智慧能源網路

全球能源需求的成長率預計約為每年2,2%。 這意味著目前全球超過20拍瓦時的能源消耗將在2030年增加到33拍瓦時。 同時，人們也強調比以往更有效地利用能源。

1. 智慧網聯汽車

其他預測預測，到 2050 年，交通運輸將消耗超過 10% 的電力需求，這主要是由於電動和混合動力汽車的日益普及。

如果 為電動車電池充電 如果控制不當或根本無法自行工作，則存在因同時充電過多電池而導致尖峰負載的風險。 需要允許車輛在最佳時間充電的解決方案 (1)。

二十世紀的經典電力系統，主要在中央發電廠生產電力，並透過高壓輸電線路和中低壓配電網輸送給消費者，無法很好地適應新時代的需求。

近年來，我們還可以看到分散式系統的快速發展，小型能源生產商可以與市場分享盈餘。 他們在分散式系統中佔有很大份額。 再生能源.

智慧電網術語表

急性心肌梗死 - 高級計量基礎設施的縮寫。 指與電錶通信、收集能源數據並分析該數據的設備和軟件的基礎設施。

分散式發電 - 直接連接到配電網絡或位於接收者電力系統中（位於控制和計量裝置後面）的小型發電裝置或設施的能源生產，通常利用可再生或非傳統能源發電，通常與熱生產相結合（分佈式熱電聯產） ）。 。 分佈式發電網絡可以包括產消者、能源合作社或市政發電廠等。

智慧電錶 – 遠程電錶，具有自動將電能計量數據傳輸給供應商的功能，從而為自覺用電提供更多機會。

微能源 – 小型發電廠，通常用於自用。 微源可以是小型家用太陽能、水力或風力發電廠、使用天然氣或沼氣運行的微型渦輪機、使用天然氣或沼氣運行的發動機的裝置。

產消者 – 有意識的能源消費者，根據自己的需要生產能源，例如微源能源，並將未使用的剩餘能源出售給配電網絡。

動態關稅 – 考慮能源價格每日變化的關稅。

可觀測時空

解決這些問題 (2) 需要一個具有靈活、「會思考」的基礎設施的網絡，將能源準確地引導到需要的地方。 這個決定 智慧能源電網 ——智能電網。

2. 能源市場面臨的挑戰

從廣義上講，智慧電網是一個電力系統，它智慧地整合生產、傳輸、分配和使用過程中所有參與者的活動，以經濟有效、可持續和安全的方式提供電力(3)。

其主要前提是能源市場所有參與者之間的連結。 網路連接發電廠，大大小小的能源消費者融為一體。 它的存在和運作得益於兩個要素：基於先進感測器的自動化和資訊通訊技術系統。

簡而言之：智慧電網「知道」何時何地能源需求和供應量最大，並且可以將多餘的能源引導到最需要的地方。 因此，這樣的網路可以提高能源供應鏈的效率、可靠性和安全性。

3. 智慧電網-基本圖

4. 智慧電網的三個領域、目標和帶來的效益

智慧型網路 允許您遠端讀取電錶讀數、監控接收和網路狀態以及能量接收設定檔、識別非法能源消耗、儀表幹擾和能源損失、遠端斷開/連接接收方、切換資費、存檔和帳單用於讀取值和其他操作(4)。

要準確地確定電力需求很困難，因此系統通常必須使用所謂的熱儲備。 分散式發電（請參閱智慧電網術語表）與智慧電網的結合使用可以顯著減少保持大量儲備處於完全準備狀態的需要。

極 智慧電網 有一個廣泛的測量系統，智慧計量（5）。 它包括將測量數據傳輸到決策點的電信系統，以及智慧資訊、預測和決策演算法。

第一個「智慧」測量系統試點裝置已經建成，涵蓋各個城市或直轄市。 多虧了他們，您除其他外，還可以為個人客戶引入每小時費率。 這意味著在一天中的某些時間，單一消費者的電價會較低，因此值得打開，例如洗衣機。

根據一些科學家的說法，例如馬克·蒂姆領導的德國馬克斯·普朗克研究所的研究小組，數以百萬計的智慧電錶可以在未來創建一個完全自主的 自調節網絡，像互聯網一樣去中心化，並且安全，因為它可以抵抗中心化系統所遭受的攻擊。

