شبكه هوشمند برق

 شبكه های هوشمند توزیع نیرو، شبكه های به هم پیوسته دو سویه ای می باشند كه در آن اطلاعات نقش بنیادی در فرایند توزیع انرژی ایفا می نماید.

توزیع هوشمند نیرو سامانه های مبتنی بر تركیب فناوری اطلاعات و ارتباطات با توانمندی های پردازشی رایانه ها و سیستم های الكتریكی می باشد. ارتقا سیستم های كنونی سخت افزاری غیر هوشمند به شبكه های دو سویه توزیع شده كارآمد و اقتصادی كه در آن بهره وری سرمایه گذاری های انجام شده در صنعت برق به طرز چشمگیری بالا می رود، از اهداف اصلی هوشمند سازی شبكه می باشد. بالا رفتن ضریب اطمینان و پایداری شبكه از اهداف دیگر

بكارگیری این فناوری می باشد. بطور خلاصه نیازمندی های زیر لزوم تغییرات بنیادی را باعث گردیده است:
 
- شبكه توزیع خودبازیاب ""Self Healing Grids
·   شبكه ای با ضریب اطمینان بالا و داشتن امنیت ذاتی در كلیه سطوح
·   كنترل غیر متمركز و فراگیر با استفاده از گسترده از حسگرها و لوازم اندازه گیری
 
- شبكه توزیع نیروی برق كم هزینه " "Economical Grids
·   استفاده بهینه از دارایی های با ارزش با بكارگیری مفهوم پاسخ به درخواست ""Demand Response
·   توزیع غیر سلسله مراتبی تولید نیروی برق و بهرگیری از تولید پراكنده نوعاً توسط مصرف كنندگان
·   اتوماسیون گسترده و كاهش دخالت عامل انسانی
 
- شبكه توزیع نیروی برق دوستدار محیط زیست
·   تجمیع و متنوع نمودن منابع انرژی
·   مدیریت آلاینده ها و دی اكسید كربن
 
در سامانه توزیع هوشمند نیروی برق "Smart Grid" نه تنها داده ها به صورت دوسویه از شبكه به مشترك و بالعكس منتقل می گردد، بلكه جریان انرژی نیز دو سویه می گردد و شبكه می تواند بالقوه متشكل از هزاران تولید كننده و فروشنده خرد برق "Electricity Retailer" باشد. این فروشندگان از طریق منابع تجدیدپذیر انرژی "Reusable Energy Sources" (RES) مانند سلول های خورشیدی، گرمای زمین و یا از طریق ذخیره انرژی در ساعات و یا ایام كم بار (و البته ارزان) و فروش آن در ساعات پربار (و صد البته گران) وارد بازار خرده فروشی برق شوند. لذا در SG با دو شبكه جدید آشنا می شویم:
·   ریز شبكه توزیع برق "Micro grids"
· شركت توزیع برق مجازی"Virtual Utility" (و یا بازار مجازی برق) ""Virtual Electricity Market 
بازار مجازی برق در واقع مفهومی مشابه مدل اینترنتی است كه در آن انرژی از هر منبعی صرفنظر از شیوه تولید، خواه ژنراتورهای سنتی یا منابع تجدیدپذیر انرژی باشند، عرضه و در هر نقطه دلخواهی در شبكه به مصرف می رسد. بدیهی است تحقق چنین آرمانی بدون بهره گیری از فناوری های پیشرفته اطلاعات و ارتباطات (ICT) میسر نمی گردد.

 

نصب و راه اندازی سنسورهای هوشمند بر روی تمام عناصر كلیدی شبكه توزیع و برقراری شبكه ارتباط دو سویه، ادغام و هماهنگسازی سامانه AMI با سایر نرم افزارهای كاربردی مركز (OfficeBack-end)، درگاه"Portal" خدمات رسانی مشتركین (OfficeFront-end) و سامانه هاEnterprise Resource Planning و خدمات صوتی به مشتركین، نصب سیستم های نرم افزاری تشخیص خرابی بلادرنگ، تنظیم بار، قطع و وصل جریان برق بصورت انبوه در عین حال انتخابی، همسویی و ادغام با شبكه های كنترل بلادرنگ توزیع و فوق توزیع مانند SCADA و تبادل اطلاعات در راستای تعامل كامل در شبكه از جمله فعالیت های اصلی جهت برپایی شبكه كامل توزیع هوشمند نیروی برق می باشد. بكارگیری و خرید انرژی از تولیدكنندگان خرد نوعاً مبتنی بر انرژی های تجدید پذیر و منابع ذخیره فراگیر (مانند انرژی ذخیره شده در خودروهای الكتریكی در ساعات اوج مصرف) و نیروگاه های تركیبی نیرو و گرماCombined Heat and Powerو برقراری ارتباط دو سویه داده ای و انرژی با این تولید كنندگان از مصادیق دیگر شبكه هوشمند خواهد بود.

 

 
شكل 1- نمایی از یك شبكه توزیع نیروی هوشمند آینده
 
 
جدول زیر مقایسه ای بین سیستم های سنتی و اهداف شبكه های هوشمند را نمایان می سازد.
 
شكل 2- ساختار سلسله مراتبی شبكه های برق سنتی
 
 
شكل3- ساختار غیر متمركز شبكه های توزیع هوشمند نیرو