Войти
Характеристики интеллектуальной сети (справа) по сравнению с традиционной системой (слева) 
Воспроизвести медиа Видео интеллектуальных сетей A интеллектуальная сеть - это электрическая сеть, которая включает в себя различные эксплуатационные и энергетические меры, включая интеллектуальные счетчики, интеллектуальные устройства, возобновляемые источники энергии. энергоресурсы и энергоэффективные ресурсы. Электронное регулирование мощности и контроль производства электроэнергии важными аспектами интеллектуальной сети.
Политика интеллектуальной сети организована в Европе как европейская технологическая платформа Smart Grid. Политика в США описана в 42 U.S.C. гл. 152, подч. IX § 17381.
Внедрение технологии интеллектуальных сетей также подразумевает фундаментальную реорганизацию отрасли электроснабжения, хотя типичное использование термина сосредоточено на технической инфраструктуре.
Первый переменного тока Система электросетей была установлена в 1886 году в Грейт-Баррингтоне, Массачусетс. В то время сеть была централизованной однонаправленной системой передачи электроэнергии, распределения электроэнергии и управления по запросу.
В 20-м веке местной сети со временем росли и в конечном итоге были соединены между собой по экономическим причинам и причинам надежности. К 1960-м годам электрические сети стран стали очень большими, зрелыми и сильно связанными, тысячами `` центральных '' электростанций, доставляющих электроэнергию к основным центрам нагрузки через линии электропередач большой мощности, которые были разветвлены и разделены для обеспечения энергией более мелкие мощности. промышленные и бытовые пользователи на всей территории снабжения. Топология сети 1960-х годов была результатом экономии за счет масштаба: крупные угольные, газовые и мазутные электростанции в масштабе от 1 ГВт (1000 МВт) до 3 ГВт по-прежнему считаются рентабельными из-за функции повышения эффективности, которые могут быть рентабельными только тогда, когда станции становятся очень большими.
Электростанции были стратегически расположены рядом с запасами ископаемого топлива (либо шахтами, либо самими скважинами, либо рядом с железнодорожными, автомобильными или портовыми линиями снабжения). Расположение плотин гидроэлектростанций в горных районах также сильно повлияло на развивающуюся сеть. Атомные электростанции располагались с учетом охлаждающей воды. Наконец, электростанции, работающие на ископаемом топливе, изначально сильно загрязняли нашу среду и располагались как можно дальше от населенных пунктов, как только это позволяли электрические распределительные сети. К концу 1960-х годов электрическая сеть достигла подавляющего всего населения стран, и только отдаленные региональные районы оставались «вне сети».
Учет потребления электроэнергии необходим для каждого пользователя, чтобы иметь возможность выставлять счет в соответствии с уровнем развития разных пользователей. Из-за ограниченных данных сбора и обработки данных в сети обычно используются схемы с фиксированными тарифами, а также схемы с двумя тарифами, при которых за ночную энергию взимаются плата по более низкой ставке, чем за дневную. Мотивом для использования двойных тарифов был низкий спрос в ночное время. Двойные тарифы сделали возможным использование недорогой электроэнергии в таких условиях, как поддержание «тепловых банков», которые служат для «сглаживания» суточного сжатия и уменьшения количества турбин, которые необходимо было отключить на ночь., тем самым улучшая и рентабельность объектов генерации и передачи. Изтельные возможности сети 1960-х годов означали технологические ограничения на степень распространения ценовых сигналов через систему.
С 1970-х по 1990-е годы растущий спрос привел к увеличению количества электростанций. В некоторых регионах электроснабжение, особенно в часы пик, могло удовлетворить этот спрос, что приводило к низкому качеству электроэнергии, включая отключение электроэнергии, отключение электроэнергии и отключение электроэнергии. Электричество все чаще использовалось для промышленности, отопления, связи, освещения и развлечений, люди требовали все более высокого уровня надежности.
К концу 20-го века структура спроса на электроэнергию была сформирована: домашнее отопление и кондиционирование воздуха привело к ежедневным пикам спроса, которые удовлетворялись множеством «генераторов пикторововой мощности». периоды каждый день. Относительно низкая степень использования этих пиковых генераторов (обычно использовались газовые турбины из-за их более низких капитальных затрат и более короткого времени запуска) вместе с необходимостью резервирования в электросети к высоким затратам. электроэнергетическим компаниям, которые были переданы в виде повышенных тарифов.
В 21 некоторые развивающиеся страны, такие как Китай, Индия и Бразилия, считались пионерами развертывания интеллектуальных сетей.
С начала 21 века стали очевидные возможности использования усовершенствований в технологии связи для устранения ограничений и затрат на электросеть. Технологические ограничения на измерения больше не вынуждают цены на пиковую мощность и их всем потребителям в равной степени. Параллельно растущая озабоченность экологическим ущербом от электростанций, работающих на ископаемом топливе, привела к желанию использовать большие объемы возобновой энергии. Доминирующие формы, такие как ветровая энергия и солнечная энергия, различаются, и поэтому стала очевидной потребностью в более сложных системах управления для облегчения подключения источников в сильно остальном хорошо управляемой сети. Электроэнергия от фотоэлементов (и, в меньшей степени, от ветряных турбин ), также в степени, поставила под сомнение императивность крупных централизованных электростанций. Быстро падающие затраты на серьезный переход от централизованной топологии сети к высокой степени распределения, при которой мощность генерируется и используется прямо на границах сети. Наконец, растущая озабоченность по поводу террористических атак в некоторых странах привела к созданию привлекательной от централизованных электростанций, которые рассматривались как потенциальные цели атаки.
Первое официальное определение интеллектуальной сети было дано в Законе об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA-2007), который был одобрен Конгрессом США в январе 2007 г. и подписан закон Президентом Джорджем Бушем в декабре 2007 г. В разделе XIII этого законопроекта, который можно рассматривать как определение Smart Grid, а именно:
«Политика Соединенных Штатов Америки заключается в поддержке модернизации национальной системы передачи и распределения энергии для поддержания надежной и безопасной инфраструктурынабжения, способной удовлетворить будущий рост спроса и достижения каждого из следующих условий, которые характеризуют интеллектуальную сеть. : (1) Более эффективное использование цифровых технологий Технология информации и контроля для надежности, безопасности и эффективности электросети. (2) Динамическая оптимизация операций и ресурсов с полной кибербезопасностью. (3) Развертывание и интеграция распределенных ресурсов и генерации, включая возобновляемые ресурсы. (4) Разработка и внедрение средств реагирования на спрос, ресурсов и ресурсов энергоэффективности. (5) Развертывание «умных» технологий (автоматизированные интерактивные технологии в реальном времени, оптимизирующие физическую работу бытовых и потребительских устройств) для измерения, касающейся работы и состояния сети, а также распределения. (6) Интеграция «умных» устройств и потребительских устройств. (7) Развертывание и интеграция передовых технологий накопления электроэнергии и снижения пиковых нагрузок, включая подключаемые электрические и гибридные электромобили, а также системы кондиционирования воздуха с накоплением тепла. (8) Предоставление потребителям своевременной информации и возможности контроля. (9) Разработка стандартов связи и взаимодействия приборов и оборудования, подключенную к электрической сети, инфраструктуру, обслуживающую сеть. (10) Выявление и снижение необязательных или ненужных препятствий на пути внедрения технологий, практики и услуг интеллектуальных сетей. "
Целевая группа Комиссии Европейского Союза по интеллектуальным сетям также дает интеллектуальные сети как:
" Интеллектуальная сеть - это электрическая сеть, которая может экономически эффективно интегрировать поведение и действия всех подключенных к ней пользователей - генераторов, потребителей и тех, кто делает и то и другое, - для надежно экономически устойчивой энергосистемы с низкими потерями и высоким уровнем качества. и надежность поставки и безопасность. В интеллектуальной сети используются инновационные продукты и услуги, а также интеллектуальные технологии мониторинга, управления, связи и самовосстановления, чтобы:
A Общим цифровым способом обработки и связи кети электросвязь, что делает поток данных и управление информацией центральным элементом интеллектуальной сети. Различные варианты использования пользовательского цифрового технологий с помощью системы. Интеграция новой информации о сетях является одним из основных вопросов при проектировании интеллектуальных сетей. В настоящее время электроэнергетические компании проводят преобразования трех классов: улучшение инфраструктуры, которую в Китае называют сильной сетью; добавление цифрового слоя, который составляет суть умной сети; и трансформация бизнес-процессов, необходимая для получения прибыли от интеллектуальных технологий. Большая часть работы, которая велась по модернизации электросетей, теперь включена в общую концепцию интеллектуальной сети.