多元的力量

再生電力來源 由於單位功率 (RES) 較低，它們是分散式電源。 後者包括單位容量小於 50-100 MW 的能源，安裝在靠近最終能源消費者的地方。

然而，實際上，分散式電源的限制因國家而異，例如瑞典為 1,5 MW，紐西蘭為 5 MW，美國為 5 MW，英國為 100 MW。 。

由於足夠的電源分散在電力系統的一小部分區域，並且由於它們提供的功能 智慧電網，將這些來源組合到一個由操作員控制的系統中變得可能並且有利可圖，創建一個「虛擬發電廠」。

其目標是將分散式發電集中到一個邏輯連接的系統中，提高電力生產的技術和經濟效率。 距離能源消費者較近的分散式發電還可以利用當地的燃料資源，包括生物燃料和再生能源，甚至城市垃圾。

虛擬發電廠連接一定區域內許多不同的本地電力來源（水力發電廠、風力發電廠、光伏發電廠、聯合循環渦輪機、發動機驅動的發電機等）和儲能裝置（水箱、電池） ，由廣泛的IT 網路系統進行遠端控制。

在創建虛擬發電廠時，儲能設備應發揮重要作用，使發電量能夠根據消費者需求的日常變化進行調整。 通常這些儲存器是電池或超級電容器； 抽水蓄能電站也可以起到類似的作用。

形成虛擬發電廠的能量平衡區域可以使用現代開關與電網分離。 這種開關可以保護、執行測量工作並使系統與網路同步。

世界變得越來越聰明

W 智慧電網 目前世界上所有最大的能源公司都在投資。 在歐洲，例如 EDF（法國）、RWE（德國）、Iberdrola（西班牙）和英國天然​​氣公司（英國）。

6. 智慧電網連接傳統能源和再生能源

此類系統的一個重要組成部分是電信分配網絡，它在中央應用系統和直接位於最終客戶電網末端的智慧電錶之間提供可靠的雙向IP傳輸。

目前，全球最大的電信網路的需求 智能電網 其全國最大的能源營運商——例如LightSquared（美國）或EnergyAustralia（澳洲）——都是使用Wimax 無線技術生產的。

此外，波蘭第一個也是最大規模的 AMI（高級計量基礎設施）系統實施計劃之一涉及使用 Wimax 系統進行資料傳輸，該系統是 Energa Operator SA 智慧電網的組成部分。

與電力產業中用於資料傳輸的其他技術（例如 PLC）相比，Wimax 解決方案的一個重要優勢是，在緊急情況下無需斷開整段電力線。

7.歐洲的能源金字塔

中國政府制定了一項大規模的供水系統長期投資計劃，升級和擴大農村地區的輸電網路和基礎設施， 智慧電網。 中國國家電網公司計劃在2030年實現這些目標。

日本電力聯合會計劃在政府支持下到 2020 年開發利用太陽能的智慧電網。 目前，德國正在實施一項政府計劃，測試智慧電網的電子能源。

歐盟國家將建立能源“超級電網”，透過該電網分配再生能源，主要來自風力發電廠。 與傳統網路不同，它將不是基於交流電，而是基於直流電（DC）。

歐洲基金資助了該計畫的相關研究和培訓計畫 MEDOW，該計畫匯集了大學和能源產業。 MEDOW是英文名稱「Multi-terminal DC Grid For Offshore Wind」的縮寫。

該培訓計劃預計將持續到2017年XNUMX月。 創建 再生能源網絡 由於再生能源的具體特徵，即容量週期性過剩或短缺，在大陸範圍內與現有網路的有效連接（6）是有意義的。

在赫爾半島運作的智慧半島計畫在波蘭能源產業眾所周知。 Energa 正是在這裡實施了該國第一個遠端抄表系統，並擁有適合該專案的技術基礎設施，該基礎設施將進一步現代化。

這個地方並不是偶然選擇的。 該地區的特點是能源消耗變化較大（夏季消耗高，冬季消耗少），這給能源工程師帶來了額外的挑戰。

所實施的系統不僅必須具有高可靠性，而且必須具有為客戶提供服務的靈活性，使他們能夠優化能源消耗、改變電價並使用新興的替代能源（光伏電池板、小型風力渦輪機等）。

最近，有消息指出Polskie Sieci Energetyczne希望將能量儲存在容量至少為2MW的強大電池中。 該營運商計劃在波蘭建造儲能設施，以支援電網，確保在再生能源（RES）因無風或天黑後停止運作時供電的連續性。 倉庫發出的電力將進入電網。

