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