SmartGrids – reţelele viitorului

Concepte şi provocări

Mircea EREMIA, Mircea EREMIA, Lucian TOMA, Constantin BULACLucian TOMA, Constantin BULACUniversitateaUniversitatea “Politehnica” “Politehnica” din Bucuredin Bucureşştiti

SmartGrids Sibiu, 22-23 septembrie 2010

PieţeOperatori

Furnizor de

servicii

Transport DistribuţieClient

Producţie

Infrastructură informaţională

Infrastructura electrică

Domeniu

Ce înseamnă astăzi reţelele electrice?

SmartGrids(Uniunea Europeană)

Perfect Power Systems(Galvin Electricity - SUA)

Smart Grid(Illinois Institute

of Technology)

IntelliGrid

(EPRI)

GridWise

AllianceGridWork

sModern Grid

Initiative

Department of Energy – SUA

Conceptul SmartGrid(s)

Documente de referinţă

http://www.smartgrids.eu

Strategic Research Agenda for Europe’s Electricity Networks of the Future (2007)

European SmartGrids Technology Platform - Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future (2007)

European Technology Platform SmartGrids - Strategic Deployment Document for Europe’s Electricity Networks of the Future (2008)

“Energy Independence and Security Act” (2007) adoptat de Congresul SUA, tratează în capitolul XIII Programul de modernizare a Sistemului Energetic Naţional American prin noul concept SmartGrid

“Transformarea reţelei şi revoluţionarea industriei energiei electrice din America” (2003-2004) – planul de acţiunea elaborat de Departamentul Energiei (DOE)

PIA

ŢA

INTER

NĂ

SECU

RIT

ATEA

ALIM

EN

TĂR

II

MEDIU

Liberalizarea pieţei de energie

Inovare şi competitivita

te

Eficienţă şi costuri

reduse

Conservarea florei şi faunei

naturale

Stoparea procesului de

schimbări climaterice

Reducerea

poluării

Disponibilitatea energiei primare

Siguranţă şi Calitate a energiei

Capacitate de livrare

Obiectivele SmartGrids (derivate din Strategia de la Lisabona)

Smart Smart evolutionevolution

Evoluţia către o infrastructură inteligentă

Ce este SmartGrids?

““Smart Smart evolutionevolution””

Evoluţia de la “reţelele pasive” spre “reţelele active”

Sisteme de comunicaţii

Monitorizare în timp real

Acţionare de la distanţă

Reţele pasive =reţele dependente de intervenţia operatorului uman

Reţele active =reţele capabile să răspundă (să se adapteze) în timp real la evenimente complexe

Ce este SmartGrids?

… integrarea a două infrastructuriReţele electrice inteligente (SmartGrids)

Infrastructura electricăInfrastructura electrică

Infrastructura Infrastructura ““InteligentaInteligenta””

Ce este SmartGrids?

Ce este SmartGrids?

SmartGridSmartGrid este un ansamblu de tehnologii, concepte, este un ansamblu de tehnologii, concepte, arhitecturi arhitecturi şşi strategii care permit înlocuirea structurii i strategii care permit înlocuirea structurii ierarhizată pe verticală a producierarhizată pe verticală a producţţiei, transportului iei, transportului şşi i distribudistribuţţiei cu un cadru complet integrat, inteligeniei cu un cadru complet integrat, inteligentt, în , în care activitatea de afacericare activitatea de afaceri şşi obiectivele i obiectivele factorilor factorilor implicaţiimplicaţi sunt asigurate prin schimburi eficiente de date, sunt asigurate prin schimburi eficiente de date, prin servicii prin servicii şşi tranzacţii.i tranzacţii.

SmartGridSmartGrid este un ansamblu de tehnologii, concepte, este un ansamblu de tehnologii, concepte, arhitecturi arhitecturi şşi strategii care permit înlocuirea structurii i strategii care permit înlocuirea structurii ierarhizată pe verticală a producierarhizată pe verticală a producţţiei, transportului iei, transportului şşi i distribudistribuţţiei cu un cadru complet integrat, inteligeniei cu un cadru complet integrat, inteligentt, în , în care activitatea de afacericare activitatea de afaceri şşi obiectivele i obiectivele factorilor factorilor implicaţiimplicaţi sunt asigurate prin schimburi eficiente de date, sunt asigurate prin schimburi eficiente de date, prin servicii prin servicii şşi tranzacţii.i tranzacţii.SmartGridSmartGrid este o re este o reţţea ce înglobează o gamă largă de ea ce înglobează o gamă largă de structuri de producstructuri de producţţie (centralizat, distribuit, intermitent ie (centralizat, distribuit, intermitent şşi mobil).i mobil).

