Понятие Smart grid — так называемых интеллектуальных электросетей — включает в себя быстрорастущий комплекс технологий, технологических процессов, устройств и приложений, призванных создать электронные коммуникации нового поколения. Необходимость в замене традиционных электросетей возникла в связи со стремительным ростом мирового энергопотребления: статистические прогнозы предупреждают о 75-процентном увеличении спроса уже к 2030 году. В концепции Smart grid также учтены последние наработки в области беспроводного обмена информацией. Технология способна решить такие проблемы, как доступность энергии, эффективное ее использование и не достаток информации по ее потреблению. В коммуникации нового поколения будут интегрированы возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер.

Какие изменения предлагает технология Smart Grid

Smart Grid — это эволюционное, а не революционное развитие коммуникаций. Чтобы понять какие изменения предлагает нам новая технология, необходимо рассмотреть основные параметры существующих сетей. Традиционным энергосистемам уже, без малого, 125 лет и в их работе можно выделить несколько основных этапов:

• Производство. Создание электронов, главного компонента электричества.
• Передача. Передача электроэнергии по высоковольтным линиям электропередач.
• Распределение. На данном этапе локальные трансформаторы снижают напряжение до потребительских 220 В или 110 В.
• Сбыт. Контроль общего объема энергопотребления для конкретного домохозяйства. Учет ведется с помощью домашних счетчиков. По результатам мониторинга, коммунальные компании выписывают счета абонентам.
• Потребление. Использование приведенной в соответствующий формат энергии конечным потребителем. Smart grid вносит изменения в некоторые, либо во все этапы данной экосистемы. Некоторые изменения сфокусированы больше на работу коммунальных компаний, а некоторые, наоборот, адресованы по большей части потребителям.

В общем смысле Smart grid предоставляет значительно больше актуальной информации по энергопотреблению для пользователей и позволяет коммунальным компаниям вести мониторинг всех процессов в режиме реального времени. Новаторство стало возможным благодаря интеллектуальным счетчикам, обрабатывающим и отсылающим данные каждые несколько часов (либо чаще). Таким образом, с помощью Smart grid планируется повысить общую энергоэффективность, сбалансировать нагрузки на инфраструктуру и предложить абонентам более выгодные и гибкие тарифы (к примеру, в зависимости от времени суток, времени года и пиков потребления).

Практическое внедрение технологии

Развертывание Smart grid уже началось во многих странах мира. Среди регионов с наиболее заметным проникновением интеллектуальных сетей можно отметить:

Торонто (Канада). Онтарио стала первой провинцией в Канаде, применившей новый подход к ценообразованию тарифов на коммунальные услуги. Цены задаются с учетом текущей нагрузки и меняются в течение дня. Таким образом, перегрузки пикового энергопотребления частично распределяются по другим временным отрезкам. Все это стало доступно, благодаря полной модернизации инфраструктуры интеллектуальными счетчиками.

Техас (США). Почти 100-процентная модернизация инфраструктуры интеллектуальными счетчиками. Автоматизированные системы и специальное ПО позволяет абонентам следить за своим энергопотребления прямо на вебсайтах коммунальных компаний.

Скандинавия. Один из наиболее успешных примеров внедрения Smart grid — полное проникновение технологии в Швеции и Финляндии. Модернизирована вся инфраструктура, интеллектуальные счетчики стоят в каждом доме.

В то время как США наиболее интенсивно финансируют разработки технологий Smart Grid и варианты их рыночной реализации, другие страны (Австралия, Новая Зеландия, Германия, Испания, Великобритания, Франция и др.) прилагают серьезные усилия по реализации этих программ. В то время как Япония и Южная Корея вкладывают уже достаточно серьезные суммы в развитие Smart Grid, Китай только планирует свои шаги в этой области, готовясь стать крупнейшим инвестором. Азия и Латинская Америка считаются самыми быстроразвивающимися рынками. К примеру, внедрение интеллектуальных счетчиков в Индии и Бразилии идет весьма высокими темпами.

