19-րդ դարի վերջից էլեկտրաէներգիայի բաշխման համակարգերը (հաճախ կոչվում են ցանցեր) եղել են աշխարհում էլեկտրաէներգիայի հիմնական աղբյուրը։Երբ այս ցանցերը ստեղծվում են, դրանք աշխատում են բավականին պարզ՝ արտադրում են էլեկտրաէներգիա և ուղարկում այն տներ, շենքեր և ցանկացած տեղ, որտեղ կա էլեկտրաէներգիայի կարիք:
Բայց քանի որ էլեկտրաէներգիայի պահանջարկը մեծանում է, անհրաժեշտ է ավելի արդյունավետ ցանց:Ժամանակակից «խելացի ցանց» էլեկտրաէներգիայի բաշխման համակարգերը, որոնք այժմ օգտագործվում են ամբողջ աշխարհում, ապավինում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներին՝ արդյունավետությունը օպտիմալացնելու համար:Այս փաստաթուղթը ուսումնասիրում է խելացի ցանցի սահմանումը և այն խելացի դարձնող հիմնական տեխնոլոգիաները:
Ինչ էխելացի ցանցային տեխնոլոգիա?
Խելացի ցանցը էլեկտրաէներգիայի բաշխման ենթակառուցվածք է, որն ապահովում է երկկողմանի հաղորդակցություն կոմունալ ծառայություններ մատուցողների և հաճախորդների միջև:Թվային տեխնոլոգիաները, որոնք թույլ են տալիս խելացի ցանցի տեխնոլոգիաները, ներառում են հոսանքի/հոսանքի սենսորներ, կառավարման սարքեր, տվյալների կենտրոններ և խելացի հաշվիչներ:
Որոշ խելացի ցանցեր ավելի խելացի են, քան մյուսները:Շատ երկրներ մեծ ջանքեր են կենտրոնացրել հնացած բաշխիչ ցանցերը խելացի ցանցերի վերածելու վրա, սակայն փոխակերպումը բարդ է և կպահանջի տարիներ կամ նույնիսկ տասնամյակներ:
Խելացի ցանցի տեխնոլոգիաների և խելացի ցանցի բաղադրիչների օրինակներ
Խելացի հաշվիչներ – Խելացի հաշվիչները խելացի ցանց կառուցելու առաջին քայլն են:Խելացի հաշվիչները սպառողներին և կոմունալ ծառայությունների արտադրողներին տրամադրում են օգտագործման կետի էներգիայի սպառման տվյալներ:Նրանք տրամադրում են էներգիայի սպառման և ծախսերի մասին տեղեկատվություն՝ օգտատերերին զգուշացնելու համար էներգիայի թափոնները նվազեցնելու և մատակարարներին օգնելու օպտիմալացնել բաշխման բեռները ցանցում:Խելացի հաշվիչներն ընդհանուր առմամբ բաղկացած են երեք հիմնական ենթահամակարգերից՝ էներգիայի սպառումը չափելու էներգահամակարգ, խելացի հաշվիչի ներսում տեխնոլոգիան կառավարելու համար միկրոկառավարիչ և էներգիայի սպառման/հրամանի տվյալներ ուղարկելու և ստանալու հաղորդակցման համակարգ:Բացի այդ, որոշ խելացի հաշվիչներ կարող են ունենալ պահեստային հզորություն (երբ բաշխման հիմնական գիծն անջատված է) և GSM մոդուլներ՝ անվտանգության նպատակներով հաշվիչի գտնվելու վայրը հստակեցնելու համար:
Վերջին տասնամյակում խելացի հաշվիչների համաշխարհային ներդրումները կրկնապատկվել են:2014 թվականին խելացի հաշվիչների համաշխարհային տարեկան ներդրումը կազմել է 11 միլիոն դոլար:Ըստ Statista-ի՝ խելացի հաշվիչների համաշխարհային ներդրումները մինչև 2019 թվականը կհասնեն 21 միլիոն դոլարի՝ հաշվի առնելով համակարգի արդյունավետության ձեռքբերումը խելացի հաշվիչների ներդրումից:
Խելացի բեռնվածքի կառավարման անջատիչներ և բաշխման բաշխիչ վահանակներ – Թեև խելացի հաշվիչները կարող են իրական ժամանակում տվյալներ տրամադրել կոմունալ ծառայություններ մատուցողներին, նրանք ավտոմատ կերպով չեն վերահսկում էներգիայի բաշխումը:Էլեկտրաէներգիայի բաշխումը առավելագույն օգտագործման ժամանակաշրջաններում կամ որոշակի տարածքներում օպտիմալացնելու համար էլեկտրական կոմունալ ծառայություններն օգտագործում են էներգիայի կառավարման սարքեր, ինչպիսիք են խելացի բեռնվածքի կառավարման անջատիչները և բաշխիչ վահանակները:Այս տեխնոլոգիան զգալի քանակությամբ էներգիա է խնայում` նվազեցնելով անհարկի բաշխումը կամ ավտոմատ կերպով կառավարելով բեռները, որոնք գերազանցել են իրենց օգտագործման թույլատրելի ժամկետները:Էլեկտրաէներգիայի բաշխումը առավելագույն օգտագործման ժամանակաշրջաններում կամ որոշակի տարածքներում օպտիմալացնելու համար էլեկտրական կոմունալ ծառայություններն օգտագործում են էներգիայի կառավարման սարքեր, ինչպիսիք են խելացի բեռնվածքի կառավարման անջատիչները և բաշխիչ վահանակները:Այս տեխնոլոգիան զգալի քանակությամբ էներգիա է խնայում` նվազեցնելով անհարկի բաշխումը կամ ավտոմատ կերպով կառավարելով բեռները, որոնք գերազանցել են իրենց օգտագործման թույլատրելի ժամկետները:
Օրինակ՝ Օհայո նահանգի Ուադսվորթ քաղաքն օգտագործում է էլեկտրական բաշխման համակարգ, որը կառուցվել է 1916 թվականին։Smart Load Control Switches(SLCS), համակարգային էլեկտրաէներգիայի օգտագործումը նվազեցնելու համար 5300 մեգավատ ժամով` տեղադրելով SLCS տներում օդորակիչի կոմպրեսորները էլեկտրաէներգիայի օգտագործման գագաթնակետին ժամանակաշրջանում գործարկելու համար:Էներգահամակարգի ավտոմատացում – Էներգահամակարգի ավտոմատացումը միացված է խելացի ցանցային տեխնոլոգիայի միջոցով՝ օգտագործելով ժամանակակից ՏՏ ենթակառուցվածքը՝ բաշխման շղթայի յուրաքանչյուր օղակը վերահսկելու համար:Օրինակ, ավտոմատացված էներգահամակարգերում օգտագործվում են տվյալների հավաքագրման խելացի համակարգեր (նման են խելացի հաշվիչներին), էներգիայի կառավարման համակարգեր (ինչպիսիք են խելացի բեռի կառավարման անջատիչները), վերլուծական գործիքներ, հաշվողական համակարգեր և էներգահամակարգի ալգորիթմներ:Այս հիմնական բաղադրիչների համադրությունը թույլ է տալիս ցանցին (կամ մի քանի ցանցերին) ինքնաբերաբար կարգավորել և օպտիմալացնել իրեն՝ անհրաժեշտ սահմանափակ մարդկային փոխազդեցությամբ:
Smart Grid-ի ներդրում
Երբ թվային, երկկողմանի կապի և ավտոմատացման տեխնոլոգիաները ներդրվեն խելացի ցանցում, մի շարք ենթակառուցվածքների փոփոխությունները առավելագույնի կհասցնեն ցանցի արդյունավետությունը:Smart Grid-ի ներդրումը հնարավորություն է տվել ենթակառուցվածքի հետևյալ փոփոխությունները.
