התפקיד של Grid Modernization בתמיכה שוקי אנרגיה מבוזרים

מקור: Evoling Energy Landscape

רשת החשמל שמעצמות הציוויליזציה המודרנית עוצבה לפני יותר ממאה שנה לזרימת חשמל חד-דרך אחת מתחנות כוח גדולות וממרכזות לצרכנים פסיביים.היום, מודל זה מתפרק.כפי שפאנלים סולאריים, טורבינות רוח, ומחסן סוללות הופך לזמין, מיליוני בתים, עסקים וקהילות הופכים ליצרנים אנרגיה פעילים - ידוע כגורמים מתקדמים.

מה זה Grid Modernization?

המודרניזציה של גריד מתייחסת למעלה המקיפה של מערכת החשמל באמצעות שילוב של טכנולוגיות דיגיטליות מתקדמות, אוטומציה ותשתיות פיזיות חדשות.זה לא פרויקט יחיד אלא תהליך מתמשך שהופך את הרשת לרשת רשת פסיבית, מכנית לתוך פלטפורמה אינטליגנטית ואינטראקטיבית המסוגלת לחישה, לתקשר ולהגיב בזמן אמת.

היתרונות של רשת מודרנית

רשת מודרנית משלבת מספר מרכיבים מרכזיים:

• (FLT:0) Advanced Metering Infrastructure (AMI)evolveFLT:1) - מ"ר חכם המקליט את השימוש באנרגיה במרווחים של 15 דקות או פחות ומתקשר באופן דו-צדדי עם שירותים וצרכנים.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) צוללות דיגיטליות (FLT:1) - חומרים המצויים במכשירים אלקטרוניים אינטליגנטיים המנטרים את המתח, הנוכחי והאיכות של האנרגיה, ושולחים נתונים למערכת הבקרה המרכזית.
• (FLT:0) רשתות תקשורתיות (FLT:1) - מאובטח, רשתות מהירות גבוהה (fiber, 5G או רדיו ייעודי) המקשרות מיליוני מכשירים ברחבי הרשת.
• (FLT:0)Energy Management SystemsFLT:1 - פלטפורמות תוכנה שמייעלות את הדור, השידור והפצה באמצעות נתונים בזמן אמת וניתוחים חיזוי.

רכיבים אלה פועלים יחד כדי ליצור רשת גמישה יותר, self-healing, ומסוגלת לשלב משאבי אנרגיה מבוזרים (DERs) בקנה מידה.

כיצד המודרניזציה מתפוגגת משינויים מסורתיים

השקעות רשת מסורתיות התמקדו בהוספת יכולת - יותר תחנות כוח, מהפךים גדולים יותר, חוטים עבים יותר. Gridמודרניזציה מעבירה את המיקוד מכוח רוטט לאינטליגנציה. במקום לבנות תשתיות נוספות, המודרניזציה משתמשת בנתונים כדי להשתמש בנכסים הקיימים בצורה יעילה יותר.לדוגמה, מהפך חכם בלוח סולארי יכול להתאים את הפלט שלו לתמיכה במתח, הימנעות מהצורך באינטליגנציה חדשה.

עליית שוק האנרגיה המחודש

שוקי אנרגיה מבוזרים מאפשרים ליחידים וארגונים לרכוש ולמכור חשמל ישירות אחד עם השני, לעתים קרובות באמצעות פלטפורמה דיגיטלית, לעקוף את התועלת המסורתית כמתווכים.שווקים אלה מופעלים על ידי הדור מבוזר (רונופי השמש, טורבינות רוח קטנות), אחסון סוללות, ומים חכמים שיכולים להקליט ייצור וצריכה.