Где Smart Grid может или должна использоваться

В зависимости от того с кем вы говорите о Smart Grid, от того какова его роль в экосистеме Smart Grid, вы получите совершенно разные ответы на вопрос в каком направлении интеллектуальные сети должны развиваться для достижения наибольшего успеха. Стоит учитывать, что существует не только большое количество ключевых этапов в процессе использования электроэнергии (на которые Smart Grid влияет самым прямым образом), но и большое количество заинтересованных сторон, с разными ожиданиями и потребностями. Это энергетические компании, вырабатывающие и передающие электроэнергию, компании производящие оборудование, программное обеспечение и другие компоненты, используемые Smart Grid и ее потребителями.

Для примера, приведем мнение по данному вопросу вице-президента и со-основателя платформы управления потреблением электроэнергии, основывающейся на технологии облачных вычислений EcoFactor:

1. Обмен данными между потребителями электричества и энергетическими компаниями. Если будет доступно больше информации об использовании, станет возможным более точное прогнозирование, что позволит серьезно повысить энергоэффективность.
2. Хранение электроэнергии. В периоды низкого спроса, должна быть возможность хранить избыток электроэнергии, который в дальнейшем сможет быть использован в пиковые периоды. Пример хранения электричества в небольших объемах — электромобиль.
3. Автоматизация энергоэффективности для потребителей. Домовладельцы зачастую не желают тратить время и деньги, чтобы сделать свое окружение (дома, автомобили, офисы и т. д.) более энергоэффективным. Для уменьшения нагрузки на сеть и снижения энергопотребления, необходимо больше автоматических сервисов, которые сделают «выбор» электроэнергии более интеллектуальным.
4. Необходимо удовлетворять потребности рынка частным сектором, полагаясь не только на государственное финансирование. Частные компании должны заниматься разработкой продуктов и услуг, удовлетворяющих растущие запросы потребителей в этой области.

Вне зависимости от источников инноваций, продуктов и услуг, инфраструктура Smart Grid будет обслуживать потребителей электроэнергии, генерирующие и передающие компании, используя передовые информационные технологии в ранее «немой» электросети. Делая акцент на поиске, сборе, анализе и предоставлении информации, передающейся в обоих направления между потребителями и производителями электроэнергии, потенциал сохранения электроэнергии и совершенствование текущей модели потребления электроэнергии сможет удовлетворить всех.

Управление потоками данных меняет энергетику.

Smart Grid на DistribuTECH
Одной из наиболее очевидных тенденций в области технологии Smart Grid на недавней выставке-конференции DistribuTECH был рост вовлеченности аналитических алгоритмов и инструментов управления большими потоками данных в сфере распределения энергии. В этом году, как ожидается, подобного рода инструменты станут более широко применяться для сокращения потребления электричества, снижения затрат и стимулирования применения возобновляемых энергоресурсов. Вот основные тенденции по применению аналитических алгоритмов и инструментов управления большими потоками данных в области производства и потребления энергии:

1. Данные о погоде
Непрерывный мониторинг постоянно меняющихся метеоусловий на микро- и макроуровне может помочь коммунальным предприятиям, домовладельцам и непосредственным потребителям электричества оптимизировать потребление энергии и повысить энергоэффективность. Стартапы наподобие EnergyHub, EcoFactor, Opower и Tendril уже используют данные о погоде для анализа энергопотребления. IBM продала метеосервис Deep Thunder коммунальщикам, которые используют его для оптимизации генерации и распределения энергии.

2. Данные с мобильных телефонов
Сотовые телефоны в наших карманах являются своеобразными датчиками, способными постоянно направлять поток информации в систему облачных вычислений. Компании могли бы в один прекрасный день использовать эти данные для создания более энергоэффективных и качественных продуктов. Сотрудники стартапа Jana осуществляют научно-исследовательские проекты в развивающихся странах при помощи данных с мобильных телефонов. Они используют информацию для работы с неправительственными организациями в области повышения уровня энергетической инфраструктуры и ресурсосбережения.

3. Данные с термостатов
Один из самых популярных направлений на DistribuTECH в этом году были интеллектуальные термостаты, продажи которых сейчас набирают обороты. Компании могут группировать информацию с термостатов в базах данных, что может быть использовано для повышения энергоэффективности.
К слову, используя информацию со 100 тысяч связанных в сеть термостатов, специалисты EnergyHub получили интересные статистические данные. Оказалось, что как люди в холодных климатических зонах используют более низкое заданное значение температуры для термостата, чем домохозяйства в более теплых странах.

