikeln utforskar definitionen av ett smart nät och nyckelteknologierna som gör det smart.
Vad ärsmart grid-teknik?
Ett smart nät är en kraftdistributionsinfrastruktur som tillhandahåller tvåvägskommunikation mellan elleverantörer och kunder.Digital teknik som möjliggör smarta elnätsteknologier inkluderar kraft/strömsensorer, kontrollenheter, datacenter och smarta mätare.
Vissa smarta nät är smartare än andra.Många länder har fokuserat mycket på att konvertera föråldrade distributionsnät till smarta nät, men omvandlingen är komplex och kommer att ta år eller till och med decennier.
Exempel på smart grid-teknik och smart grid-komponenter
Smarta mätare – Smarta mätare är det första steget i att bygga ett smart elnät.Smarta mätare tillhandahåller information om energiförbrukningen vid användningsstället till kunder och elproducenter.De tillhandahåller energiförbrukning och kostnadsinformation för att varna användarna för att minska energislöseri och hjälpa leverantörer att optimera distributionsbelastningar över nätet.Smarta mätare består i allmänhet av tre huvuddelsystem: ett kraftsystem för att mäta strömförbrukning, en mikrokontroller för att hantera tekniken inuti den smarta mätaren och ett kommunikationssystem för att skicka och ta emot energiförbrukning/kommandodata.Vissa smarta mätare kan dessutom ha reservkraft (när huvuddistributionsledningen är nere) och GSM-moduler för att lokalisera mätaren av säkerhetsskäl.
Globala investeringar i smarta mätare har fördubblats under det senaste decenniet.År 2014 var den globala årliga investeringen i smarta mätare 11 miljoner dollar.Enligt Statista når globala investeringar i smarta mätare upp till 21 miljoner dollar 2019, med hänsyn tagen till effektivitetsvinsterna i systemet med att implementera smarta mätare.
Smarta lastkontrollbrytare och distributionscentraler – Även om smarta mätare kan tillhandahålla realtidsdata till elleverantörer, styr de inte automatiskt distributionen av energi.För att optimera strömfördelningen under perioder med hög belastning eller till specifika områden, använder elbolag strömhanteringsanordningar som intelligenta lastkontrollbrytare och växlar.Denna teknik sparar betydande mängder energi genom att minska onödig distribution eller automatiskt hantera laster som har överskridit sina tillåtna användningstidsgränser.För att optimera strömfördelningen under perioder med hög belastning eller till specifika områden, använder elbolag strömhanteringsanordningar som intelligenta lastkontrollbrytare och växlar.Denna teknik sparar betydande mängder energi genom att minska onödig distribution eller automatiskt hantera laster som har överskridit sina tillåtna användningstidsgränser.
Till exempel använder staden Wadsworth, Ohio, ett elektriskt distributionssystem byggt 1916. Staden Wadsworth har samarbetat med Itron, en tillverkare avSmarta belastningskontrollbrytare(SLCS), för att minska systemets elanvändning med 5 300 megawattimmar genom att installera SLCS i hemmen för att cykla luftkonditioneringskompressorer under perioder med hög elanvändning.Power System Automation – Power System Automation möjliggörs av smart grid-teknik, med hjälp av den senaste IT-infrastrukturen för att kontrollera varje länk i distributionskedjan.Till exempel använder automatiserade kraftsystem intelligenta datainsamlingssystem (liknande de för smarta mätare), effektkontrollsystem (som smarta lastkontrollomkopplare), analytiska verktyg, datorsystem och kraftsystemalgoritmer.Kombinationen av dessa nyckelkomponenter tillåter rutnätet (eller flera rutnät) att automatiskt justera och optimera sig själv med begränsad mänsklig interaktion som krävs.
Smart Grid-implementering
När digitala, tvåvägskommunikations- och automationstekniker implementeras i det smarta nätet, kommer ett antal infrastrukturförändringar att maximera nätets effektivitet.Implementeringen av Smart Grid har möjliggjort följande infrastrukturförändringar:
1.Decentraliserad energiproduktion
Eftersom det smarta nätet kontinuerligt kan övervaka och styra energidistributionen finns det inte längre ett behov av ett enda stort kraftverk för att generera el.Istället kan el produceras av många decentraliserade kraftverk, såsom vindkraftverk, solgårdar, solcellspaneler för bostäder, små vattenkraftsdammar, etc.
2.Fragmenterad marknad
Infrastrukturen för smarta nät stöder också anslutningen av flera nät som ett sätt att intelligent dela energi över traditionella centraliserade system.Till exempel hade kommuner tidigare separata produktionsanläggningar som inte var anslutna till grannkommuner.Med implementeringen av en smart grid-infrastruktur kan kommuner bidra till en gemensam produktionsplan för att eliminera produktionsberoende vid strömavbrott.
3.Småskalig överföring
Ett av de största energislöserierna i nätet är distributionen av energi över långa avstånd.Med tanke på att smarta nät decentraliserar produktion och marknader, minskar nettodistributionsavståndet inom ett smart nät avsevärt, vilket minskar distributionsslöseriet.Föreställ dig till exempel en liten kommunal solgård som genererar 100 % av samhällets behov av el på dagtid, bara 1 km bort.Utan en lokal solgård kan samhället behöva få ström från ett större kraftverk 100 kilometer bort.De energiförluster som observeras vid överföring från avlägsna kraftverk kan vara hundra gånger större än överföringsförlusterna från lokala solgårdar.
4.Tvåvägsdistribution
När det gäller lokala solgårdar kan det finnas en situation där solenergigården kan generera mer energi än vad samhället förbrukar, vilket skapar ett energiöverskott.Denna överskottsenergi kan sedan distribueras till det smarta nätet, vilket bidrar till att minska efterfrågan från avlägsna kraftverk.
I det här fallet strömmar energi från solkraftsanläggningen till huvudnätet utanför samhället under dagtid, men när solenergiparken är inaktiv strömmar energi från huvudnätet till det samhället.Detta dubbelriktade energiflöde kan övervakas och optimeras med kraftdistributionsalgoritmer för att säkerställa att minsta mängd energi slösas bort när som helst under användning.
I en smart nätinfrastruktur med dubbelriktad distribution och decentraliserade nätgränser kan användare agera som mikrogeneratorer.Till exempel kan enskilda hem utrustas med fristående solcellssystem som genererar el när de används.Om solcellssystemet för bostäder genererar överskottsenergi kan denna energi levereras till det större nätet, vilket ytterligare minskar behovet av stora centraliserade kraftverk.
Vikten av Smart Grid
På makroekonomisk nivå är smarta nät avgörande för att minska elförbrukningen.Många lokala elleverantörer och regeringar erbjuder generösa och aggressiva åtgärder för att delta i införandet av smarta nät eftersom det är ekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt.Genom att anta ett smart elnät kan energiproduktionen decentraliseras, vilket eliminerar risken för strömavbrott, minskar driftkostnaderna för kraftsystemet och eliminerar onödigt energislöseri.
Posttid: Mar-15-2023