שחקני מפתח בשוק מבוזר

• (ב) ,0)ProsumersumersFLT:1 - משק בית או עסקים כי שניהם צורכים ומייצרים אנרגיה, למכור עודף בחזרה לשכנים או לרשת.
• (FLT:0) קהילות אנרגיה מקומיות (אנ') – קבוצות שמשקיעות במשותף בדור ובאחסון, חולקות את היתרונות והעלויות בתוך אזור גיאוגרפי מוגדר.
• (FLT:0) אגרגורטורים (AggregatorsFLT:1) - חברות המשלבות הרבה DERs קטנים למפעל כוח וירטואלי יחיד (VPP) שיכול להציע לשווקים סיטונאיים.
• (FLT:0)Peer-to-Peer Trading PlatformsFLT) 1:1 - Blockchain או מערכות מבוססות אפליקציה שמתאימות לקונים ולמוכרים באופן אוטומטי, תוך הטמעת עסקאות בזמן אמת.

כיצד הרשתות המודרניות מאפשרות את השווקים האלה

ללא מודרניזציה ברשת, שווקים מבוזרים יהוו סיכונים חמורים. שכונה שבה בתים רבים מוכרים כוח סולארי בחזרה לרשת יכולה לגרום תנודות מתח, ממריצים יתר, או ליצור תנאים איים שבהם קווים נשארים ממריצים במהלך הפסקות.

• (FLT:0) ניטור בזמן אמת (FLT:1) - מ"ר חכם וחיישנים מספקים חשיפה למתח, תדירות ואיכות כוח בכל צומת, ומאפשר למפעיל הרשת לזהות ולתקן בעיות באופן מיידי.
• (FLT:0)Bidirectional Power Flow ManagementFLT:1) - הודעות הגנה מתקדמות וסגרים מחדש נועדו לטפל בכוח זורם בשני הכיוונים, למנוע נזקי הנקה.
• (FLT:0) תמחור תמחור אותות אלגוריתמיים 1 (המערכות התקשורת המודרנית) יכול לשלוח אותות מחיר למכשירים DER, להגדיל אותם לגבות או פריקה בזמנים שמרוויחים את הרשת.
• (FLT:0)Grid-Forming InverterscioFLT:1) - טכנולוגיות ניו-טרופריות יכולות ליצור התייחסות יציבה למתח, ומאפשרות מיקרוגרואידים לפעול באופן עצמאי במהלך Blackouts.

היתרונות העיקריים של Grid Modernization עבור שוקי מבוזרים

שילוב משופר של אנרגיה מתחדשת

מקורות חדשים כמו השמש והרוח משתנים על ידי הטבע.רשת מודרנית משתמשת אלגוריתמים חיזוי, אחסון אנרגיה, ותגובה הביקוש לחלק את התנודות האלה. עבור שווקים מבוזרים, זה אומר כי לוחות סולאריים של פרו-סומר יכולים לתרום באופן אמין לרשת המקומית ללא גרימת חוסר יציבות.

שיפור אחריות וגמישות

שווקים מבוזרים למעשה הופכים את הרשת ליותר גמישה כי הם מחלקים דור על פני נקודות רבות.אם תחנת כוח מרכזית נכשלת, אזורים שלמים יכולים ללכת חשוך.אבל אם מערך השמש של שכונה אחת הולך לא מקוון, מיקרוגרים אחרים ממשיכים לפעול.המודרניזציה גריידית עושה את העבודה החוסן הזה על ידי כך שמאפשרת FLT:0islandingFLT:1 - היכולת של אזור מקומי כדי לנתק את מערכת ההפעלה ולהבטיח מעבר אוטונומי.

כוח רצון הצרכנים והטבות כלכליות

צרכנים מקבלים שליטה ישירה על עלויות האנרגיה שלהם.עם מד חכם ופלטפורמת peer-to-peer, בעל בית יכול למכור עודף כוח סולארי לשכן במחיר גבוה יותר מאשר מציעות החברות.קהילות יכול ליצור שיתופי אנרגיה ששיעורים נמוכים יותר עבור כל החברים.

יתרונות סביבתיים ואקלים

על ידי מתן יותר ייצור מתחדש וצמצום אובדן קו (כיוון שחשמל נוסע למרחקים קצרים יותר), שווקים מבוזרים להפחית פליטות פחמן.מודרניזציה גריד תומכת גם בחשמל של תחבורה וחימום, עוד דה-פחמיזציה.הרשת החכמה היא עמוד השדרה של מערכת אנרגיה מתחדשת מלאה.