4. Hadoop и базы данных энергии
Набор утилит, библиотек и программный каркас для разработки и выполнения распределённых программ с открытым исходным кодом под названием Hadoop - хорошо известный в компьютерном мире инструмент управления базами данных. Но область его применения в энергетике и на коммунальных предприятиях пока еще остается слишком узкой. Однако, в свете роста объема потока данных из интеллектуальных сетей (Smart Grid), некоторые компании берут Hadoop на вооружение.

5. Данные о чистой энергетике
Одна из главных целей технологии Smart Grid заключается в стимулировании применения возобновляемых источников энергии, которые являются гораздо менее надежными, чем ископаемое топливо. Ведь солнце не светит, а ветер не дует в режиме 24/7. Анализ данных коммунальных предприятий по потреблению энергии поможет сделать чистую энергетику более устойчивой и стабильной. Возможность более точно предсказывать состояние окружающей среды, а также точнее оценивать спрос со стороны потребителей энергии позволит вывести чистую энергетику на новый уровень.

6. Данные с электромобилей
Электромобили будут по определению связанны с глобально сетью. С помощью информационных технологий можно отслеживать уровень заряда аккумуляторов транспортного средства и его местоположение. Коммунальщики будут внимательно отслеживать привычки электромобилистов, для того чтобы убедиться, что сеть не перегружена.

7. Датчики на линии электропередач
Это одно из наиболее очевидных решений. Подобные сенсоры помогут сотрудникам энергосетей быстрее локализовать обрывы на линии. Компания Vaisala разработала специальные сенсоры для слежения за погодными условиями вдоль линий электропередачи. Датчики способны фиксировать молний, сильный ветер, а также проводить обледенения на предмет обрыва на линии. Результаты мониторинга погодных условий можно использовать в качестве мотивации для реализации новых проектов в сфере альтернативной энергетики: анализ потоков ветра позволит понять, где лучше всего строить ВЭС. Причем в данном случае электростанция будет находиться в непосредственной близости от линии электропередач, что позволит снизить издержки на развитие инфраструктуры.

8. Данных о недвижимости
Стартапы вроде First Fuel Software могут использовать потоки информации, чтобы сделать очень точную оценку в рамках конкретного здания и определить способы снижения энергопотребления — без каких-либо дополнительных аппаратных средств или программного обеспечения. Такие факторы, как погода в регионе, демография и данные об энергопотреблении здания за прошлые годы могут быть использована для создания точного прогноза.

9. Переменное ценообразование
В один прекрасный день, когда электричество будет продаваться по всему миру по разным ценам в зависимости от спроса и предложения, использование массивных баз данных станет насущной необходимостью. Переменное ценообразование уже применяется в некоторых регионах планеты, но если оно когда-либо станет повсеместным, это поможет обуздать энергопотребление путем введения более высоких цен на электричества в часы пик.

5 удивительных проектов в сфере Smart Grid

Все мы являемся свидетелями следующего этапа развития технологии Smart Grid. Коммунальные предприятия стараются разнообразить свои услуги передовыми наработками. Представляем вашему вниманию пять новых интересных проектов в области интеллектуальных сетей:

Austin Energy и система VYCON
Вместо традиционных аккумуляторных батарей на основе систем бесперебойного питания (ИБП) компания Austin Energy выбрала для нового центра управления гибридную систему накопления энергии на базе маховиков VYCON. По словам представителей компании из Лос-Анджелеса, технология VYCON позволяет добиться повышения надежности резервного питания. «ИБП-системы с маховиковым накопителем энергии быстро становятся стандартом де-факто при создании систем стабильного электропитания, когда надежность является ключевой проблемой», — сказал Данн МакКереган, вице-президент по продажам и маркетингу VYCON. — «Этот факт, в сочетании с экологическими преимуществами нашей продукции, делает выбор беспроигрышным». Центр управления энергоснабжением площадью 17 651 м2 при помощи продукции VYCON успешно стабилизирует уровень нагрузки на сеть.

4 поселка на Аляске, где применяется технология SGS
Первая практическая реализация технологии Smart Grid as a Service (SGS), разработанной специалистами компании Science Applications International Corporation (SAIC), состоялась 12 декабря прошлого года. Intelligent Energy Systems наняла SAIC для реализации платформы управления энергопотреблением в четырех поселках на Аляске. SGS дает ряд преимуществ по сравнению с аналогами: возможность мгновенного доступа к показаниям интеллектуальных счетчиков, повышение операционной эффективности, снижение расходов на электроэнергию и упрощение контроля энергоснабжением отдаленных регионов.