1.Ապակենտրոնացված էներգիայի արտադրություն
Քանի որ խելացի ցանցը կարող է շարունակաբար վերահսկել և վերահսկել էներգիայի բաշխումը, այլևս մեկ մեծ էլեկտրակայանի կարիք չկա էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:Փոխարենը, էլեկտրաէներգիան կարող է արտադրվել բազմաթիվ ապակենտրոնացված էլեկտրակայանների կողմից, ինչպիսիք են հողմային տուրբինները, արևային տնտեսությունները, բնակելի ֆոտոգալվանային արևային վահանակները, փոքր հիդրոէլեկտրակայանները և այլն:
2.Կտրված շուկա
Խելացի ցանցի ենթակառուցվածքը նաև աջակցում է մի քանի ցանցերի միացմանը՝ որպես ավանդական կենտրոնացված համակարգերում էներգիայի խելամտորեն փոխանակման միջոց:Օրինակ, նախկինում քաղաքապետարաններն ունեին առանձին արտադրական օբյեկտներ, որոնք միացված չէին հարևան քաղաքապետարաններին:Խելացի ցանցի ենթակառուցվածքի ներդրմամբ քաղաքապետարանները կարող են նպաստել ընդհանուր արտադրական պլանին՝ էլեկտրաէներգիայի անջատման դեպքում արտադրության կախվածությունը վերացնելու համար:
3.Փոքր մասշտաբի փոխանցում
Ցանցի ամենամեծ էներգիայի թափոններից մեկը էներգիայի բաշխումն է մեծ հեռավորությունների վրա:Հաշվի առնելով, որ խելացի ցանցերը ապակենտրոնացնում են արտադրությունը և շուկաները, խելացի ցանցի ներսում բաշխման զուտ հեռավորությունը զգալիորեն կրճատվում է, այդպիսով նվազեցնելով բաշխման թափոնները:Պատկերացրեք, օրինակ, փոքր համայնքային արևային ֆերմա, որն ապահովում է համայնքի ցերեկային էլեկտրաէներգիայի կարիքների 100%-ը, ընդամենը 1 կմ հեռավորության վրա:Առանց տեղական արևային ֆերմայի համայնքին կարող է անհրաժեշտ լինել էլեկտրաէներգիա ստանալ 100 կիլոմետր հեռավորության վրա գտնվող ավելի մեծ էլեկտրակայանից:Հեռավոր էլեկտրակայաններից հաղորդման ընթացքում նկատվող էներգիայի կորուստները կարող են հարյուր անգամ ավելի մեծ լինել, քան տեղական արևային ֆերմաներից նկատվող հաղորդման կորուստները:
4.Երկկողմանի բաշխում
Տեղական արևային ֆերմաների դեպքում կարող է լինել մի իրավիճակ, երբ արևային ֆերմա կարող է արտադրել ավելի շատ էներգիա, քան սպառում է համայնքը, այդպիսով ստեղծելով էներգիայի ավելցուկ:Այդ ավելորդ էներգիան այնուհետև կարող է բաշխվել խելացի ցանցում՝ օգնելով նվազեցնել հեռավոր էլեկտրակայանների պահանջարկը:
Այս դեպքում էներգիան ցերեկային ժամերին արևային ֆերմայից հոսում է դեպի հիմնական ոչ համայնքային ցանց, սակայն երբ արևային ֆերմանն ակտիվ չէ, էներգիան հիմնական ցանցից հոսում է դեպի այդ համայնք:Այս երկկողմանի էներգիայի հոսքը կարող է վերահսկվել և օպտիմիզացվել էլեկտրաէներգիայի բաշխման ալգորիթմների միջոցով՝ ապահովելու, որ էներգիայի նվազագույն քանակությունը վատնվի ցանկացած պահի օգտագործման ընթացքում:
Խելացի ցանցի ենթակառուցվածքում, որն ունի երկկողմանի բաշխում և ապակենտրոնացված ցանցի սահմաններ, օգտվողները կարող են գործել որպես միկրոգեներատորներ:Օրինակ, անհատական տները կարող են համալրվել ինքնուրույն ֆոտոգալվանային արևային համակարգերով, որոնք օգտագործում են էլեկտրաէներգիա:Եթե բնակելի ՖՎ համակարգը արտադրում է ավելորդ էներգիա, ապա այդ էներգիան կարող է մատակարարվել ավելի մեծ ցանց՝ ավելի նվազեցնելով խոշոր կենտրոնացված էլեկտրակայանների կարիքը:
Smart Grid-ի կարևորությունը
Մակրոտնտեսական մակարդակում խելացի ցանցերը կարևոր նշանակություն ունեն էլեկտրաէներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար:Շատ տեղական կոմունալ ծառայություններ մատուցողներ և կառավարություններ առաջարկում են առատաձեռն և ագրեսիվ միջոցներ՝ մասնակցելու խելացի ցանցերի ընդունմանը, քանի որ դա ֆինանսական և էկոլոգիապես ձեռնտու է:Ընդունելով խելացի ցանց՝ էներգիայի արտադրությունը կարող է ապակենտրոնացվել՝ այդպիսով վերացնելով հոսանքազրկման վտանգը, նվազեցնելով էներգահամակարգի շահագործման ծախսերը և վերացնելով էներգիայի ավելորդ թափոնները:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-15-2023