טכנולוגיות נהיגה Grid Modernization

מסטיקנים חכמים וחיישנים

מטרים חכמים הם העיניים והאוזניים של הרשת המודרנית.הם מודדים צריכת ודור ב-15 דקות מרווחים או קנס, מתקשרים באמצעות רשתות מאובטחות.חיישנים מתקדמים המוצבים על מהפךים, מצרכי מזון, ו substations לזהות טמפרטורה, רטט ונופתים חשמליים.המידע הזה מזין ל-FLT:0Distribution Management Systems (DMS)FLT:1 שיכולה לאתר לפני לקוח, שיחות כוח, ואפילו לחזות כשלים.

מערכות אחסון אנרגיה

אחסון סוללות הוא המשחק שינוי שוק מבוזר.סוללה ביתית בשילוב עם השמש יכול לאחסן עודף אנרגיה לשימוש בלילה או למכירה בשעות השיא של מחירים. סוללות בקנה מידה גדול יותר הקהילה יכול לספק שירותי רשת כמו רגולציה תדירות ותמיכה מתח. מחלקת האנרגיה של ארה"ב של אנרגיה של אנרגיה:0G Modernridization InitiativeF 1LT מדגיש אחסון כגורם קריטי לאפשר חדירה גבוהה של חדירה מתחדשת.

מערכות ניהול מתקדמות (ADMS)

ADMS הוא המוח של רשת ההפצה המודרנית.זה משלב נתונים ממטרים, חיישנים, מערכות ניהול DER ותחזיות מזג אוויר כדי לייעל את הפעולות. בשוק אנרגיה מבוזר, ADMS לתאם אלפי נכסים הניתנים למשלוח - סוללות, EVמטענים, משאבות חום - כדי לאזן אספקה וביקוש בזמן אמת, צמצום הצורך בתחנות שיא.

Blockchain עבור Peer-to-Peer אנרגיה מסחר

טכנולוגיית בלוקצ'יין מספקת מוביל מאובטח, שקוף לרישום עסקאות אנרגיה בין פרוזמרס לצרכנים. חוזים חכמים להתנחלויות, צמצום עלויות העסקה.פרויקטי טייס כמו ברוקלין מיקרוגרריד הראו כי התושבים יכולים לסחור בעוצמת השמש של גג עם שכנים באמצעות blockchain, עם תשלומים במטבעות קריפטו או פיאט. בעוד אתגרים מדרגיות נשארים, blockchain מציעה בסיס מבטיח עבור פלטפורמות מבוזרות.

מיקרוגרידים וצמחי חשמל וירטואליים

מיקרוגרריד הוא קבוצה מקומית של DERs שיכול לפעול המחובר לרשת הראשית או באופן עצמאי. .בקרים מיקרוגרריד מודרניים משתמשים בנתונים בזמן אמת כדי להחליט מתי לאי, כיצד לשלוח אחסון, וכיצד לשתף כוח בקרב משתתפים. Virtual Power Plants (VPPs) מצטבר מאות סוללות קטנות ומערכות סולאריות לתוך משאב אחד שניתן לשלוח על ידי שירותים או מפעילי שוק.

אתגרים ופתרונות בGeard Modernization עבור שוקי שוק מבוזרים

אחריות ויציבות גריידי

השמש והרוח דור להשתנות עם מזג אוויר.שוק שבו רבים פרוזמונים מוכרים בו זמנית יכול להציף קווי הפצה מקומיים באמצע היום, ואז לרדת בשקיעה. Solutions כוללים חיזוי מתקדם, אחסון, תגובה הביקוש (למשל, תנורי מים חכמים כי חימום מוקדם במהלך שיא השמש), ומכשירי רשת המספקים אינרציה סינתטית.