SmartGridSmartGrid este o re este o reţţea ce înglobează o gamă largă de ea ce înglobează o gamă largă de structuri de producstructuri de producţţie (centralizat, distribuit, intermitent ie (centralizat, distribuit, intermitent şşi mobil).i mobil).SmartGridSmartGrid este o structură auto-cicatrizantă, capabilă să este o structură auto-cicatrizantă, capabilă să anticipeze defectele evidente anticipeze defectele evidente şşi să ia măsuri i să ia măsuri preventive/corective pentru a evita/rezolva diverse preventive/corective pentru a evita/rezolva diverse probleme ale sistemuluiprobleme ale sistemului

SmartGridSmartGrid este o structură auto-cicatrizantă, capabilă să este o structură auto-cicatrizantă, capabilă să anticipeze defectele evidente anticipeze defectele evidente şşi să ia măsuri i să ia măsuri preventive/corective pentru a evita/rezolva diverse preventive/corective pentru a evita/rezolva diverse probleme ale sistemuluiprobleme ale sistemului

Managementul activelor (infrastructura)

Aplicaţiiderivate

Aplicaţiide bază

Fundaţia

Dezvoltarea aplicaţiilor în Smart Grids

Infrastructura IT(Magistrale de date

industriale, GIS,Comunicaţii cuconsumatorul)

Infrastructura de telecomunicaţii

(WAN, LAN, puncte de acces)

Infrastructura reţelei electrice (structura fiderilor / staţiilor)

Con-toareInteli-gente

Sisteme demanagement

al datelor măsurate

Automatizări în reţeaua

de distribuţie

Sistemul de management al distribuţiei

Automati-zări

în staţiile electrice

Casainteli-gentă

Vehiculeelectrice

Stocareaenergiei

Generareadistribuită

Opti-mizare

VAr-Volt

Răspun-sul

cererii

Micro-reţele

Efici-enţa

funcţio-nării

ViitorViitor

Sursa: IEEE Power & Energy Magazine (2010)

Generare centralizată şi control centralizat

Circulaţia liberă a puterilor conform legilor lui Kirchhoff

Producţia de energie electrică prin simpla urmărire a sarcinii

Comutaţie manuală

Protecţii electromecanice

Mentenanţă periodică

Controlul circulaţiei de puteri cu ajutorul electronicii de putere

Echilibrarea dinamica a producţiei sau consumului variabil

Răspuns automat, Actiuni predictive

Protecţii numerice

Mentenenţă predictivă

Generare centralizată şi distribuităControl inteligent central şi distribuit

Evoluţia către Reţele Inteligenţe

Reţelele clasice Reţelele clasice Reţelele viitoruluiReţelele viitorului

MediuMediu

EconomieEconomie

ClientClient

Beneficii ale Smart Grids

Agenti economici si

companii

Agenti economici si

companii

Beneficii pentru mediu- Reducerea emisiilor de C și NOx- Integrarea surselor regenerabile- Stimulente pentru conservare

Beneficii pentru economie- Locuri de muncă- Investiții in antreprenoriat- O nouă bază manufacturială- Competiție globală

Beneficii pentru industrie- Crește eficiența energetică- Reduce emisiile de C- Promovarea surselor regenerabile- Imbunătățește fiabilitatea

Beneficii pentru consumatori- Libertatea de a alege- Calitatea serviciului en.el.- Reducerea pretului en.el.- Implicarea consumatorilor

FACTS şi FACTS şi HVDCHVDC

produse software performanteproduse software performante

Conductoare Conductoare compozitecompozite

Surse regerenrabile Surse regerenrabile de energiede energie

Smart meteringSmart metering

senzorisenzori

Accesul datelor Accesul datelor de la distande la distanţăţă

InternetInternet

Automatizări şi Automatizări şi protecţiiprotecţii

Smart Grid

Tehnologii Smart Grids

Aparate inteligente

Delestaj voluntar de sarcină ca răspuns la dezechilibru de puteri

Managementul consumului

La vârf de sarcină, consumul poate fi

asigurat din surse proprii pentru a economisi bani

Locuinţe

Sisteme digitale de protecţie ce acţionează în microsecunde

Procesoare

Panouri fotoelectrice

Detectează condiţii nefavorabile de funcţionare şi pot semnala

zone care pot fi izolate - autocicatrizare

Centrală eoliană Generare distribuită

Energia provenită din surse de producţie proprie, de mică putere, conduc la creşterea independenţei

energetice şi la reducerea costurilor

Senzori

Clădire industrială

Centrală electrică de putere mare

Microreţa izolată

Birouri

Viziune pentru viitor – o reţea a microreţelelor integrate care se pot monitoriza şi auto-cicatriza

