منابع انرژی غیرمتمرکز (DERs) با انتقال تولید برق از نیروگاه های برق بزرگ و دور به تاسیسات کوچکتر و محلی متصل به شبکه توزیع، این منابع - از جمله پانل های خورشیدی پشت بام، توربین های بادی کوچک، سیستم های ذخیره سازی باتری و بارهای قابل کنترل - به سرعت در هر دو بخش مسکونی و تجاری رشد می کنند.

منابع انرژی غیرمتمرکز چیست؟

منابع انرژی غیرمتمرکز به فناوری های برق و ذخیره سازی کوچک که نزدیک به نقطه مصرف قرار دارند، بر خلاف نسل متمرکز، که بر چند نیروگاه بزرگ متصل به خطوط انتقال ولتاژ بالا، DER ها در سطح توزیع قرار دارند - به طور معمول در محل قرار گرفتن در محل مشتری یا در شبکه های مشترک محلی شامل:

  • ] سیستم های فتوولتائیک (PV) - سقف بالا یا پانل های زمینی که نور خورشید را به برق تبدیل می کنند، با ظرفیت های چند کیلووات تا چند مگاوات.
  • توربین های گیاهی - توربین های کوچک مقیاس (اغلب کمتر از 100 کیلووات) نصب شده در خانه ها، مزارع و یا املاک تجاری.
  • [سیستم های ذخیره سازی انرژی (BESS) - لیتیوم-ion، جریان، یا سایر فن آوری های باتری که نسل اضافی را برای استفاده بعدی ذخیره می کنند، ارائه خدمات شبکه مانند اصلاح و تنظیم فرکانس بالا.
  • واحد های حرارتی و برق (CHP) - سیستم هایی که تولید برق و انرژی حرارتی مفید از یک منبع سوخت واحد، اغلب گاز طبیعی یا بیوما.
  • ] شارژرهای الکتریکی (EV) با قابلیت وسایل نقلیه به شبکه (V2G) [ - شارژرهای دو جهت که اجازه می دهد باتری های الکتریکی به عقب به شبکه بازگردند.
  • بارهای قابل کنترل - لوازم هوشمند، بخاری های آب و سیستم های HVAC که می توانند از راه دور قادر به تغییر تقاضا در پاسخ به شرایط شبکه باشند.

DER ها معمولا متعلق به افراد، کسب و کارها یا توسعه دهندگان شخص ثالث به جای خدمات سنتی است.این مدل مالکیت انتخاب مصرف کننده، استقلال انرژی و مشارکت در بازارهای برق را به تنهایی فعال می کند.

چگونه مدیران در حال تغییر زیرساخت های توزیع سنتی هستند

شبکه توزیع میراث برای جریان قدرت تک جهت طراحی شده بود – از ایستگاه های تولید مرکزی از طریق خطوط انتقال، زیر ایستگاه ها و فیدرها تا پایان مصرف کنندگان. DERs جریان های دو طرفه، نسل متناوب و شرایط کیفیت قدرت متغیر را معرفی می کنند.این تغییرات هر دو فرصت و چالش برای اپراتورهای سیستم توزیع ایجاد می کنند.

کاهش بار در شبکه های مرکزی

هنگامی که DERs تولید برق به صورت محلی، انتقال مرکزی و دارایی های توزیع تجربه تقاضای خالص پایین تر در طول اوج نور خورشید یا دوره های باد، این می تواند ارتقاء گران قیمت به ایستگاه های فرعی و خطوط انتقال، کاهش تلفات انرژی از حمل و نقل راه دور طولانی، و بهبود بهره وری کلی سیستم در برخی از مناطق، نفوذ بالا اجازه داده است تا از ساخت گیاهان جدید به اوج، با این حال کاهش تقاضا برای کاهش میزان فروش مالی و فروش.

پایداری شبکه و مدیریت ولتاژ

نفوذ بالا از مجموعه های تجدید پذیر متغیر - به ویژه PV خورشیدی - می تواند نوسانات ولتاژ، جریان قدرت معکوس بر روی فیدر توزیع، و شرایط بالقوه بیش از حد ولتاژ زمانی که نسل از سیستم های توزیع بار محلی تجاوز می کند، در اصل برای چنین سناریوها طراحی نشده است. فن آوری های پیشرفته اینورتر با ارتباطات شبکه هوشمند می توانند به کاهش این اثرات با ارائه پشتیبانی از قدرت واکنش پذیر، تنظیم ولتاژ و کنترل با این وجود، بدون برنامه ریزی دقیق و مشکلات حفاظت از قابلیت اطمینان از دسترسی به صورت کمک کنند.

نیاز به ارتقاء زیرساخت

برای ادغام مقادیر زیادی از DER ها، شبکه های توزیع نیاز به مدرن سازی دارند.

  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰]] [۱] [۳] [۱] [۱]] برای کنترل ظرفیت و جریان های دو طرفه [۱]
  • تنظیم کنندگان ولتاژ و بانک های خازن برای حفظ کیفیت قدرت.
  • سنسورهای کوچک و شبکه های ارتباطی [FLT 1] برای نظارت و کنترل زمان واقعی.
  • تشکیل سیستم های مدیریت منابع انرژی توزیع شده (DERMS) برای هماهنگ کردن هزاران ژنراتور کوچک.

آزمایشگاه انرژی تجدید پذیر ملی (NREL) تحقیقات گسترده ای را منتشر کرده است که نشان می دهد مدرن سازی شبکه فعال - به جای اصلاح های واکنشی - به طور قابل توجهی کاهش هزینه های ادغام و بهبود انعطاف پذیری سیستم.

