По оценкам, темпы роста мирового спроса на энергию составляют около 2,2 процента в год. Это означает, что текущее глобальное потребление энергии, превышающее 20 петаватт-часов, увеличится в 2030 году до 33 петаватт-часов. В то же время делается упор на еще более эффективное использование энергии, чем раньше.
Автомобиль в умной сети
1. Авто в умной сети
Другие прогнозы предсказывают, что к 2050 году транспорт будет потреблять более 10 процентов спроса на электроэнергию, в первую очередь из-за роста популярности электрических и гибридных автомобилей.
Если зарядкой аккумуляторов электромобилей управлять неправильно или вообще оставлять без присмотра, существует риск пиковых нагрузок, вызванных одновременной зарядкой слишком большого количества аккумуляторов. Необходимость в решениях, позволяющих заряжать автомобили в оптимальное время (1).
Классические энергосистемы ХХ века, в которых электроэнергия преимущественно вырабатывалась на центральных электростанциях и доставлялась потребителям по высоковольтным линиям электропередачи и средне- и низковольтным распределительным сетям, плохо справляются с требованиями нового времени. .
В последние годы мы также можем наблюдать бурное развитие распределенных систем АИИС, малых производителей энергии, которые могут делиться излишками с рынком. Возобновляемые источники электроэнергии играют значительную роль в распределенных системах .
Наблюдаемое пространство-время
Для преодоления этих проблем (2) требуется сеть с гибкой, «думающей» инфраструктурой, которая направляет энергию именно туда, где она нужна. Таким решением является интеллектуальная энергосеть — smart grid.
Проблемы, стоящие перед энергетическим рынком
2. Проблемы, стоящие перед энергетическим рынком
Как правило, интеллектуальная сеть представляет собой энергосистему, которая разумно интегрирует деятельность всех участников процессов производства, передачи, распределения и использования, чтобы обеспечивать электроэнергию экономичным, устойчивым и безопасным способом (3).
Его основная предпосылка – связь между всеми участниками энергетического рынка. Сеть объединяет электростанции , большие и малые, и потребителей энергии в одну структуру умного учета энергоресурсов. Он может существовать и функционировать благодаря двум элементам: автоматизации, построенной на передовых датчиках, и системе ИКТ.
Проще говоря: интеллектуальная сеть «знает», где и когда возникает наибольший спрос на энергию и наибольший ее запас, и может направить излишки энергии туда, где она нужнее всего. В результате такая сеть может повысить эффективность, надежность и безопасность цепочки энергоснабжения.
3. Интеллектуальная сеть
Три области интеллектуальных сетей, цели и вытекающие из них преимущества
4. Три области интеллектуальных сетей, цели и вытекающие из них выгоды
Умные сети позволяют дистанционно снимать показания счетчиков электроэнергии, наблюдать за приемом и состоянием сети, а также за профилем энергопотребления, выявлять нелегальное потребление энергии, вмешательство в работу счетчиков и потери энергии, дистанционно отключать/подключать получателя, переключать тарифы, архивирование и выставление счетов за прочитанные значения и другие действия (4).
Трудно точно определить спрос на электроэнергию, поэтому обычно система должна использовать так называемый горячий резерв. Использование распределенной генерации (см.: Глоссарий интеллектуальных сетей) в сочетании с автоматизированным учетом энергоресурсов позволяет значительно снизить потребность в поддержании больших резервов в полной готовности.
5. Умная сеть и счетчики
Основой сети интеллектуальных энергосистем является обширная система измерения, интеллектуальные измерения (5). В него входят телекоммуникационные системы, передающие данные измерений в точки принятия решений, и интеллектуальные информационные, алгоритмы прогнозирования и принятия решений.
Уже строятся первые пилотные установки «умных» систем учета, охватывающие отдельные города и коммуны. Благодаря им вы сможете ввести почасовую оплату для индивидуальных клиентов. Это значит, что в определенное время суток цена электроэнергии для такого одиночного потребителя будет ниже, поэтому стоит включать, например, стиральную машину.
По мнению некоторых ученых, например, группы исследователей из немецкого Института Макса Планка в Геттингене под руководством Марка Тимма, миллионы интеллектуальных счетчиков могут в будущем создать полностью автономную саморегулирующуюся сеть , децентрализованную, как Интернет, и безопасную, потому что устойчивая к атакам, которым подвергаются централизованные системы.