סיקור ו- Market Hurdles

רוב שוקי החשמל נועדו לדור מרכזי.מדיניות מחשוב, מבני מכס, וחוקים הקשורים לעתים קרובות לפריסומרס או לא לפצות אותם על שירותי רשת. Regulators הם כעת רפורמה בשווקים כדי לאפשר ל aggregators, לקבוע תמחור מיקום, וליצור זרמי ערך חדשים עבור DERs. ועדת הפיקוח על האנרגיה הפדרלית (FERC) 2222 בשווקים בארה"ב נפתחים לפורטונאים, צעד מרכזי, DER.

סיכוני אבטחת סייבר

רשת חכמה יותר פירושה יותר משטחים של התקפה. האקרים יכולים לתמרן נתוני שוק, לשבש תקשורת או לנתק מרחוק את המוחרים הסולאריים. Robust Cyber מסגרות, הצפנה, ולוחשות רשת הם חיוניים. Utilities וספקי פלטפורמה בשוק חייבים לאמץ ארכיטקטורות אפס-אמון ולבצע ביקורת סדירה.

עלויות ואתגרי השקעות

פיתוח הרשת דורש הון משמעותי.קבוצת Brattle מעריכה כי השקעות המודרניזציה ברשת בארה"ב יעלו על 1.5 טריליון דולר עד 2030.עם זאת, רבים מהעלויות הללו יושקו על ידי שדרוגים ללא שידור, עלויות הזכאות מופחתות וחיסכון תפעולי.מודלים מימון חדשניות כגון אג"ח ירוק, שותפויות פרטיות ציבוריות, וקצב ביצוע יכולות להאיץ את הפריסה.

מדיניות ומסגרות רגולטוריות שמתמכות במודרניזציה

ממשלות ברחבי העולם מחוקקות מדיניות למודרניזציה של רשתות ומאפשרות לשווקים מבוזרים:

• (FLT:0) האיחוד האירופי: חבילת האנרגיה הנקייה מקדמת קהילות אנרגיה אזרחית, דורש מונים חכמים עבור 80% מהצרכנים, ומחייבת תמחור דינמי.
• חוק ההשקעות והמשרות של תשתיות (FLT:0) United StatesIRLT:1 (The Infrastructure Investment and Jobs Act) הקצו 65 מיליארד דולר למודרניזציה ברשת, כולל מענקי רשת חכמים ופרויקטים לחיקוי עבור מיקרו-צמחונים.
• נציבות השוק האוסטרלית האוסטרלית (Australian Energy Market Commission) הציגה כללים ל"שווקים דו-צדדיים" שבהם DERs יכולים לספק שירותים כמו בקרת תדר.
• IndiaveFLT:1] - המשימה הלאומית Smart Grid היא פריסת תשתיות מתקדמות של מטר בערים גדולות ולתמוך בגירסת השמש גג עבור טייסי מסחר עמיתים לpeer.

מדיניות זו מכירה כי מודרניזציה ברשת אינה רק שדרוג טכני אלא גם מאפשרת שוק הדורש כללים חדשים לתמחור, חיבור ושיתוף נתונים.

מחקרים: רשתות מודרניות בפעולה

ברוקלין מיקרוגרריד, ניו יורק

אחת ההפגנות הראשונות לסחר באנרגיה של העמיתים, ה-ברוקלין מיקרוגרריד משתמש בבלוקצ'יין כדי לאפשר לשכנים לקנות ולמכור את כוח השמש גג הגג.הפרויקט משתמש במרונים חכמים ובבקר מיקרוגרריד מקומי שיכול לאי את הקהילה במהלך גיל ההתבגרות.

קהילות האנרגיה של גרמניה

האנרגיה של גרמניה הובילה לאלפים של קואופרטיבים בבעלות אזרחית.רבים מפעילים את רשתותיהם המקומיות עם מפגעים חכמים ומחסני סוללות.ה מפעיל הרשת הגרמנית TenneT משתמש במערכת "redispatch" הקוראת לדרס גמישים להימנע מעומס רשת, ובכך למעשה יצירת שוק מבוזר להקלה על עומס.