Проект Hawaiian Electric и Honeywell
Гавайская электрическая компания Hawaiian Electric Co. из Гонолулу объединила усилия с компанией Honeywell в рамках двухлетнего пилотного проекта, чтобы продемонстрировать, как технологии реагирования на спрос может помочь интегрировать источники непостоянной возобновляемой энергии в электросети. Работая с коммерческими и промышленными потребителями, Hawaiian Electric будет проводить проверку системы «быстрого реагирования на спрос» (Fast DR), которая предоставляет коммунальщикам инструменты для сокращения объема спроса на электроэнергию в течение 10 минут после поступления уведомления о дисбалансе между спросом и предложением. Потребители получают стимул к участию в программе Fast DR в виде кредита на дополнительное энергоснабжение. Honeywell уже добавила приложение Smart Grid к своему программируемому термостату Prestige®.

Con Edison, Siemens и TIBCO работают над улучшением надежности сети
Проект для демонстрации технологии Smart Grid в Нью-Йорк объединил технологию обмена сообщениями между предприятиями TIBCO с опытом интеграции интеллектуальных сетей Siemens. Перед разработчиками проекта стоит целый ряд задач, в том числе улучшение надежности интеллектуальной сети и обеспечение клиентам энергетической компании Con Edison большей наглядности и гибкости при работе с элементами Smart Grid. Проект также предполагает повышение возможностей управления существующими элементами интеллектуальных сетей и управление энергоснабжением в моменты пиковой нагрузки через системы реагирования на спрос.

Клиенты Wake Electric получили интеллектуальные счетчики
Более 35 000 клиентов Wake Electric из Северной Каролины получили в свое пользование интеллектуальные счетчики электроэнергии. Для их мониторинга будет применяться система Sensus FlexNet AMI. Представители Sensus сообщают, что их продукт работает посредством безопасной беспроводной сети. Он заменит текущую систему, которая была на службе коммунальщиков в течение последних десяти лет.

Smart Grid: новые продукты от Eaton, GE и Siemens

На какие новинки следовало бы обратить внимание приверженцам технологии Smart Grid? Представляем вашему вниманию экспресс-обзор шести новых продуктов, которые позволяют повысить надежность сети энергоснабжения — от новых инверторов производства Eaton для крупных энергетических предприятий до небольших систем мониторинга трансформаторов от GE.

Eaton запускает новые инверторы для крупномасштабных предприятий
Корпорация Eaton представила новые мощные инверторы, которые предназначены для обеспечения непрерывной, надежной и эффективной работы системы хранения энергии ветра и солнца. Преобразователи тока являются частью новой линейки Eaton Series 6001. По словам представителей компании, данный продукт помогает сократить время простоя энергоблоков и быстро устранить неисправности.
Продукты из Series 6001 рассчитаны на мощность 500 кВт, 1 МВт и 1,5 МВт.

GE Energy представила систему мониторинга трансформаторов
Представители GE заявляют, что при помощи системы мониторинга трансформаторов Intellix BMT 300 можно обнаружить и диагностировать проблемы до их возникновения, что помогает улучшить работу сети энергоснабжения и повысить надежность энергетических компаний. «Intellix BMT 300 нацелен на применение на трансформаторных вводах, и позволяет избежать повреждения этих элементов, а в некоторых случаях предотвратить полный выход из строя трансформатора клиента,» — сказал Саймон Филлипс, генеральный менеджер GE. Intellix BMT 300 доступны отдельно или в составе комплексных решений, где они интегрированы с другими продуктами GE.

Siemens выпускает новое устройство для защиты интеллектуальных сетей передачи энергии
Компания Siemens представила новое устройство для защиты интеллектуальных сетей передачи энергии под названием SIPROTEC 5. Данные приборы благодаря модульной структуре оборудования и программного обеспечения специально разработаны для защиты, автоматизации, мониторинга и контроля высоковольтной системы электропередачи. По данным Siemens, основные преимущества новинок включают возможность подбора индивидуальных конфигураций и механизмы обеспечения безопасности во всех звеньях цепи.

