მე-19 საუკუნის ბოლოდან ელექტროენერგიის განაწილების სისტემები (ხშირად უწოდებენ ქსელებს) იყო ელექტროენერგიის ძირითადი წყარო მსოფლიოში.როდესაც ეს ქსელები იქმნება, ისინი საკმაოდ მარტივად მუშაობენ - გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას და აგზავნიან სახლებში, შენობებში და ყველგან, სადაც ელექტროენერგიაა საჭირო.
მაგრამ ელექტროენერგიაზე მოთხოვნა იზრდება, საჭიროა უფრო ეფექტური ქსელი.თანამედროვე "ჭკვიანი ქსელის" ელექტროენერგიის განაწილების სისტემები, რომლებიც ახლა გამოიყენება მთელ მსოფლიოში, ეყრდნობა უახლესი ტექნოლოგიების ეფექტურობის ოპტიმიზაციას.ეს ნაშრომი იკვლევს ჭკვიანი ქსელის განმარტებას და ძირითად ტექნოლოგიებს, რომლებიც მას ჭკვიანს ხდის.
Რა არისჭკვიანი ქსელის ტექნოლოგია?
ჭკვიანი ქსელი არის ელექტროენერგიის განაწილების ინფრასტრუქტურა, რომელიც უზრუნველყოფს ორმხრივ კომუნიკაციას კომუნალურ მომწოდებლებსა და მომხმარებლებს შორის.ციფრული ტექნოლოგიები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ჭკვიანი ქსელის ტექნოლოგიებს, მოიცავს დენის/დენის სენსორებს, საკონტროლო მოწყობილობებს, მონაცემთა ცენტრებს და ჭკვიან მრიცხველებს.
ზოგიერთი ჭკვიანი ბადე უფრო ჭკვიანია ვიდრე სხვები.ბევრმა ქვეყანამ დიდი ძალისხმევა გაამახვილა მოძველებული სადისტრიბუციო ქსელების ჭკვიან ქსელებად გადაქცევაზე, მაგრამ ტრანსფორმაცია რთულია და დასჭირდება წლები ან თუნდაც ათწლეულები.
ჭკვიანი ქსელის ტექნოლოგიებისა და ჭკვიანი ქსელის კომპონენტების მაგალითები
ჭკვიანი მრიცხველები – ჭკვიანი მრიცხველები პირველი ნაბიჯია ჭკვიანი ქსელის შესაქმნელად.ჭკვიანი მრიცხველები მომხმარებლებსა და კომუნალური მომსახურების მწარმოებლებს აწვდიან გამოყენების წერტილის ენერგიის მოხმარების მონაცემებს.ისინი აწვდიან ინფორმაციას ენერგიის მოხმარებისა და ხარჯების შესახებ, რათა გააფრთხილონ მომხმარებლები ენერგიის ნარჩენების შემცირებაზე და დაეხმარონ პროვაიდერებს განაწილების დატვირთვის ოპტიმიზაციაში ქსელში.ჭკვიანი მრიცხველები, როგორც წესი, შედგება სამი ძირითადი ქვესისტემისგან: ენერგეტიკული სისტემა ენერგიის მოხმარების გასაზომად, მიკროკონტროლერი, რომელიც მართავს ტექნოლოგიას ჭკვიანი მრიცხველის შიგნით და საკომუნიკაციო სისტემა ენერგიის მოხმარების/ბრძანების მონაცემების გასაგზავნად და მისაღებად.გარდა ამისა, ზოგიერთ ჭკვიან მრიცხველს შეიძლება ჰქონდეს სარეზერვო სიმძლავრე (როდესაც მთავარი გამანაწილებელი ხაზი გამორთულია) და GSM მოდულები უსაფრთხოების მიზნით მრიცხველის ადგილმდებარეობის დასადგენად.
გლობალური ინვესტიცია ჭკვიანი მრიცხველებში გაორმაგდა ბოლო ათწლეულის განმავლობაში.2014 წელს სმარტ მრიცხველებში გლობალური წლიური ინვესტიცია 11 მილიონი დოლარი იყო.Statista-ს თანახმად, ჭკვიანი მრიცხველების გლობალური ინვესტიციები 2019 წლისთვის 21 მილიონ დოლარს მიაღწევს, რაც ითვალისწინებს სისტემის ეფექტურობის მიღწევებს ჭკვიანი მრიცხველების დანერგვით.