該解決方案的測試可能會在兩年內開始。 根據非官方消息，日本日立公司正在提供 PSE 來測試強大的電池容器。 一顆這樣的鋰離子電池可以提供1兆瓦的電力。

倉庫還可以減少未來擴建傳統發電廠的需求。 風力發電廠的特點是輸出功率變化較大（取決於氣象條件），迫使傳統能源維持電力儲備，以便隨時更換或補充輸出功率的減少。

歐洲各地的營運商正在投資能源儲存。 最近，英國啟動了我們大陸上最大的此類裝置。 倫敦附近的 Leighton Buzzard 發電廠能夠儲存高達 10 MWh 的能源並提供 6 MW 的電力。

它得到了 S&C Electric、三星以及 UK Power Networks 和 Younicos 的支持。 2014年5月，後者建造了歐洲第一個商業儲能設施。 該計畫在德國什未林啟動，裝置容量為XNUMX兆瓦。

《2014年智慧電網項目展望》文件包含自459年以來實施的2002個項目，其中新技術和ICT（遠端資訊）能力的使用為創建「智慧電網」做出了貢獻。

應該指出的是，至少有一個歐盟成員國參與（作為合作夥伴）的計畫被考慮（7）。 這使得報告涵蓋的國家數量達到 47 個。

到目前為止，已為這些項目分配了 3,15 億歐元，但其中 48% 尚未完成。 目前，研發項目耗資830億歐元，測試實施耗資2,32億歐元。

其中，以人均計算，丹麥投資最多。 另一方面，法國和英國的專案預算最高，每個專案平均為 5 萬歐元。

與這些國家相比，東歐國家的情況要差得多。 根據該報告，他們的資金僅佔所有這些項目總預算的 1%。 從實施項目數量來看，前五位的是：德國、丹麥、義大利、西班牙和法國。 波蘭排名第18名。

瑞士領先我們，其次是愛爾蘭。 在智慧電網的口號下，雄心勃勃、近乎革命性的解決方案正在世界各地實施。 能源系統現代化計劃.

最好的例子之一是在加拿大安大略省創建智慧基礎設施的專案（2030年），近年來準備就緒，設計週期長達8年。

8.加拿大安大略省智慧電網部署計畫。

能量病毒？

然而，如果 能源網路 要變得像互聯網一樣，您必須考慮到它可能面臨與我們在現代電腦網路中遇到的相同威脅。

9. 設計用於能源網路的機器人

F-Secure 實驗室的專家最近警告稱，包括供電網路在內的工業服務系統出現了新的複雜威脅。 它被稱為 Havex，它使用一種極其先進的新技術來感染電腦。

Havex 由兩個主要組件組成。 第一種是木馬軟體，用於遠端控制受攻擊的系統。 第二個元素是 PHP 伺服器。

該特洛伊木馬被攻擊者附加到自動化過程控制系統/SCADA軟體中，該系統負責監控技術和生產過程的進展。 受害者從專門網站下載此類程序，但沒有意識到威脅。

Havex 的受害者主要是歐洲機構和工業解決方案公司。 Havex 程式碼的部分內容表明，其創建者除了想要竊取有關生產流程的資料外，還可能影響他們的進度。

10.智慧電網領域

該惡意軟體的作者對能源網路特別感興趣。 可能是未來的元素 智慧能源系統 機器人也會。

最近，密西根理工大學的研究人員開發了一種機器人模型 (9)，可以向受自然災害等停電影響的地區輸送能源。

例如，這種類型的機器可以恢復電信基礎設施（塔和基地台）的電力，以更有效地進行救援行動。 機器人是自主的，可以選擇到達目的地的最佳路徑。

他們可能裝有電池或太陽能電池板系統。 他們可以互相餵食。 意義及作用 智慧電網 遠超出能源範圍 (10)。

以這種方式創建的基礎設施可用於創建基於最新技術的未來新的行動智慧生活。 目前，我們只能想像這種解決方案的優點（但也有缺點）。