Технологии интеллектуальных сетей возникли в результате более ранних попыток использования электронного управления, измерения и мониторинга. В 1980-х годах автоматическое считывание счетчиков использовалось для мониторинга нагрузок от потребителей и превратилось в Advanced Metering Infrastructure 1990-х годов, в счетчиках которой можно было хранить данные об использовании электроэнергии в разное время. дня. Интеллектуальные счетчики добавить непрерывную связь, так что мониторинг может осуществляться в реальном времени, и они могут быть в качестве шлюза для реагирования на спрос устройств и "умных розеток" в дом. Ранними формами таких технологий управления на стороне спроса были устройства с динамическим потреблением, которые пассивно определяли нагрузку в сети, отслеживая изменения в источниках питания. Такие устройства, как промышленные и бытовые кондиционеры, холодильники и обогреватели, отрегулировали свой рабочий цикл, чтобы избежать активации во время пикового состояния сети. Начиная с 2000 года, итальянский проект Telegestore был первым, кто объединил в сеть большое количество интеллектуальных счетчиков, подключенных через низкополосную связь по линии электропередачи. В некоторых экспериментах использовался термин широкополосная связь по линиям электропередач (BPL), в то время как другие использовались беспроводные технологии, такие как ячеистая сеть, способствующая более надежному подключению к разнородным устройствам в доме, а также поддерживающая измерения. других коммунальных услуг, таких как газ и вода.
Мониторинг и синхронизация глобальных сетей были революционизированы в начале 1990-х, когда Bonneville Power Administration расширило свои исследования в области интеллектуальных сетей с помощью прототипов датчиков, которые способны очень сильно быстро анализировать аномалии качества электроэнергии на очень больших географических территориях. Кульминацией этой работы стала первая действующая Глобальная измерительная система (WAMS) в 2000 году. Другие страны быстро интегрируют эту технологию - Китай начал иметь комплексную национальную WAMS, когда в 2012 году был завершен последний пятилетний экономический план.
Самые ранние развертывания интеллектуальных сетей, включая итальянскую систему Telegestore (2005 г.), ячеистую в Остине, Техас (с 2003 г.) и интеллектуальную сеть в Боулдере, Колорадо (2008 г.). См. Развертывания и попытки развертывания ниже.
Интеллектуальная сеть представляет собой полный набор текущих и предлагаемых ответов на проблемы электроснабжения. Из-за разнообразия факторов существует множество конкурирующих таксономий и нет согласия по универсальному определению. Тем не менее, здесь дается одна возможная категоризация.
Интеллектуальная сеть такие технологии, как оценки состояния, которые улучшают обнаружение неисправностей и позволяют самовосстановление сети без вмешательства технических специалистов. Это обеспечит более надежное электроснабжение и снизит уязвимость к стихийным бедствиям или нападениям.
Хотя несколько маршрутов рекламируются как особенность интеллектуальной сети, в старой сети также было несколько маршрутов. Первоначальные линии были созданы с использованием радиальной модели, подключение было гарантировано по нескольким маршрутам, называемым сетевой структурой. Однако это создало новую проблему: если текущий поток или связанные эффекты в сети превышают пределы любого конкретного сетевого элемента, он может выйти из строя, и ток будет шунтирован на другие элементы сети, которые в итоге могут выйти из строя, вызывая эффект домино. См. отключение электроэнергии. Методом предотвращения сброса нагрузки за счет отключенного отключения электроэнергии или снижения напряжения (отключения).
Инфраструктура передачи и распределения следующего поколения будет лучше способен обрабатывать возможные двунаправленные потоки энергии, обеспечивая распределенную генерацию, например, от фотоэлектрических панелей на крышах зданий, а также зарядку от аккумуляторов электромобилей, ветряных турбин, гидроэлектростанций мощность, использование топливных элементов и другие источники.
Классические сети были разработаны для одностороннего потока электроэнергии, но если локальная подсеть генерирует больше энергии, чем потребляет, обратный поток может вызвать проблемы с безопасностью и надежностью. Интеллектуальная сеть направлена на управление такими ситуациями.
Ожидается, что внедрение технологии интеллектуальных сетей, в частности, в том числе, внесет большой вклад в общее повышение эффективности энергетической инфраструктуры. -управление со стороны, например, отключение кондиционеров во время кратковременных скачков цен на электроэнергию, снижение напряжения, когда это возможно, на распределительных линиях посредством оптимизации напряжения / VAR (VVO), устранение необходимости кататься на грузовиках для считывание показаний счетчиков и сокращение количества наездов грузовиков за счет улучшенного управления отключениями с использованием данных из систем Advanced Metering Infrastructure. Общий эффект заключается в меньшей избыточности линий передачи и распределения и более высоком использовании генераторов, что приводит к снижению цен на электроэнергию.
Общая нагрузка, подключенная к электросети, может значительно изменяться со временем. Хотя общая нагрузка является суммой множества индивидуальных выборов клиентов, общая нагрузка не обязательно стабильна или медленно меняется. Например, если запускается популярная телевизионная программа, миллионы телевизоров немедленно начнут получать ток. Традиционно, чтобы реагировать на быстрое увеличение энергопотребления, быстрее, чем время запуска большого генератора, некоторые запасные генераторы переводятся в диссипативный режим ожидания. Интеллектуальная сеть может предупреждать все отдельные телевизоры или другого более крупного потребителя о временном снижении нагрузки (чтобы дать время для запуска более крупного генератора) или непрерывно (в случае ограниченных ресурсов). Используя алгоритмы математического прогнозирования, можно предсказать, сколько резервных генераторов необходимо использовать, чтобы достичь определенной частоты отказов. В традиционной энергосистеме частота отказов может быть уменьшена только за счет большего количества резервных генераторов. В интеллектуальной сети снижение нагрузки даже небольшой частью клиентов может устранить проблему.
В то время как традиционно стратегии балансировки нагрузки были разработаны для изменения моделей потребления потребителей, чтобы сделать спрос более однородным, разработки в области хранения энергии и индивидуального производства возобновляемой энергии предоставили возможности для разработки сбалансированных энергосистем, не влияя на поведение потребителей. Как правило, хранение энергии во внепиковые часы снижает спрос с высоким спросом в часы пик. Динамические теоретико-игровые структуры оказались особенно эффективными при планировании хранения за счет оптимизации затрат на электроэнергию с использованием их равновесия по Нэшу.
предотвращение пиковых нагрузок на интеллектуальная зарядка электромобилей Чтобы снизитьспрос в периоды пиковых затрат, технологии связи и измерения информируют интеллектуальные устройства в доме и на предприятии, когда используется потребность в энергии высока, и отслеживают, сколько электроэнергии используется и когда используется. Это также дает коммунальным предприятием возможность снизить нагрузку за счет прямого срабатывания, предотвращающую перегрузку системы. Примерами могут служить коммунальное предприятие, сокращающее использование группы зарядных станций электромобилей или смещение заданных значений температуры кондиционеров в городе. Чтобы сократить потребление и выполнить так называемое сокращение пиков или выравнивание пиков, цены на электроэнергию повышают в периоды высокого спроса и снижаются в периоды низкого спроса. Считается, что потребление электроэнергии в период пиковой нагрузки, как правило, сокращается в периоды высокого потребления, использует пользовательские устройства в период высокой надбавке. Это может означать компромисс, например, включение / выключение кондиционеров или включение посудомоечной машины в 21:00 вместо 17:00. Теоретические расходы на электроэнергию в свои потребительские устройства и решения по строительству зданий и, как следствие, более энергоэффективными, включают в себя те расходы, которые используются предприятиями и пользователями видят прямую экономическую выгоду от использования энергии во внепиковые периоды. См. Измерение времени суток и реакция спроса.