מפעל הכוח הווירטואלי של אוסטרליה

בדרום אוסטרליה, מפעל הכוח הווירטואלי של טסלה מחבר אלפי סוללות סולאריות וחשמליות לתוך משאב אחד 250 מגה-וואט.ה-VPP מספק יציבות רשת ומאפשר למשתתפים להרוויח נקודות זכות.המערכת משתמשת בתוכנה מתקדמת של ggregation המתקשרת עם כל סוללה באמצעות האינטרנט, מה שמדגים כיצד רשת מודרנית יכולה להפיץ נכסים בקנה מידה.

העתיד: היכן שרשתות מודרניות ושוקים מבוזרים הם ראשיים

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

AI יהיה לשחק תפקיד גובר בחיזוי הדור, אופטימיזציה של אלגוריתמי מסחר, וגילוי תקלות רשת.מודלים למידה עמוקה יכולים לצפות פלט סולארי דקות קדימה עם דיוק גבוה, המאפשר לשווקים לנקות ביעילות רבה יותר. סוכני למידה כוח יכול לנווט חוקי שוק מורכבים כדי למקסם את הערך עבור פרוסמומרס.

שילוב עם רכבים חשמליים (EVs)

EVs הם סוללות ענק על גלגלים.רכב-על-גבי (V2G) טכנולוגיה מאפשרת לבעלי EV למכור אנרגיה מאוחסנים בחזרה לשוק.רשת מודרנית חייבת להיות מסוגלת לתקשר עם אלפי EVs, תוך העלאת יכולתם לספק תגובה מהירה תדירות או שיא גילוח. תקנים כמו ISO 15118 עושים טעינה דו-צדדית.

מערכות אנרגיה טרנסאקטיביות

במערכת אנרגיה רציפה, כל מכשיר עם חיבור רשת יכול להשתתף בשווקים בזמן אמת.תרמוסט חכם יכול להציע כדי לשנות את הקירור על ידי 15 דקות בתמורה למחיר נמוך יותר.מקפיא תעשייתי יכול להציע כדי לעבור במהלך אירוע במחיר גבוה.

מסקנה

מודרניזציה גריידית אינה אופציה; היא תנאי הכרחי עבור הכלכלה האנרגטית של האנרגיה.כפי שדור מתחדש גדל ומיליוני צרכנים הופכים למפיקים, הרשת חייבת להתפתח מחיבור חד-דרך לשוק חכם, דו-צדדי.מונים, חיישנים, אחסון אנרגיה, מערכות ניהול מתקדמות, ואבטחת רשתות תקשורת יוצרות את הבסיס שמאפשר מסחר אנרגיה מקומי, מיקרו-צמחים, כוח וירטואלי לצמחים, יצרני חשמל יעילים, שירותים, שירותים, ומוצרים אלה, שירותים מתקדמים, שירותים, שירותים יעילים, ומוצרים מתקדמים, ומוצרים מתקדמים, מערכות הפעלה, ומאובטחים, מערכות הפעלה, וטכנולוגיות יעילים יותר, ומאובטחים, מערכות הפעלה, ומאובטחים, הם, מערכות הפעלה, ומוצרים יעילים יותר, וטכנולוגיות יעילות, ומאובטחים, וטכנולוגיות, ומאובטחים, וטכנולוגיות יעילות, וטכנולוגיות שירות, כדי לאפשר לכולם, שירות, שירות, מערכות בקרה, וטכנולוגיות עבודה, וטכנולוגיות יעילות, כדי לאפשר שירות, וטכנולוגיות יעילות, שירות, שירות, שירות, ומאובטחות, ואבטחת מערכות ניהוליים, ואבטחת מערכות הפעלה, וטכנולוגיות תפעוליים, ואבטחת מערכות הפעלה, ואבטחת מערכות הפעלה, ואבטחת מערכות הפעלה, ואבטחת מערכות הפעלה, הן יכולות לתאגידים, ואבטחתיים, כדי