One-Cycle Control представила революционный фильтр активной мощности
Используя технологию, разработанную совместными усилиями Калифорнийского технологического института и Калифорнийс-кого университета в Ирвайне, компания One-Cycle Control создала Power Factor Filter. Это первый в своем роде 3-фазный аппаратный фильтр активной мощности, который позволяет проводить подавление гармоник и компенсацию коэффициента мощности в режиме реального времени. За счет уменьшения гармоник до уровня менее 5% и повышения коэффициента мощности (>0,99) фильтр активной мощности устраняет проблемы, вызванные гармоническими составляющими, и высвобождает ресурсы для мониторинга трансформаторов, защиты оборудования и электропроводки.

Передовая система DMS компании Telvent выводит автоматизацию Smart Grid на новый уровень
Продавцы оборудования для Smart Grid продолжают разрабатывать системы автоматизации распределения энергии. Об это свидетельствуют последний продукт Telvent под именем Advanced Distribution Management System (Advanced DMS). Представители Telvent утверждают, что новая технология может помочь коммунальщикам в повышении надежности, безопасности и эффективности сети энергоснабжения за счет автоматизации. Advanced DMS предлагает минимизацию потерь энергии, улучшенную систему управления спросом и реагирования на чрезвычайные ситуации. Продукт также обеспечивает ряд преимуществ при работе с альтернативной энергетикой: моделирование, мониторинг, анализ и планирование работы с возобновляемыми источниками энергии в сочетании с интеграцией в систему модуля прогнозирования погоды и краткосрочного прогнозирования нагрузки на сеть.

Объем мирового рынка Smart Grid может достичь 46,4 млрд долларов
По данным нового доклада под названием Worldwide Utility Smart Grid Spending Forecast 2010-2015, расходы на технологии интеллектуальных электросетей (Smart Grid) существенно увеличатся в глобальном масштабе к 2015 году. Документ был подготовлен специалистами IDC Energy Insights. Он предусматривает, что расходы на Smart Grid вырастут на 17,4% в период с 2010 по 2015 годы. В абсолютном выражении расходы достигнут 46,4 миллиарда долл. США.

Ожидается, что в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет наблюдаться наибольший рост. В рассматриваемую пятилетку совокупный темп годового роста составит там 33,7%. IDC определила 14 типов проектов в области интеллектуальных электросетей, чтобы оценить текущие и будущие инвестиционные тенденции и оценить компоненты иных групп ранжирования. Данные были сопоставлены согласно типам применяемых технологий (включая оборудование, программное обеспечение и услуги), форме собственности организации (государственная или частная с участием инвесторов) и виду энергетических компаний (только электричество или комбинацией электроснабжения и зарядных станций для электромобилей). Аналитики изучили ситуацию в таких регионах, как Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион и Латинская Америка.

В докладе отмечается, что широкое развитие инфраструктуры и интеллектуальных счетчиков в Северной Америке приведет к тому, что коммунальщики смогут реагировать на рост спроса на электроэнергию с высокой скоростью уже к 2014 году. В будущем инвестиции будут сосредоточены на проблемах автоматизации линий передачи и системах автоматизированного восстановления неисправностей.

Специалисты IDC считают, что североамериканский сегмент рынка будет наиболее динамично развиваться в краткосрочной перспективе, в то время как в Европе переход на Smart Grid будет набирать скорость постепенно. Евросоюз поставил амбициозную цель в области устойчивого развития на период до 2020 года: руководители еврозоны стремятся достичь 20-процентного повышения энергоэффективности, 20-процентного сокращение выбросов CO2 и 20-процентного роста использования возобновляемых источников энергии.

Китай станет самым сильным инвестором в Азиатско-Тихоокеанском регионе в связи с повышением уровня установки интеллектуальных счетчиков в стране, а также благодаря планам поднебесной в области перехода на устойчивое развитие и альтернативную энергетику. По данным IDC, Китай надеется установить 300 млн интеллектуальных счетчиков к 2020 году. Энергетические компании и коммунальные предприятия по всему миру сталкиваются практически с одними и теми же проблемами — сокращение невозобновляемых энергетических ресурсов, увеличение потребительского спроса и рост издержек бизнеса. Инфраструктура Smart Grid поможет уменьшить это бремя.

Автор: По материалам http://energysafe.ru