Повышенная гибкость интеллектуальной сети позволяет более широко использовать возобновляемые источники энергии с высокой степенью изменчивости, такие как солнечная энергия и энергия ветра, даже без добавления накопителя энергии. Текущая сетевая инфраструктура не создана так, чтобы допускать множество распределенных точек подключения, как правило, если некоторая подача разрешена на локальном (распределительном) уровне, инфраструктура уровня передачи не может ее вместить. Быстрые колебания распределенной генерации, например, из-за пасмурной или порывистой погоды, необходимы серьезные проблемы для инженеров-энергетиков, необходимо обеспечить стабильные уровни мощности путем изменения выходной мощности более управляемых генераторов, таких как газовые турбины и гидроэлектрические генераторы. По этой причине технология интеллектуальных сетей является условием для очень большого количества возобновляемой электроэнергии в сети. Также имеется поддержка от транспортных средств к сети.
Интеллектуальная сеть обеспечивает систематическую связь между поставщикомми (их цена на энергию) и потребителями (их готовность платить), и позволяет поставщикам и потребителям быть более гибкими и изощренными в своих стратегиях. Только критические нагрузки будут оплачивать пиковые цены на энергию. Генераторы с большей гибкостью стратегически надежно продавать энергию с максимальной прибылью, в то время как негибкие генераторы, такие как паровые турбины с настройкой и используемые турбины, будут получать различные тарифы в зависимости от уровня спроса и состояния других действующих в настоящее время генераторов. Общий эффект - это сигнал, свидетельствующий о повышении энергоэффективности и энергопотребления, чувствительного к изменяющемуся во времени ограничениям энергоснабжения. На бытовом уровне приборы с хорошей степенью накопления энергии или тепловой массой (например, холодильники, тепловые банки и тепловые насосы) будут иметь хорошие возможности для «игры» на рынке и будут стремиться минимизировать затраты на энергию за адаптацию спроса к периодам поддержки более дешевой энергии. Это расширение двойного тарифа на указанном выше.
Поддержка реагирования на спрос позволяет генератору и нагрузкам взаимодействовать в автоматическом режиме в реальном времени, координируя спрос для сглаживания скачков. Устранение счета спроса, которое возникает в этих пиках, устраняет затраты на добавление резервных генераторов, сокращает износ и продлевает срок службы оборудования, а также позволяет сокращать свои за электроэнергию, сообщая устройства с нижним приоритетом использовать энергию только тогда, когда она самая дешевая.
В настоящее время электросетевые системы имеют разную степень связи внутри систем управления для своих ценных активов, таких как генерирующие станции, линии электропередачи, подстанции и основные потребители энергии. Как правило, информация течет в одном направлении: от пользователей и нагрузок, которые они контролируют, обратно в коммунальные службы. Коммунальные предприятия подходят удовлетворить спрос и в разной степени преуспевают или терпят неудачу (отключение электроэнергии, отключенное отключение электроэнергии, неконтролируемое отключение электроэнергии). Общий объем потребляемой пользователем мощности может иметь очень широкое распределение вероятностей, что требует наличия запасных генерирующих установок в режиме ожидания, чтобы реагировать на быстро меняющееся потребление энергии. Этот односторонний поток информации стоит дорого; 10% генерирующих мощностей могут потребоваться всего за 1% времени, отключение электроэнергии и отключение электроэнергии дорого обойтись потребителям.
Ответ на спрос может быть обеспечен коммерческими, бытовыми и промышленными нагрузками. Например, компания Alcoa Warrick Operation участвует в MISO в качестве квалифицированного ресурса реагирования на свой запрос, а Trimet Aluminium использует плавильный завод в краткосрочной мегабатареи.
Задержка потока данных серьезной проблемой, поскольку некоторые ранние интеллектуальные возможности счетчиков допускают задержку в получении данных до 24 часов, предотвращает любую возможную реакцию со стороны поставщиков или устройств.
Как и в других отраслях, Использование надежной двусторонней связи, современные датчики и технологии распределенных вычислений повысили эффективность, надежность и безопасность подачи и использования энергии. Это также потенциал для предоставления услуг по мониторингу пожара и сигнализация, которая может отключить питание, совершать телефонные звонки в экстренной помощи и т. Д.
Объем данных, необходимых для выполнения мониторинга и автоматического выключения устройств, очень мал по сравнению с тем, который уже поступает даже в удаленные дома для поддержки голосовых услуг, служб безопасности, Интернета и телевидения. Многие обновления пропускной способности интеллектуальных сетей оплачиваются за счет выделения ресурсов для поддержки потребительских услуг и субсидирования услуг связи, связанных с энергией, или субсидирования услуг, связанных с энергией, таких как повышение тарифов в часы пик, с помощью связи. Это особенно верно, когда правительство управляло обоими наборами услуг как государственная монополия. Энергические и коммуникационные компании обычно используются частными коммерческими предприятиями Северной Европы, потребовались большие средства поставщиков и поставщиков услуг, чтобы побудить различные предприятия к сотрудничеству. Некоторые, Cisco, видят возможность в предоставлении потребителям устройств, очень похожих на те, которые они уже давно используют промышленности. Другие, такие как Silver Spring Networks или Google, являются интеграторами данных, а не поставщиками оборудования. Хотя стандарты управления питанием переменного тока предполагают, что сеть Powerline будет основным средством связи между интеллектуальными сетями и домашними устройствами, биты могут не достичь дома через широкополосную связь по линиям электропередач (BPL ) использовать, но с помощью фиксированной беспроводной связи.
Большая часть технологий интеллектуальных сетей уже используется в других приложениях, таких как производство и телекоммуникации, и адаптируется для использования в сетевых операциях.
Умные сети предоставляют ИТ-решения, которые нет в электросетях. Эти новые решения открывают путь новыми участниками, которые традиционно не были связаны с энергосистемой. Технологические компании подрывают традиционных участников энергетического рынка несколькими способами. Они разрабатывают сложные системы распределения, чтобы обеспечить более децентрализованное производство электроэнергии за счет микросетей. Кроме того, рост сбора данных открывает много новых возможностей для технологических компаний, таких как развертывание датчиков передающей сети на уровне пользователя и балансировка системных резервов. Технология в микросетях удешевляет потребление энергии домашними хозяйствами, чем покупка у коммунальных предприятий. Кроме того, жители могут управлять своим потреблением энергии проще и эффективнее с помощью подключения к интеллектуальным счетчикам. Тем не менее, производительность и надежность микросетей зависит от постоянного взаимодействия между выработкой энергии, хранением и требованиями к нагрузке. Гибридное предложение, объединяющее возобновляемые источники энергии с хранением таких источников энергии, как уголь и газ, демонстрирует гибридное предложение единой микросети.
Вследствие прихода технологических компаний на энергетический рынок, коммунальным предприятием и DSO необходимо создать новые бизнес-модели, чтобы удерживать текущих клиентов и создавать новые.
DSO могут сосредоточиться на создании хороших стратегий взаимодействия с клиентами, чтобы создать лояльность и доверие к клиенту. Для удержания и привлечения клиентов, которые решают ввести свою собственную энергию через микросети, DSO могут предложить договоры купли-продажи для продажи излишков энергии, производимой потребителем. Безразличие со стороны ИТ-компаний, как DSO, так и коммунальные предприятия могут использовать свой рыночный опыт, чтобы давать советы по использованию энергии и повышать эффективность, чтобы обеспечить отличное обслуживание клиентов.
Вместо того, чтобы пытаться конкурировать с ИТ-компаниями в их опыте, и коммунальные предприятия, и операторы DSO могут создать альянсы с ИТ-компаний для совместного создания хороших решений. Французская коммунальная компания Engie сделала это, купив поставщика услуг Ecova и OpTerra Energy Services.