ჭკვიანური დატვირთვის კონტროლის გადამრთველები და სადისტრიბუციო დაფები – მიუხედავად იმისა, რომ ჭკვიან მრიცხველებს შეუძლიათ რეალურ დროში მონაცემები მიაწოდონ კომუნალური მომსახურების მიმწოდებლებს, ისინი ავტომატურად არ აკონტროლებენ ენერგიის განაწილებას.ელექტროენერგიის განაწილების ოპტიმიზაციისთვის პიკის გამოყენების პერიოდში ან კონკრეტულ ადგილებში, ელექტროკომპანიები იყენებენ ენერგიის მართვის მოწყობილობებს, როგორიცაა ინტელექტუალური დატვირთვის კონტროლის კონცენტრატორები და გადამრთველები.ეს ტექნოლოგია დაზოგავს ენერგიის მნიშვნელოვან რაოდენობას არასაჭირო განაწილების შემცირებით ან დატვირთვების ავტომატურად მართვის გზით, რომლებმაც გადააჭარბეს გამოყენების დასაშვებ ვადებს.ელექტროენერგიის განაწილების ოპტიმიზაციისთვის პიკის გამოყენების პერიოდში ან კონკრეტულ ადგილებში, ელექტროკომპანიები იყენებენ ენერგიის მართვის მოწყობილობებს, როგორიცაა ინტელექტუალური დატვირთვის კონტროლის კონცენტრატორები და გადამრთველები.ეს ტექნოლოგია დაზოგავს ენერგიის მნიშვნელოვან რაოდენობას არასაჭირო განაწილების შემცირებით ან დატვირთვების ავტომატურად მართვის გზით, რომლებმაც გადააჭარბეს გამოყენების დასაშვებ ვადებს.
მაგალითად, ქალაქი უადსვორტი, ოჰაიო, იყენებს ელექტროგამანაწილებელ სისტემას, რომელიც აშენდა 1916 წელს. ქალაქი უადსვორთი თანამშრომლობს Itron-თან, მწარმოებელთან.სმარტ ჩატვირთვის კონტროლის გადამრთველები(SLCS), სისტემის ელექტროენერგიის მოხმარების შესამცირებლად 5,300 მეგავატ საათით SLCS-ის დაყენებით სახლებში კონდიცირების კომპრესორების ციკლისთვის ელექტროენერგიის პიკის გამოყენების პერიოდში.ენერგეტიკული სისტემის ავტომატიზაცია – ენერგოსისტემის ავტომატიზაცია ჩართულია ჭკვიანი ქსელის ტექნოლოგიით, უახლესი IT ინფრასტრუქტურის გამოყენებით განაწილების ჯაჭვის ყველა რგოლის გასაკონტროლებლად.მაგალითად, ავტომატური ენერგოსისტემები იყენებს მონაცემთა შეგროვების ინტელექტუალურ სისტემებს (ჭკვიანი მრიცხველების მსგავსი), ენერგიის კონტროლის სისტემებს (როგორიცაა ჭკვიანი დატვირთვის კონტროლის გადამრთველები), ანალიტიკურ ხელსაწყოებს, გამოთვლით სისტემებს და ენერგოსისტემის ალგორითმებს.ამ ძირითადი კომპონენტების კომბინაცია საშუალებას აძლევს ქსელს (ან მრავალ ბადეს) ავტომატურად დაარეგულიროს და ოპტიმიზაცია მოახდინოს ადამიანთა შეზღუდული ურთიერთქმედებით.
ჭკვიანი ქსელის დანერგვა
როდესაც ციფრული, ორმხრივი კომუნიკაციისა და ავტომატიზაციის ტექნოლოგიები დანერგილია ჭკვიან ქსელში, მთელი რიგი ინფრასტრუქტურული ცვლილებები გაზრდის ქსელის ეფექტურობას.Smart Grid-ის დანერგვამ შესაძლებელი გახადა შემდეგი ინფრასტრუქტურული ცვლილებები:
1.დეცენტრალიზებული ენერგიის წარმოება
იმის გამო, რომ ჭკვიან ქსელს შეუძლია მუდმივად აკონტროლოს და გააკონტროლოს ენერგიის განაწილება, აღარ არის საჭირო ერთი დიდი ელექტროსადგური ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის.ამის ნაცვლად, ელექტროენერგიის წარმოება შესაძლებელია მრავალი დეცენტრალიზებული ელექტროსადგურის მიერ, როგორიცაა ქარის ტურბინები, მზის მეურნეობები, საცხოვრებელი ფოტოელექტრული მზის პანელები, მცირე ჰიდროელექტრო კაშხლები და ა.შ.
2.ფრაგმენტული ბაზარი
ჭკვიანი ქსელის ინფრასტრუქტურა ასევე მხარს უჭერს მრავალი ქსელის დაკავშირებას, როგორც ენერგიის ინტელექტუალურად გაზიარების საშუალებას ტრადიციულ ცენტრალიზებულ სისტემებში.მაგალითად, წარსულში მუნიციპალიტეტებს ჰქონდათ ცალკე საწარმოო ობიექტები, რომლებიც არ იყო დაკავშირებული მეზობელ მუნიციპალიტეტებთან.ჭკვიანი ქსელის ინფრასტრუქტურის განხორციელებით, მუნიციპალიტეტებს შეუძლიათ წვლილი შეიტანონ საერთო წარმოების გეგმაში, რათა აღმოფხვრას წარმოებაზე დამოკიდებულება ელექტროენერგიის გათიშვის შემთხვევაში.
