Электричество в США, как никогда раньше, с городами, соединенными через обширную сеть
Спрос на электроэнергию как ресурс мощности
Головокружительное множество новых энергетических технологий достигает или приближается к рынку. Более новые варианты генерации электроэнергии включают топливные элементы, ветровые турбины, солнечные батареи и микротурбины.
Энергохранилище приближается к практичности, например, через обратимые топливные элементы и маховики. В стадии разработки находятся интеллектуальные бытовые приборы, которые могут ощущать и корректировать условия сетки и коммерческие системы отопления и вентиляции, которые позволяют дистанционную диагностику и контроль.
На заднем плане - самая мощная энергетическая технология для всех - микропроцессор.
Практически все новые энергетические технологии имеют встроенную электронную разведку, которая контролирует их работу и позволяет им связываться с другими устройствами, зданиями и общей сетью.
Возможно, самое важное сообщение о революции в области энергетических технологий - это то, что, поскольку каждое из новых устройств само по себе, их ценность полностью развязывается только тогда, когда они связаны друг с другом в связных системах. Информационные технологии представляют собой соединительную ткань.
Томас Эдисон, держащий лампочку
Создатель первой большой электрической революции знал, что инновационные устройства важны, но ключ - создание систем, которые делают их полезными.
Решение Томаса Эдисона создать практичную лампу накаливания было только частью более масштабной схемы. Электрическая мощность уже находила приложения для ниши, такие как дуговое освещение, работающее на месте. Видение Эдисона заключалось в том, чтобы направить электроэнергию в дома людей, чтобы вытеснить газовую легкую промышленность. Поэтому он подражал своим системам, когда он построил первые силовые сетки.
Когда он открыл первые центральные электростанции и сетки в 1882 году, новая система Эдисона значительно увеличила полезность электрических устройств, вызвав взрыв в их использовании.
Никола Тесла считала, что у него есть лучшая идея. Вместо постоянного тока Эдисона (DC), который затем мог путешествовать только на короткие расстояния, он изобрел систему переменного тока (AC), которая, двигаясь вперед и назад, могла перемещаться на большие расстояния.
В 1895 году Джордж Вестингауз использовал технологию Теслы, чтобы использовать Ниагарский водопад и передать мощность переменного тока в 22 милях от Буффало.
Никола Тесла стоит рядом со своим сюитом в отеле New Yorker - около 1934 года
Система Tesla-Westinghouse создала вторую великую революцию в области полезности электричества, умножив электрический потенциал генерации. Сегодняшняя сетка с большими центральными электростанциями и линиями передачи в тысячу миль плюс больше является дочерью Westinghouse и Tesla, чем Эдисон.
Однако Эдисон отомстил своим великим соперникам. Интеллектуальная энергетическая сеть представляет собой частичный поворот назад к оригинальной идее Edison о локализованном распределении мощности по постоянному току.
Концепция сети интеллектуальной энергии - это третья и самая большая революция в электроэнергии
SMART GRID - динамическая сеть спроса, снабжения и контроля в режиме реального времени (фото-кредит для utilityproducts.com)
Вливание вездесущих информационных технологий по всей сетке делает его совершенно другим и даже более полезным животным, чем творения Эдисона или Теслы. Каждая из ранних сетей была ориентирована на центральные электростанции и центральный контроль. Интеллектуальная энергетическая сеть будет распределять контроль и генерировать электроэнергию по всей сети электроснабжения, создавая систему, которая работает принципиально иными и беспрецедентными способами.
Одним из драйверов этой новой системы является реструктуризация электротехнической промышленности.
Сетка, состоящая из относительно немногих регулируемых монополий, превращается в сеть многих конкурирующих производителей электроэнергии и других новых игроков. Сама эта тенденция была вызвана технологией, повышением конкурентоспособности электроэнергии на природном газе. Крупные потребители электроэнергии, требующие доступа к этой дешевой мощности, стимулировали открытие оптовых рынков электроэнергии для конкуренции десять лет назад, начиная процесс реструктуризации.
После кризиса в западных странах 2001 года реструктуризация столкнулась с препятствиями. Но тенденция к рынкам конкурентной энергии вряд ли уменьшится, особенно с появлением экономичного, мелкомасштабного распределенного производства энергии.
2013 отчетная карта для американской инфраструктуры - энергетика и национальная электрическая сеть
Объединяйте новые энергетические технологии и экономику вместе, и картина, которая возникает, - это переход от управления сверху вниз к управлению снизу вверх. Спонтанные модели организации, описанные как сложные адаптивные системы, выходят из нижней части. В интеллектуальной энергетической сети каждый программный агент является актером, способным оптимизировать энергетические операции в своем собственном месте.
Совокупный результат - сложная адаптивная система, которая совместно управляет энергетической сетью.
Сети интеллектуальных устройств усложняют « масштаб, в котором мы не можем управлять вещами централизованно», - отмечает Рон Амброзио из IBM Research.
Смарт-программные агенты в каждом устройстве должны иметь возможность оценивать условия своей операционной среды и самостоятельно реагировать. Эти оценки и ответы создают среду с гораздо более сложными взаимодействиями, которые сегодня используются в энергосистеме. На традиционной сетке энергия течет наружу для клиентов, а информация концентрируется в командных центрах и денежных потоках от клиентов к отделам выставления счетов.
В интеллектуальной энергетической сети программные агенты проводят транзакции от имени своих владельцев, а также информацию, энергию и денежный поток во всех направлениях.
Но будет ли система миллионов связанных смарт-устройств работать без ущерба для собственной сложности? Как традиционные поставщики энергии будут относиться ко всем новым игрокам? Ситуация напоминает аудиторию с одним оратором на сцене, но где вся аудитория вдруг хочет присоединиться к разговору.
Архитектура Smart Grid
Результатом будет pandemonium, если толпа не организует себя и не устанавливает протоколы для общения. Поскольку сетка перемещается от центра к распределенному управлению, это именно то, что должно развиваться. Выступающий на сцене может все еще способствовать обсуждению, но большая часть действий будет двигаться на пол.
Разговор о переходе от централизованных к распределенным системам вызывает другие проблемы.
- Кто будет подотчетен, когда сетка столкнется с проблемами?
- Можем ли мы доверять сетке «запускать себя»?
- Будут ли трудности в интеграции многих новых энергетических технологий предотвратить или отсрочить реализацию их преимуществ?
- Влияют ли взаимодействия и транзакции смарт-устройств на нестабильность?
- Может ли система быть обработана ценовыми халатами или захвачена террористами?
Такие вопросы указывают на то, почему совершенно необходимо всесторонне изучить, как новые технологии объединяются в системах.
Разработка этого комплексного подхода - это пункт Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории - работы PNNL, связанные с трансформацией энергетической системы. Амбициозный обзор лаборатории включает в себя разработку базовой архитектуры, которая позволяет интеллектуальным энергетическим устройствам общаться, создавать виртуальную сетку в суперкомпьютере для моделирования новых энергетических сетей и устанавливать реальные физические тесты, чтобы увидеть, как энергосистемы работают вместе.
Исследователи PNNL стремятся обосновать появление интеллектуальной энергетической сети, создав основу для всех своих аспектов от топлива и выработки электроэнергии посредством передачи и доставки до конечного использования.
«Мы собираем всю историю и создаем трансформацию, а не просто бизнес, а не просто технологию, а не только науку», - говорит директор программы PNNL Power Systems Стив Хаузер. «Нам нужны все эти элементы для успеха».
Ссылка: Сеть Smart Energy: Третья великая революция электричества Патрик Мацца