Производство возобновляемой энергии может быть часто подключено на уровне распределения сети передачи, что означает, что DSO может управлять потоками и распределять мощность локально. Это открывает новые возможности для DSO по расширению своего рынка за счет продажи энергии напрямую потребителю. В то же время это бросает вызов коммунальным предприятиям, производящим ископаемое топливо, уже которые страдают от высокого стоимости стареющих активов. Более строгие правила производства энергоресурсов от правительстваложняют ведение бизнеса и усиливают давление на традиционные энергетические компании. Примером бизнес-модели, изменяющей коммунальное предприятие производства большего количества возобновой энергии, является норвежская компания Equinor, которая активно инвестирует в возобновляемые источники энергии.
IntelliGrid - Архитектура IntelliGrid, созданная Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), методологию, инструменты и рекомендации по стандартам и технологии для коммунального использования в планировании, определение закупок ИТ-систем, таких как расширенные измерения, автоматизация распределения и реагирование на спрос. Архитектура также представляет собой живую лабораторию для оценки устройств, систем и технологий. Несколько коммунальных предприятий применили архитектуру IntelliGrid, включая Southern California Edison, Long Island Power Authority, Salt River Project и TXU Electric Delivery. Консорциум IntelliGrid - это государственно-частное партнерство, которое объединяет и оптимизирует глобальные исследования, финансирует технологические исследования и разработки, работает над интеграцией технологий и распространяет техническую информацию.
Grid 2030 - Grid 2030 - это сеть Совместное заявление о видении электрической системы США, разработанное электроэнергетической отраслью, производителями оборудования, поставщиками информационных технологий, федеральными правительственными агентствами и агентствами штата, группами интересов, университетами и национальными лабораториями. Он охватывает производство, передачу, распределение, хранение и конечное использование. Национальная Дорожная карта ectric Delivery Technologies - это документ по реализации концепции Grid 2030. «Дорожная карта» ключевые проблемы и задачи модернизации сети и предложены пути, которые правительство и промышленность могут выбрать для построения будущей системы электроснабжения Америки.
Инициатива Modern Grid Initiative (MGI) - это совместная работа энергетики США. Энергетика (DOE), Национальная лаборатория энергетических технологий (NETL), коммунальные предприятия, пользователи, исследователи и другие заинтересованные стороны в сети для модернизации и интеграции электрической сети США. Управление по поставке электроэнергии и надежности энергии (OE) Министерство энергетики США спонсирует инициативу, которая основывается на Grid 2030 и Национальной транспортной карте технологий поставки электроэнергии и согласования с другими программами, такими как GridWise и GridWorks.
GridWise - A DOE OE Программа сосредоточена на развитие информационных технологий для модернизации электрических сетей США. Работая с GridWise Alliance, программа инвестирует вуру и стандарты связи; инструменты моделирования и анализа; умные технологии; испытательные стенды и демонстрационные проекты; и новые нормативные основы, институциональные и рыночные. GridWise Alliance - это консорциум стороннего государственного и частного сектора электроэнергетики, обеспечивающий форум для обмена идеями, совместных усилий и встреч с политиками на федеральном уровне и уровне штатов.
Архитектурный совет GridWise (GWAC) был сформирован Министерства энергетики США для продвижения и использования разнообразных организаций, которые взаимодействуют с национальной электроэнергетической системой. Члены GWAC - это сбалансированная и уважаемая команда, представляющая множество механизмов цепочки поставок электроэнергии и пользователей. GWAC использует методы построения функций для облегчения работы систем, устройств и функций, общих электрических систем. Структура контекста взаимодействия GridWise Architecture Council, версия 1.1 определяет необходимые руководящие принципы и принципы.
GridWorks - Программа DOE OE, направленная на повышение надежности системы путем модернизации ключевых компонентов сети, таких как кабели и проводники, подстанции и защитные системы, и силовая электроника. Программа направлена на координацию усилий по высокотемпературным сверхпроводящим системам, технологиям надежности передачи, технологиям распределения электроэнергии, устройств хранения энергии и системам GridWise.
Демонстрационный проект интеллектуальных сетей Тихоокеанского Северо-Запада. - Этот проект демонстрируется в пяти странах Тихоокеанского региона. Северо-западные штаты - Айдахо, Монтана, Орегон Вашингтон и Вайоминг. Она включает в себя около 60 000 потребителей, имеющих счетчики, и включает в себя множество функций будущей интеллектуальной сети.
Solar Cities - В Австралии программа Solar Cities включает тесное сотрудничество с энергетическими компаниями для тестирования интеллектуальных счетчиков в пиковые и непиковые нагрузки. ценообразование, удаленное переключение и связанные с этим усилием. Он также предоставил ограниченное финансирование для модернизации энергосистемы.
Исследовательский центр энергии интеллектуальных сетей (SMERC) - расположенный в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес, посвятил свои усилия крупномасштабным испытаниям своих Интеллектуальная сетевая технология зарядки электромобилей - WINSmartEV ™. Она создает еще одну платформу для архитектуры Smart Grid, обеспечивающую двунаправленный поток информации между коммунальным предприятием и конечными устройствами - WINSmartGrid ™. SMERC также разработала испытательный стенд для реагирования на запросы (DR), который включает в себя Центр управления, автоматическое реагирование на запросы (DRAS), домашнюю сеть (HAN), систему хранения энергии от батарей (BESS) и фотоэлектрические панели. Эти технологии установлены на территории Министерства водоснабжения и энергетики США и на территории Эдисона в Южной Калифорнии в виде сети зарядных устройств для электромобилей, аккумуляторных систем хранения энергии, солнечных панелей, быстрых зарядных устройств постоянного тока и устройств для подключения к электросети (V2G). Эти платформы, коммуникационные и управляющие сети позволяют исследовать, совершенствовать и тестировать проекты под руководством Калифорнийского университета в сотрудничестве с двумя ключевыми местными коммунальными предприятиями, SCE и LADWP.
Для моделирования интеллектуальных электрических сетей использовалось множество различных концепций. Обычно они изучаются в рамках сложных систем. В ходе недавнего мозгового штурма энергосистема рассматривалась в контексте оптимального управления, экологии, человеческого познания, застывшей динамики, теории информации, микрофизики облака и многие другие. Вот подборка видов анализов, появившихся в последние годы.
Пелким Спахиу и Ян Р. Эванс в своем исследовании представили концепцию интеллектуальной защиты на базе подстанции и блока проверки.
Курамото Модель - хорошоенная система. Энергосистема также описывалась в этом контексте. Цель состоит в том, чтобы поддерживать систему в равновесии или поддерживать фазовую синхронизацию (также известную как фазовую синхронизацию). Неоднородные генераторы также позволяют моделировать различные технологии, разные типы генераторов энергии, модели потребления и так далее. Модель также использовалась для описания шаблонов схем в мигании светлячков.
Энергетические сети связаны со сложными биологическими системами во многих других контекстах. В одном исследовании электросети сравнивали с социальной сетью дельфин. Эти упрощают или усиливают общение в случае необычной ситуации. Связи, которые позволяют им выжить, очень сложны.
В теории просачивания изучались случайные сети предохранителей. плотность тока может быть слишком низкой в одних областях и слишком высокой в других. Таким образом, анализ можно использовать для сглаживания проблем в сети. Например, высокоскоростной компьютерный анализ может предсказать перегоревшие предохранители и исправить их или проанализировать закономерности, которые могут привести к отключению электроэнергии. Людям сложно предсказать долгосрочные закономерности в электронных сетях.
Имитаторы сети используются для имитации / имитации эффектов сетевой связи. Обычно это включает создание лаборатории с устройств интеллектуальной сети, приложения и т. Д. С помощью сетью, предоставляемой симулятором сети.
Нейронные сети также рассматривались для управления энергосистемой. Электроэнергетические системы можно классифицировать использование ресурсов: нелинейными, динамическими, дискретными или случайными. Искусственныеронные сети (ИНС) пытаются решить самую сложную из этих проблем - нелинейные проблемы.