شبکه مدرن سازی و تکنولوژی های Smart Grid

مدرن سازی زیرساخت های توزیع با فن آوری های شبکه هوشمند برای باز کردن پتانسیل کامل از DER ها در حالی که حفظ قابلیت اطمینان است، شبکه های هوشمند ارتباطات دو طرفه بین خدمات و دستگاه های DER را فعال می کنند و اجازه می دهند پاسخ های خودکار به شرایط در حال تغییر.

زیرساخت های پیشرفته (AMI)

متر های هوشمند داده های متابولیزه شده در مصرف و نسل را ارائه می دهند.این داده ها خدمات را برای پیاده سازی نرخ های زمان استفاده، تشخیص سریع تر و تأیید اعتبارهای مترینگ خالص فراهم می کند. AMI همچنین از برنامه های پاسخ تقاضا که بار را به هم متصل می کنند با اوج های نسل تجدید پذیر پشتیبانی می کند.

توزیع اتوماسیون اتوماسیون

سوئیچ های خودکار، بسته بندی ها و سیستم های موقعیت مکانی خطا می توانند قطع برق و پیکربندی مجدد را با حداقل مداخله دستی جدا کنند.هنگامی که همراه با قابلیت های جزیره دار، این سیستم ها می توانند میکروشبکه هایی ایجاد کنند که به خدمت بارهای حیاتی در طول خاموشی های شبکه ادامه می دهند. استاندارد IEEE 1547-2018 دستورالعمل هایی برای اتصال و همکاری قابلیت های توزیع اتوماسیون را فراهم می کند.

ادغام انرژی

ذخیره سازی باتری به عنوان یک بافر برای خروجی متناوب، تنوع بندی و ارائه ظرفیت سریع مسئولیت پذیری عمل می کند.سیستم های ذخیره سازی می توانند تولید اضافی خورشیدی را در طول نیمه روز جذب کنند و در طول اوج شب تخلیه شوند، به طور موثر انتقال انرژی تجدید پذیر به زمان های ارزش بالاتر، خدمات به طور فزاینده ای ذخیره سازی با توزیع خورشیدی در ایستگاه های فرعی برای به روزرسانی و افزایش قابلیت اطمینان.

ملاحظات اقتصادی و نظارتی

پایداری اقتصادی این سیاست ها بستگی به سیاست هایی مانند مترینگ خالص، تعرفه های تغذیه، مشوق های مالیاتی و دسترسی به بازار دارد. تغییرات در این سیاست ها می تواند به طور چشمگیری بر نرخ استقرار و سلامت مالی هر دو خدمات و مصرف کنندگان تاثیر بگذارد.

طراحی های Net متری و Tariff

Netmetering اجازه می دهد تا صاحبان برای دریافت اعتبار برای نسل اضافی تغذیه شده به شبکه، همانطور که نفوذ در رشد، برخی از خدمات استدلال می کنند که جابجایی خالص هزینه برای غیرپارتی، منجر به بحث در مورد اصلاحات جایگزین جایگزین جایگزین ساختار تعرفه - مانند صورتحساب خالص، خرید تمام / فروش تمام ترتیبات، یا هزینه های ثابت - خلبان به دنبال تنظیم بهتر با پرداخت هزینه برای حفظ هزینه های مناسب برای تعمیر و تمیز است.

مشارکت بازار و آگgregation

شرکت های فردی برای شرکت مستقیم در بازارهای عمده فروشی بسیار کوچک هستند.آگرگگزرز - شرکت های شخص ثالث که هزاران نفر از مدیران را جمع می کنند - این منابع را برای پیشنهاد به ظرفیت، انرژی و بازارهای خدمات جانبی فدرال تنظیم انرژی (FERC) سفارش 2222 در ایالات متحده باز کرد این بازارها را به جمع آوری منابع توزیع شده، یک نقطه عطف است که هنوز توسط سازمان های انتقال دهنده شبکه های برق، اجرا می شود.

آینده چشم انداز آینده

ادغام DERs یک روند گذرا نیست، بلکه یک تغییر اساسی در جهت یک سیستم انرژی غیرمتمرکز، غیر کربن و دیجیتال است.همانطور که هزینه ها برای انرژی خورشیدی، باد و باتری ها و به عنوان وسایل نقلیه الکتریکی افزایش می یابد، تاثیر بر زیرساخت های توزیع عمیق تر خواهد شد:

  • گسترش Microgrid - شبکه های اجتماعی و محوطه دانشگاه به طور فزاینده ای هر دو شبکه متصل به شبکه و جزیره، نیاز به کنترل های پیشرفته و بازارهای انرژی محلی کار می کنند.
  • ] هوش مصنوعی و یادگیری ماشین - AI با پیش بینی نسل، بار و خطا برای بهینه سازی عملیات، افزایش می یابد.
  • ادغام وسایل نقلیه الکتریکی - V2G قادر به اتومبیل می تواند به دارایی های ذخیره سازی تلفن همراه تبدیل شود، اما نیاز به ارتقاء قابل توجه توزیع برای رسیدگی به بارهای شارژ.
  • تکامل بالینی - سیاست های ایالتی و فدرال باید تکامل یابند تا از دسترسی عادلانه، قابلیت اطمینان شبکه و تخصیص هزینه پشتیبانی کنند. IEEE هوشمند شبکه هوشمند استانداردهای همکاری پذیری [FLT3) پایه ای برای سازگاری فنی و نظارتی فراهم می کند.

سیاست گذاران، خدمات، ارائه دهندگان فناوری و مصرف کنندگان باید برای طراحی آینده ای همکاری کنند که در آن به جای فشار دادن سرمایه گذاری های زیرساختی، مقررات به روز شده و استقرار شبکه آگاه می تواند چالش ها را به فرصت تبدیل کند - تحویل تمیز کننده تر، انعطاف پذیر تر و مقرون به صرفه تر برق برای همه.