SMART-GRIDSSMART-GRIDS

Perturbaţie în reţea

Energia generată la gol de sarcină poate fi stocată în baterii

pentru utilizare ulterioară

Stocare

FlexibilitateAccesibilitate Siguranţă

Economicitate

Configuraţia Smart Grids

Strategia Platformei Europene

I. Abordarea centrată pe reţeaua electrică

Optimizarea funcţionării reţelei electrice

Integrarea surselor de energie regenerabilă

Tehnologia informaţională şi de telecomunicaţii

Reţelele electrice de distribuţie active

Piaţa de energie electrică şi eficienţa energetică

Optimizarea infrastructurii

II. Abordarea centrată pe utilizatorii reţelei electrice

Agregarea grupurilor eoliene şi prognoza producţiei

GAGAZZ

GAGAZZ

Sisteme de stocare a energiei în baterii (BESS)

Smart Integration

Reţea de transport

Reţea de Reţea de distribuţiedistribuţieReţea de Reţea de

distribuţiedistribuţie

Gen. Load

GAGAZZ

GAGAZZ

Supervizare & Control

Supervizare & Control

Centrala Electrică Virtuală o soluţie de integrare a surselor dispersate/distribuite

Smart Coordination

Wall display

SCADA

GAGAZZ

GAGAZZ

WAMCSWAMCS

Smart Metering

Automobilul electric

Automobilele electrice se pot încărca pe perioadele când sursele regenerabile au excedent de putere. Acestea pot fi folosite în caz de urgenţă pentru a alimenta consumatorii importanţi.

În viitor consumatorii pot comunica decizia lor operatorului de reţea şi pot beneficia de serviciile de care au nevoie

Măsurare inteligentăInformaţiile primite în timp real privind preţul energiei electrice va ajuta consumatorul să decidă asupra consumului

Conţin micro-chipuri care comunică cu reţeaua astfel încât se pot deconecta automat dacă primesc semnal de la centrul de control în caz de urgenţă

Aparate electrocasnice inteligente

Casa inteligentă

Control prin internetPoate fi posibil de a controla de la distanţă consumul de energie electrică

Termostat inteligentPoate comunica cu reţeaua şi ajusta setările pentru a optimiza consumul de energie

Comunicaţie de viteză mareSenzorii avansaţi distribuiţi în reţeaua electrică şi o reţea de comunicaţii de viteză mare interconectează întregul sistem

Smart Home (Building) – Active Consumer

~

AMR

PLC

AMR AMR

AMR AMR

~

~

MăsurareEstimare în timp realConectarea la centrul de control

AMR

Către „sisteme electroenergetice perfecte”

– idee iniţiată de Galvin Electricity (SUA) –

Stocare

Generatoare eolieneCentrala Electrică Virtuală

Microturbine

Motor Diesel

PV

Integrarea surselor Integrarea surselor regenerabile la scară regenerabile la scară

largălargă

strategii de strategii de management al management al

energieienergiei

Integrarea surselor de energie curată

Impactul surselor distribuite asupra reţelelor electrice ...

SurSursasa: Mitsubishi Electric Power Produces Inc.: Mitsubishi Electric Power Produces Inc.

Creşterea performanţelor reţelei electrice prin dispozitive FACTS şi legături HVDC

Smart Cities

Comunicaţii în timp real bidirecţionale

Calitatea energiei electrice

Generare distribuită

Staţii de alimentare a

automobilelor electrice

Smart Grid Cities

Case inteligente

Staţii electrice automatizate

Senzori

Infrastructura de management al informaţiilor

Populaţia din zonele urbane:în 1900 – 13%în 2050 – 70%

Populaţia din zonele urbane:în 1900 – 13%în 2050 – 70%

Interesul pentru “SmartGrids… ”

Vă mulţumesc pentru atenţie