Одно из применений ИНС - прогнозирование спроса. Для того, чтобы сети работали экономично и надежно, оно используется для прогнозирования количества энергии, поскольку оно используется для прогнозирования количества энергии, которое будет потребляться нагрузкой. Это зависит от погодных условий, типа дня, случайных событий, происшествий и т. Д. Однако для нелинейных нагрузок профиль нагрузки не является гладким и предсказуемым, что приводит к более высокой неопределенности и меньшей точности при использовании моделей искусственного интеллекта. Некоторые факторы, которые учитывают при разработке таких моделей: классификация профилей нагрузки для различных классов потребителей на основе потребления электроэнергии, повышенная чувствительность спроса для прогнозирования электроэнергию в реальном времени по сравнению с обычными сетями, необходимость учитывать прошлый спрос как различные компоненты, такие как. пиковая нагрузка, базовая нагрузка, нагрузка впадины, средняя нагрузка и т. д. вместо объединения их в один вход и, наконец, зависимость от типа входных чисел. В качестве примера случая можно указать тип дня, будь то будний или выходной, который не может быть большим фактором нагрузки в сети домов.
Газ ветроэнергетика продолжает набирать популярность, она становится ингредиентом реалистичных исследованийх электросетей. Автономное хранение, изменчивость ветра, предложение, спрос, цены и другие факторы могут быть смоделированы как математическая игра. Здесь цель - выигрышную стратегию. Марковские процессы использовались для моделирования и изучения этого типа систем.
Все эти методы, так или иначе, являются методами максимальной энтропии, является активной областью исследований. Это восходит к идеям Шеннона и многих других исследователей, изучавших сети связи. Продолжая следовать аналогичным направлениям сегодня, современные исследования беспроводных сетей рассматривают проблему перегрузки сети, предлагают множество алгоритмов для ее минимизации, включая теорию игр, инновационные комбинации FDMA, TDMA и другие.
В 2009 году отрасль интеллектуальных сетей в США была оценена примерно в 21,4 миллиарда долларов, а к 2014 году она превысила как минимум 42,8 миллиарда долларов. Благодаря успехам интеллектуальных сетей в США, мировой рынок будет расти более быстрыми темпами, увеличившись с 69,3 млрд долларов в 2009 году до 171,4 млрд долларов в 2014 году. Сегменты, которые принесут наибольшие выгоды, будут продавцы оборудования для интеллектуальных измерений и производителей программного обеспечения, используемого для передачи и организацииного количества данных, собираемых счетчиками.
Размер Рынок интеллектуальных сетей был оценен в 2017 году более чем в 30 миллиардов долларов США и должен расшириться в 2024 году среднегодовой темп роста составляющий 11% и достиг 70 миллиардов долларов США. Растущая потребность в цифровой электроэнергетики, обусловленная устареванием инфраструктуры, будет стимулировать рост мирового рынка. Развитие отрасли в первую очередь обусловлено благоприятными государственными постановлениями и предписаниями, а также растущей долей возобновляемых источников энергии вом энергобалансе. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в 2017 году глобальные инвестиции в цифровую энергетическую инфраструктуру составили более 50 миллиардов долларов США.
Исследование, проведенное в 2011 году Исследовательским институтом электроэнергетики, показывает, что инвестиции в Интеллектуальную сеть США будет стоить до 476 миллиардов долларов в течение 20 лет, но за это время принесет выгоды для клиентов до 2 триллионов долларов. В 2015 году Всемирный экономический форум сообщил о том, что члены ОЭСР должны в течение следующих 25 лет (или 300 миллиардов долларов в год) инвестировать более 7,6 триллиона долларов в модернизацию, расширять и децентрализовать электроэнергетическую инфраструктуру, используя технические инновации как ключ к преобразованию. По оценке Международного энергетического агентства за 2019 год, текущая (без учета стоимости) стоимость электрической сети США составляет более 1 триллиона долларов США. Общая стоимость ее замены интеллектуальной сетью оценивается более чем в 4 триллиона долларов США. Если интеллектуальные сети полностью развернуты на всей территории США, страна рассчитывает сэкономить 130 миллиардов долларов США ежегодно.
Временные правила выбирать своих поставщиков, в зависимости от их тарифных методов, фокус транспортных расходов будет увеличен. Снижение затрат на техническое обслуживание и замену будет стимулировать более совершенный контроль.
Интеллектуальная сеть точно ограничивает электрическую мощность до уровня жилых домов, мелкомасштабных сетей распределенных устройств производства и хранения, передает информацию о рабочем состоянии и потребностях, собирает информацию о ценах и сети
Исследование Экономика США 2003 г. рассчитано, что внутренние Модернизация сетей США с помощью возможностей интеллектуальных сетей позволит сэкономить от 46 до 117 миллиардов долларов в течение 20 лет, если будет выполнено в течение нескольких лет после исследования. Наряду с этими преимуществами промышленной модернизации, интеллектуальные сетевые могут увеличить энергоэффективность за пределы функций сети в домашних условиях за счет использования низкоприоритетных домашних устройств, таких как водонагреватели, чтобы при их использовании энергии использовались наиболее желательные источники энергии. Интеллектуальные сети также могут координировать производство электроэнергии большим количеством мелких производителей электроэнергии, которые являются владельцами солнечных панелей на крышах - договоренность, которая оказалась бы проблематичной операторами энергосистем в местных коммунальных службах.
Один важный вопрос: будут ли пользователи реагировать на сигналы рынка. Министерство энергетики США (DOE) в программах Американского закона о восстановлении и реинвестициях, инвестиционных грантах и демонстрациях интеллектуальных сетей профинансировало специальные исследования поведения потребителей для изучения принятия, удержания и реакций подписавшихся потребителей к повременным программам оплаты коммунальных услуг, которые включают передовую измерительную инфраструктуру и клиентские системы, такие как домашние дисплеи и программируемые термостаты с коммуникацией.
Другая проблема заключается в том, что стоимость телекоммуникаций для полной поддержки интеллектуальных сетей может быть чрезмерно высокой. Предлагается менее затратный механизм связи, использующий формулу «динамического управления спросом », где устройства сбривают пики, смещая свои нагрузки в ответ на частоту сети. Частота сети может использоваться для передачи информации о нагрузке без необходимости в дополнительной телекоммуникационной сети, но она не будет поддерживать экономические переговоры или количественную оценку вкладов.
Несмотря на то, что используются конкретные и проверенные технологии интеллектуальных сетей, интеллектуальные сети - это совокупный термин для набора связанных технологий, в отношении которых обычно согласована спецификация , а не название для специфическая технология. Некоторые из преимуществ такой модернизированной электросети включают в себя возможность снижения энергопотребления на стороне потребителя в часы пик, что называется управлением потреблением ; включение подключения к сети распределенной генерации электроэнергии (с фотоэлектрическими массивами, небольшими ветряными турбинами, микрогидро или даже комбинированные тепловые генераторы в зданиях); включение сетевых накопителей энергии для распределения нагрузки распределенной генерации; и устранение или сдерживание отказов, таких как широко распространенные отказы электросети , каскадные отказы. Ожидается, что повышение эффективности и надежности интеллектуальной сети сэкономит деньги потребителей и поможет сократить выбросы CO. 2.