3.მცირე ზომის ტრანსმისია
ერთ-ერთი ყველაზე დიდი ენერგიის ნარჩენები ქსელში არის ენერგიის განაწილება დიდ დისტანციებზე.იმის გათვალისწინებით, რომ ჭკვიანი ქსელები წარმოებისა და ბაზრების დეცენტრალიზებას ახდენენ, ჭკვიან ქსელში განაწილების წმინდა მანძილი მნიშვნელოვნად მცირდება, რაც ამცირებს განაწილების ნარჩენებს.წარმოიდგინეთ, მაგალითად, პატარა სათემო მზის ფერმა, რომელიც წარმოქმნის საზოგადოების დღის ელექტროენერგიის საჭიროების 100%-ს, სულ რაღაც 1 კმ-ის დაშორებით.ადგილობრივი მზის მეურნეობის გარეშე, საზოგადოებას შეიძლება დასჭირდეს ენერგიის მოპოვება უფრო დიდი ელექტროსადგურიდან 100 კილომეტრის დაშორებით.შორეული ელექტროსადგურებიდან გადაცემის დროს დაფიქსირებული ენერგიის დანაკარგები შეიძლება იყოს ასჯერ მეტი, ვიდრე ადგილობრივი მზის ფერმებიდან დაფიქსირებული გადაცემის დანაკარგები.
4.ორმხრივი განაწილება
ადგილობრივი მზის მეურნეობების შემთხვევაში შეიძლება არსებობდეს სიტუაცია, როდესაც მზის ფერმა შეიძლება გამოიმუშაოს იმაზე მეტი ენერგია, ვიდრე საზოგადოება მოიხმარს, რითაც წარმოიქმნება ენერგიის ჭარბი რაოდენობა.ეს ჭარბი ენერგია შემდეგ შეიძლება გადანაწილდეს ჭკვიან ქსელში, რაც ხელს შეუწყობს მოთხოვნის შემცირებას შორეული ელექტროსადგურებიდან.
ამ შემთხვევაში, ენერგია მიედინება მზის მეურნეობიდან ძირითად არასაზოგადოებრივ ქსელში დღის განმავლობაში, მაგრამ როდესაც მზის ფერმა არააქტიურია, ენერგია მიედინება ძირითადი ქსელიდან ამ თემში.ამ ორმხრივი ენერგიის ნაკადის მონიტორინგი და ოპტიმიზაცია შესაძლებელია ელექტროენერგიის განაწილების ალგორითმებით, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ ენერგიის ნაკლებობა დაიხარჯოს ნებისმიერ დროს გამოყენებისას.
ჭკვიანი ქსელის ინფრასტრუქტურაში ორმხრივი განაწილებით და დეცენტრალიზებული ქსელის საზღვრებით, მომხმარებლებს შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც მიკრო-გენერატორები.მაგალითად, ინდივიდუალური სახლები შეიძლება აღჭურვილი იყოს დამოუკიდებელი ფოტოელექტრული მზის სისტემებით, რომლებიც გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას გამოყენებისას.თუ საცხოვრებელი PV სისტემა გამოიმუშავებს ზედმეტ ენერგიას, ეს ენერგია შეიძლება მიეწოდოს უფრო დიდ ქსელს, რაც კიდევ უფრო ამცირებს დიდი ცენტრალიზებული ელექტროსადგურების საჭიროებას.
Smart Grid-ის მნიშვნელობა
მაკროეკონომიკურ დონეზე ჭკვიანი ქსელები გადამწყვეტია ელექტროენერგიის მოხმარების შესამცირებლად.ბევრი ადგილობრივი კომუნალური პროვაიდერი და მთავრობა გვთავაზობს გულუხვი და აგრესიულ ზომებს ჭკვიანი ქსელების მიღებაში მონაწილეობის მისაღებად, რადგან ეს ფინანსურად და ეკოლოგიურად მომგებიანია.ჭკვიანი ქსელის მიღებით, ენერგიის წარმოება შეიძლება იყოს დეცენტრალიზებული, რაც გამორიცხავს გამორთვის რისკს, ამცირებს ენერგოსისტემის საოპერაციო ხარჯებს და აღმოფხვრის არასაჭირო ენერგიის ნარჩენებს.
გამოქვეყნების დრო: მარ-15-2023