Большинство возражений и опасений были связаны с интеллектуальными счетчиками и элементы (например, удаленное управление, удаленное отключение и ценообразование с переменной ставкой), включенные ими. Там, где встречается противодействие интеллектуальным счетчикам, они часто продаются как «интеллектуальная сеть», которая соединяет интеллектуальную сеть с интеллектуальными счетчиками в глазах противников. Конкретные моменты возражения или озабоченности включают:
При модернизации электрических сетей в умные сети позволяют оптимизировать повседневные процес сы, умные сети, находясь в сети, могут быть уязвимы для кибератак. Трансформаторы, повышающие напряжение электроэнергии, создаваемое на электростанциях для дальних поездок, сами линии электропередачи и распределительные линии, доставляющие электроэнергию потребителям, особенно уязвимы. Эти системы полагаются на датчики, которые собирают информацию с поля и затем доставляют ее в центры управления, где алгоритмы автоматизируют процессы анализа и принятия решений. Эти решения отправляются обратно в поле, где существующее оборудование выполняет их. Хакеры могут нарушить работу этих автоматизированных систем управления, перерезав каналы, которые позволяют использовать произведенную электроэнергию. Это называется отказом в обслуживании или DoS-атакой. Они также могут запускать атаки целостности, которые повреждают информацию, передаваемую по системе, а также атаки десинхронизации, которые влияют на то, когда такая информация доставляется в соответствующее место. Кроме того, злоумышленники могут снова получить доступ через системы генерации возобновляемой энергии и интеллектуальные счетчики, подключенные к сети, используя более специализированные слабые места или те, безопасность которых не была приоритетной. Поскольку интеллектуальная сеть имеет большое количество точек доступа, таких как интеллектуальные счетчики, защита всех ее слабых мест может оказаться сложной задачей. Также существует озабоченность по поводу безопасности инфраструктуры, в первую очередь связанной с коммуникационными технологиями. Основное внимание уделяется коммуникационным технологиям, лежащим в основе интеллектуальной сети. Разработанный для обеспечения связи в реальном времени между коммунальными предприятиями и счетчиками в домах клиентов и на предприятиях, существует риск того, что эти возможности могут быть использованы для преступных или даже террористических действий. Одной из ключевых возможностей этого подключения является возможность удаленного отключения источников питания, что позволяет коммунальным службам быстро и легко прекращать или изменять поставки для клиентов, которые по умолчанию не вносят платеж. Это, несомненно, огромная выгода для поставщиков энергии, но также вызывает некоторые серьезные проблемы с безопасностью. Киберпреступники уже неоднократно проникали в электрические сети США. Помимо компьютерного проникновения, существуют также опасения, что компьютер вредоносное ПО, такое как Stuxnet, которое нацелено на системы SCADA, широко используемые в промышленности, может быть использовано для атаки на интеллектуальную сеть.
Кража электроэнергии - серьезная проблема в США, где внедряемые интеллектуальные счетчики используют радиочастотную технологию для связи с сетью передачи электроэнергии. Люди, разбирающиеся в электронике, могут разработать устройства для создания помех, чтобы интеллектуальный счетчик сообщал о более низком фактическом использовании. Точно так же ту же технологию можно использовать, чтобы создать впечатление, что энергия, потребляемая потребителем, используется другим потребителем, увеличивая его счет.
Ущерб от хорошо проведенной и масштабной кибератаки может быть значительным и долгоиграющий. На ремонт одной выведенной из строя подстанции может потребоваться от девяти дней до более года, в зависимости от характера атаки. Это также может вызвать перебои в работе на несколько часов в небольшом радиусе. Это может немедленно повлиять на транспортную инфраструктуру, поскольку светофоры и другие механизмы проезда, а также вентиляционное оборудование для подземных дорог зависят от электроэнергии. Кроме того, может быть затронута инфраструктура, которая зависит от электросети, в том числе очистные сооружения, сектор информационных технологий и системы связи.
Кибератака на энергосистему Украины в декабре 2015, первая зарегистрированная такого рода нарушили работу почти четверти миллиона человек, отключив подстанции. Совет по международным отношениям отметил, что государства, вероятнее всего, станут виновниками такого нападения, поскольку у них есть доступ к ресурсам для его проведения, несмотря на высокий уровень сложности этого. Кибернетические вторжения могут использоваться как часть более крупного наступления, военного или иного характера. Некоторые эксперты по безопасности предупреждают, что события такого типа легко масштабируются для других сетей. Страховая компания Lloyd's из Лондона уже смоделировала исход кибератаки на Eastern Interconnection, которая может затронуть 15 штатов, оставить 93 миллиона человек в неведении и обойтись экономике страны примерно в 243 миллиарда долларов. до 1 триллиона долларов в виде различных убытков.
По данным Подкомитета Палаты представителей США поэкономическому развитию, общественным зданиям и управлению чрезвычайными ситуациями, электросеть уже подверглась значительному количеству кибер-вторжений, по два из пяти с целью вывести его из строя. Таким образом, Министерство энергетики США уделяет приоритетное внимание исследованиям и разработкам, чтобы снизить уязвимость электросетей к кибератакам, назвав их «неминуемой опасностью» в своем Четырехгодичном обзоре энергетики за 2017 год. Министерство энергетики также определило как устойчивость к атакам, так и самовосстановление как основные ключи к обеспечению того, чтобы сегодняшняя интеллектуальная сеть была ориентирована на будущее. Хотя уже действуют нормативные акты, а именно Стандарты защиты критически важной инфраструктуры, введенные Советом по надежности электроснабжения Северной Америки, значительная их часть является скорее предложениями, чем предписаниями. Большинство объектов и оборудования по производству, передаче и распределению электроэнергии принадлежат частным заинтересованным сторонам, что еще больше усложняет задачу оценки соблюдения таких стандартов. Кроме того, даже если коммунальные предприятия хотят полностью соблюдать требования, они могут обнаружить, что это слишком дорого.
Некоторые эксперты утверждают, что первым шагом к повышению киберзащиты интеллектуальной электросети является завершение комплексного риска анализ существующей инфраструктуры, включая исследование программного обеспечения, оборудования и коммуникационных процессов. Кроме того, поскольку вторжения сами по себе могут предоставить ценную информацию, может быть полезно проанализировать системные журналы и другие записи об их характере и времени. Общие недостатки, уже выявленные с помощью таких методов Министерством внутренней безопасности, включают низкое качество кода, неправильную аутентификацию и слабые правила межсетевого экрана. Некоторые считают, что после завершения этого шага имеет смысл завершить анализ потенциальных последствий вышеупомянутых сбоев или недостатков. Это включает как непосредственные последствия, так и каскадные эффекты второго и третьего порядка в параллельных системах. Наконец, решения по снижению рисков, которые могут включать в себя простое устранение недостатков инфраструктуры или новые стратегии, могут быть развернуты для исправления ситуации. Некоторые из таких мер включают перекодирование алгоритмов системы управления, чтобы сделать их более способными противостоять кибератакам и восстановления после них, или превентивные методы, которые позволяют более эффективно обнаруживать необычные или несанкционированные изменения данных. Стратегии учета человеческих ошибок, которые могут поставить под угрозу системы, включают обучение тех, кто работает в полевых условиях, опасаться странных USB-накопителей, которые могут вызвать вредоносное ПО при установке, даже если просто для проверки их содержимого.
Другие решения включают с использованием передающих подстанций, сетей SCADA с ограничениями, совместного использования данных на основе политик и аттестации интеллектуальных счетчиков с ограничениями.
Передающие подстанции используют технологии аутентификации с одноразовой подписью и конструкции цепочки одностороннего хеширования. С тех пор эти ограничения были устранены с помощью создания технологии быстрой подписи и проверки и обработки данных без буферизации.
Аналогичное решение было разработано для сетей SCADA с ограничениями. Это включает применение кода аутентификации сообщений на основе хэша к байтовым потокам, преобразование обнаружения случайных ошибок, доступное в устаревших системах, в механизм, гарантирующий аутентичность данных.
Совместное использование данных на основе политик использует синхронизацию часов GPS- точные измерения электросети для повышения стабильности и надежности электросети. Это достигается за счет требований к синхронизаторам, которые собираются блоками PMU.
Однако аттестация интеллектуальных счетчиков с ограничениями сталкивается с несколько иной проблемой. Одна из самых больших проблем с аттестацией для ограниченных интеллектуальных счетчиков заключается в том, что для предотвращения кражи энергии и аналогичных атак провайдеры кибербезопасности должны убедиться, что программное обеспечение устройств является подлинным. Для решения этой проблемы была создана архитектура для интеллектуальных сетей с ограничениями, которая была реализована на низком уровне во встроенной системе.
Прежде чем коммунальное предприятие установит усовершенствованную систему измерения, или любой тип интеллектуальной системы, она должна обеспечивать экономическое обоснование инвестиций. Некоторые компоненты, такие как (PSS), установленные на генераторах, очень дороги, требуют сложной интеграции в систему управления энергосистемой, необходимы только во время аварийных ситуаций и эффективны только в том случае, если они есть у других поставщиков в сети. Без всякого стимула для их установки поставщики электроэнергии не делают этого. Большинству коммунальных предприятий сложно обосновать установку инфраструктуры связи для одного приложения (например, считывания показаний счетчика). Из-за этого коммунальное предприятие обычно должно идентифицировать несколько приложений, которые будут использовать одну и ту же коммуникационную инфраструктуру - например, считывание показаний счетчика, мониторинг качества электроэнергии, удаленное соединение и отключение клиентов, обеспечение реагирования на спрос и т. Д. В идеале коммуникационная инфраструктура не будет поддерживает только краткосрочные приложения, но непредвиденные приложения, которые появятся в будущем. Регулирующие или законодательные меры также могут подтолкнуть коммунальные предприятия к реализации частей головоломки интеллектуальных сетей. Каждая коммунальная компания имеет уникальный набор деловых, нормативных и законодательных факторов, определяющих ее инвестиции. Это означает, что каждая коммунальная компания пойдет по разному пути к созданию своей интеллектуальной сети, и что разные коммунальные предприятия будут создавать интеллектуальные сети с разной степенью принятия.
Некоторые особенности интеллектуальных сетей вызывают сопротивление со стороны отраслей, которые в настоящее время или надеются на это. предоставлять аналогичные услуги. Примером может служить конкуренция с провайдерами кабельного и DSL Интернета со стороны широкополосного доступа к Интернету по линии электропередач. Поставщики систем управления SCADA для электросетей намеренно разработали собственное оборудование, протоколы и программное обеспечение, чтобы они не могли взаимодействовать с другими системами, чтобы связать своих клиентов с поставщиком.
Включение цифровых коммуникаций и компьютерной инфраструктуры с существующей физической инфраструктурой сети создает проблемы и внутренние уязвимости. Согласно журналу IEEE Security and Privacy Magazine, интеллектуальная сеть потребует от людей разработки и использования крупной компьютерной и коммуникационной инфраструктуры, которая поддерживает большую степень ситуационной осведомленности и позволяет выполнять более конкретные операции управления и контроля. Этот процесс необходим для поддержки основных систем, таких как широкомасштабное измерение и управление спросом, хранение и транспортировка электроэнергии, а также автоматизация распределения электроэнергии.
Различные системы «умных сетей» выполняют двойную функцию. Сюда входят системы расширенной измерительной инфраструктуры, которые при использовании с различным программным обеспечением могут использоваться для обнаружения кражи энергии и путем устранения неисправностей для определения того, где произошли отказы оборудования. Это в дополнение к их основным функциям, заключающимся в устранении необходимости в считывании показаний счетчика человеком и измерении времени использования электроэнергии.
Потери электроэнергии во всем мире, включая кражу, оцениваются примерно в двести миллиардов долларов ежегодно.
Кража электроэнергии также представляет собой серьезную проблему при предоставлении надежных электрических услуг в развивающихся странах.
Enel. Самым ранним и одним из крупнейших примеров интеллектуальной сети является итальянская система, установленная итальянской компанией Enel S.p.A.. Завершенный в 2005 году проект Telegestore был весьма необычным в мире коммунальных услуг, поскольку компания спроектировала и изготовила собственные счетчики, выступила в качестве собственного системного интегратора и разработала собственное системное программное обеспечение. Проект Telegestore широко известен как первое коммерческое использование технологии интеллектуальных сетей в домашних условиях и обеспечивает ежегодную экономию в 500 миллионов евро при стоимости проекта 2,1 миллиарда евро.
Департамент энергетики США - проект ARRA Smart Grid Project : Одной из систем программного развертывания в мире на сегодняшний день является программа Smart Grid Министерства энергетики США, финансируемая Законом США о восстановлении и реинвестировании от 2009 года. Эта программа требовала необходимого финансирования от отдельных коммунальных предприятий. В рамках этой программы было инвестировано в общей сложности более 9 миллиардов долларов государственных / частных средств. Технологии включает расширенную инфраструктуру измерения, в том числе более 65 миллионов усовершенствованных "интеллектуальных" счетчиков, системы оптимизации напряжения / переменного тока, более 1000 синхрофазоров, динамический рейтинг линий, проекты кибербезопасности, расширенный Системы управления распределением, системы хранения энергии и проекты возобновляемых источников энергии. Эта программа состояла из инвестиционных грантов (согласование), демонстрационных проектов, исследований по приемлемости потребителей и программ обучения персонала. Отчеты по всем коммунальным программам, а также отчеты об общем воздействии будут завершены ко всему кварталу 2015 года.
Остин, Техас . В США город Остин, штат Техас, работает над созданием своей интеллектуальной сети с 2003 года, когда его коммунальное предприятие впервые заменило 1/3 своих ручных счетчиков на интеллектуальные счетчики, которые обмениваются по беспроводной сети ячеистая сеть. В настоящее время она управляет 200 000 устройств в режиме реального времени (интеллектуальные счетчики, интеллектуальные термостаты и датчики в зоне обслуживания) и поддерживает 500 000 устройств в режиме реального времени в 2009 году, обслуживая 1 миллион потребителей и 43 000 предприятий.
Боулдер, Колорадо завершил первую фазу своего проекта интеллектуальной сети в августе 2008 года. Обе системы использует интеллектуальный счетчик в качестве шлюза в сети домашней системы (HAN), которая управляет интеллектуальными розетками и устройствами. Некоторые разработчики HAN предпочитают отделить функции управления счетчика из-за опасностей, что в будущем не будут соответствовать новым стандартам и технологиям, доступным в быстро меняющемся бизнес-сегменте домашних электронных устройств.
Hydro One в Онтарио, Канада, находится в самом разгаре крупномасштабной инициативы Smart Grid по развертыванию стандартов инфраструктуры связи от Trilliant. К концу 2010 года система будет обслуживать 1,3 миллиона клиентов в провинции Онтарио. Инициатива получила награду «Лучшая инициатива AMR в Северной Америке» от сети планирования коммунальных предприятий.
Город Маннгейм в Германии использует широкополосную связь в реальном времени Powerline (BPL) коммуникации в своем проекте Model City Mannheim «MoMa».
Аделаида в Австралии также реализовать локализованную электрическую сеть Green Smart Grid в редевелопменте Tonsley Park.
Сидней также в Австралии в партнерстве с австралийским правительством реализовал программу Smart Grid, Smart City.
Эвора. InovGrid - это инновационный проект в Эвора, Португалия, целью которого является оснащение электросети информацией и устройствами для автоматизации управления сетью, повышения качества обслуживания, снижения эксплуатационных расходов, повышения энергоэффективности и экологической устойчивости, а также увеличения проникновения. возобновляемых источников энергии и электромобилей. Будет возможно контролировать и управлять состоянием всей распределительной электросети в любой момент, что позволит поставщикам и компаниям, оказывающим энергетические услуги, использовать эту технологическую платформу для предоставления потребителям информации, а также энергетических продуктов и услуг с добавленной стоимостью. Этот проект по установке интеллектуальной энергосистемы ставит Португалию и EDP на передовые позиции в области технологических инноваций и предоставления услуг в Европе.
E-Energy - в так называемом E -Energy проекты несколько немецких коммунальных предприятий создают первые ядрышки в шести независимых модельных регионах. Конкурс технологий определил эти модельные регионы для проведения исследований и разработок с основной целью создания «Интернета энергии»
Массачусетс . Одна из первых попыток внедрения технологий «умных сетей» в Соединенных Штатах была отклонена в 2009 году регулирующими органами электроэнергетики в Содружестве Массачусетса, a Штат США. Согласно статье в Boston Globe, дочерняя компания Western Massachusetts Electric Co. Northeast Utilities фактически пыталась создать программу «умных сетей», используя государственные субсидии, которые позволили бы снизить доход клиентов от постоплаты до выставления счетов с предоплатой (с использованием «смарт-карт ») в дополнение к специальным повышенным тарифам «надбавки» за электроэнергию, потребляемую сверх заранее определенного количества. Этот план был отклонен регулирующими органами, поскольку он «подрывал важные меры защиты для потребителей с низким доходом от отключений». Согласно Boston Globe, план «несправедливо нацелился на клиентов с низким доходом и обошел законы Массачусетса, призванный помочь испытывающим трудности потребителям держать свет включенным». Представитель экологической группы, поддерживающей планы умных сетей и, в частности, упомянутый выше план «умных сетей» Western Massachusetts Electric, заявил: «При правильном использовании технология умных сетей имеет большой потенциал для снижения пикового спроса., что позволило бы нам закрыть некоторые из самых старых и самых грязных электростанций... Это инструмент ».
Консорциум eEnergy Vermont - это инициатива штата США в Вермонте, частично финансируемый в рамках Закона США о восстановлении и реинвестировании от 2009 года, в котором все электроэнергетические компании штата быстро внедрили различные технологии Smart Grid, включая около 90% усовершенствованной инфраструктуры измерения развертывания и в настоящее время оценивают различные динамические структуры ставок.
В Нидерландах был инициирован крупномасштабный проект (>5000 подключений,>20 партнеров) для демонстрации интегрированных технологий интеллектуальных сетей, услуг и бизнес-кейсов.
LIFE Factory Microgrid (LIFE13 ENV / ES / 000700) - это демонстрационный проект, который является частью программы LIFE + 2013 (Европейская комиссия), основная цель которой - продемонстрировать, посредством реализации полной масштабный промышленный smartgrid, что микросети могут стать одним из наиболее подходящих решений для производства и управления энергией на предприятиях, которые хотят минимизировать воздействие на окружающую среду.
EPB в Чаттануга, Теннесси - муниципальная электроэнергетическая компания, начавшая строительство интеллектуальной сети в 2008 году, получив в 2009 году грант Министерства энергетики США в размере 111 567 606 долларов США на ускорение строительства и реализации (на общую сумму 232 219 350 долларов США). Развертывание прерывателей линий электропередач (1170 единиц) было завершено в апреле 2012 года, а внедрение интеллектуальных счетчиков (172 079 единиц) было завершено в 2013 году. Магистральная оптоволоконная система интеллектуальной сети также использовалась для обеспечения первого гигабитного интернет-соединения. для бытовых клиентов в США через инициативу Fiber to the Home, и теперь для жителей доступны скорости до 10 гигабит в секунду. По оценкам, интеллектуальная сеть снизила перебои в подаче электроэнергии в среднем на 60%, экономя городу около 60 миллионов долларов ежегодно. Это также уменьшило потребность в «въезде в грузовик» для поиска и устранения неисправностей, что привело к примерно 630 000 километров пробега грузовика и сокращам углерода на 4,7 миллиона фунтов. В январе 2016 года EPB стала первой крупной системой распределения электроэнергии, получившей сертификат Performance Excellence in Electricity Renewal (PEER).
В некоторых развертываниях используется стандарт OpenADR для сброса нагрузки и снижения спроса в периоды повышенного спроса.
Рынок интеллектуальных сетей в Китае оценивается в 22,3 миллиарда долларов с прогнозируемым ростом до 61,4 миллиарда долларов к 2015 году. Honeywell разрабатывает пилотный проект реагирования на спрос и реализуемость исследования для Китая с State Grid Corp. Китая с использованием стандарта запроса OpenADR. State Grid Corp., Китайская академия наук и General Electric намерены разработать стандарты для развертывания интеллектуальных сетей в Китае.
Стандарт OpenADR был использован в Брэкнелле, Англия, где пиковое использование в коммерческих зданиях уменьшилось на 45 процентов. В результате пилотного проекта Scottish and Southern Energy (SSE) заявила, что подключилась к 30 коммерческим и промышленным зданиям в долине Темзы, к западу от Лондона, с программа реагирования на спрос.
В 2009 году Министерство энергетики США предоставило грант в размере 11 миллионов долларов компании Южная Калифорния Эдисон и Honeywell для реагирования на спрос, которая снижает потребление энергии в часы для участвующих промышленных потребителей. Министерство энергетики предоставило Honeywell грант в размере 11,4 миллиона долларов на действия с использованием стандарта OpenADR.
Hawaiian Electric Co. (HECO) реализует двухлетний пилотный проект для проверки способности программы ADR реагирует на прерывистую работу энергии ветра. Гавайи ставят цель к 2030 году получить 70 процентов электроэнергии из возобновляемых источников. HECO будет стимулировать клиентов к снижению энергопотребления в течение 10 минут после уведомления.
Часть IEEE Smart Grid Initiative, IEEE 2030.2 представляет собой расширение работы, направленной на коммунальные системы хранения для сетей передачи и распределения. Группа IEEE P2030 План представить в начале 2011 года всеобъемлющий набор рекомендаций по интерфейсу интеллектуальных сетей. Новые правила будут охватывать такие области, как батареи и суперконденсаторы, а также маховики. Группа также разработала руководство проект к 2030.1 для интеграции электромобилей в интеллектуальную сеть.
ТК 57 МЭК создал семейство международных стандартов, которые занимаются как часть интеллектуальной сети. Эти стандарты включают в себя IEC 61850, который представляет собой электрическое устройство для автоматизированной подстанции, и IEC 61970 / 61968 - общую информационную модель (CIM). CIM Введение семантику, которая будет реакцией на преобразование данных в информацию.
OpenADR - это стандарт связи для интеллектуальных сетей с открытым исходным кодом, использование приложений реагирования на спрос. Обычно он используется для отправки информации и сигналов, чтобы устройства, потребляющие электроэнергию, в периоды повышенного спроса.
MultiSpeak разработал спецификацию, которая поддерживает функции распределения интеллектуальной сети. MultiSpeak имеет надежный набор определений интеграции, который поддерживает почти все программные интерфейсы, необходимые для распределения или части вертикально интегрированной утилиты. Интеграция MultiSpeak определяется с помощью расширяемого языка разметки (XML) и веб-служб.
IEEE создал стандарт для поддержки синхрофазоров - C37.118.
Группа пользователей UCA обсуждает и поддерживает практический опыт использования стандартов, используемых в интеллектуальных сетях..
Группа служебных задач в LonMark International проблемы, связанные с интеллектуальной сетью.
Наблюдается растущая тенденция к использованию технологии TCP / IP в качестве общей коммуникационной платформы для приложений интеллектуальных счетчиков, чтобы коммунальные предприятия могли развертывать несколько систем связи, используя IP-технологии в качестве общей платформы управления.
IEEE P2030 - это проект IEEE, в котором используется «Проект руководства по использованию интеллектуальных сетей в энергетических технологиях и работе информационных технологий с электроэнергетической (EPS), и конец - приложений и нагрузок» ».
NIST включил ITU-T G.hn в качестве одного из «стандартов, определенных для реализации» для Smart Grid «в отношении которого, по ее мнению, существует устойчивый консенсус партий сторон ». G.hn является стандартом для высокоскоростной связи по линиям электропередач, телефонным линиям и коаксиальным кабелем.
OASIS EnergyInterop '- технический комитет OASIS, представляющий стандарты XML для взаимодействия в области энергетики. Его отправной точкой является стандарт Калифорнии OpenADR.
Согласно Закону об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA), NIST отвечает за надзор за указанием и выбором сотен стандартов, которые потребуются для реализации Smart Grid. в США Эти стандарты будут переданы NIST в Федеральной комиссией по регулированию энергетики (FERC). Эта работа началась, и первые стандарты уже отобраны для включения в каталог Smart Grid NIST. Некоторые комментаторы предположили, что преимущества, которые могут быть реализованы за счет использования Smart Grid, могут оказаться под угрозой из-за растущего числа патентов, охватывающих прогуру и технологии Smart Grid. Если патенты охватывающие стандартизованные элементы Smart Grid, не будут раскрыты до тех пор, пока технология не будет широко распространена по сети («заблокирована»), могут произойти известные нарушения, когда патентообладатели будут стремиться собирать непредвиденную ренту с большими сегментами рынка.
В ноябре 2017 года некоммерческий альянс GridWise Alliance вместе с Clean Edge Inc., группой по экологически чистым источникам энергии, опубликовали рейтинги для всех 50 штатов в их усилиях по модернизации электросетей.. Калифорния заняла первое место. Другими ведущими штатами были Иллинойс, Техас, Мэриленд, Орегон, Аризона, округ Колумбия, Нью-Йорк, Невада и Делавэр. «30-страничном отчете от GridWise Alliance, представляющего заинтересованные стороны, которые проектируют, строят и эксплуатируют электрическую сеть, подробно по модернизации сети по всей стране и они ранжируются по штатам».
Энергетический портал  | На Викискладе есть материалы, связанные с интеллектуальными сетями. |
