"الشبكة الذكية" هي الشبكة الكهربائية التي تحقق تشغيل المعلومات البانورامية, شبكة نقل البيانات, تقييم السلامة الديناميكية, قرار الإرسال المحسن, التحكم الآلي في التشغيل, والتنسيق الأمثل للآلة والشبكة وكذلك ضمان السلامة, مصداقية, التنسيق المرن, جودة عالية, كفاءة, صديقة للبيئة وصديقة للبيئة.
ستأخذك المقالة إلى فهم ما هي الشبكة الذكية.
1. ما هي الشبكة الذكية
تشير "الشبكة الذكية" عادةً إلى نظام الشبكة الجديد الذي يدمج أنظمة المعلومات الحديثة في شبكة الطاقة التقليدية بحيث تتمتع شبكة الطاقة بتحكم ورؤية أفضل للتعامل مع الصعوبات بما في ذلك معدل استخدام الطاقة المنخفض, تفاعل ضعيف, صعوبة تحليل الأمن والاستقرار لنظام الطاقة التقليدي. في نفس الوقت, التنظيم في الوقت الحقيقي على أساس تدفق الطاقة يسهل الوصول إلى واستخدام توليد الطاقة الجديدة الموزعة وتوزيعها نظام تخزين الطاقةس.
"الشبكة الذكية" تعني شبكة إمداد طاقة مؤتمتة بالكامل يتم فيها مراقبة كل مستخدم وعقدة في الوقت الفعلي ويتم ضمان التيار الكهربائي والمعلومات لتحقيق تدفق ثنائي الاتجاه في كل نقطة من محطة الطاقة إلى أجهزة العميل. تضمن الشبكة الذكية معاملات السوق في الوقت الفعلي واتصالات سلسة وتفاعلات في الوقت الفعلي بين أعضاء الشبكة من خلال مجموعة واسعة من المعلومات الموزعة والاتصالات ذات النطاق العريض, وكذلك تكامل أنظمة التحكم الآلي.
في المقام الأول, تستخدم "الشبكة الذكية" أجهزة استشعار لمراقبة تشغيل الأجهزة الرئيسية في الوقت الفعلي مثل توليد الطاقة, الانتقال, التوزيع والتوريد; ثم يقوم النظام بجمع ودمج البيانات التي تم الحصول عليها من خلال نظام الشبكة; أخيراً, ويتم تحليل البيانات واستخراجها لتحقيق الإدارة المثلى لنظام الطاقة بأكمله.
2. كيف تعمل الشبكة الذكية
تكنولوجيا إنترنت الأشياء له تطبيق واسع في نظام الطاقة ويمكن أن يلعب دورًا مهمًا في بناء شبكة الطاقة, إدارة إنتاج السلامة, التشغيل والصيانة, مراقبة أمنية, القياس وتفاعل العملاء وما إلى ذلك. يمكنه تحسين عمق واتساع إدراك المعلومات في جميع جوانب توليد الشبكة الذكية, الانتقال, تحويل, التوزيع والاستخدام.
توليد الطاقة
في توليد الطاقة الشبكة الذكية وتخزين الطاقة, يتم تطبيق تقنية إنترنت الأشياء بشكل أساسي على اكتشاف حالة تشغيل الوحدة, مراقبة المعلمات الكهربائية, مراقبة السدود, مراقبة الملوثات والغاز في منطقة المحطة, مراقبة إزالة الكبريت, مراقبة تخزين الطاقة, في محطات تخزين الطاقة التي يتم ضخها. من حيث الوصول إلى الطاقة الجديدة مثل مزارع الرياح ومحطات الطاقة الكهروضوئية, إنترنت الأشياء تنعكس تطبيقات التكنولوجيا في مراقبة طاقة الرياح, طاقة الرياح, سرعة الرياح واتجاهها في مناطق المحطات الميدانية الموزعة. كما يقوم بمراقبة شدة الضوء, عدد الساعات المتاحة لمصادر الضوء وجمع درجة الحرارة في الوقت الحقيقي, رطوبة, ضغط جوي, هطول الأمطار, إشعاع, الغطاء الجليدي والعناصر الأخرى في البيئات الجغرافية الدقيقة للأرصاد الجوية. كل هذه التطبيقات تهدف إلى تحقيق المراقبة التلقائية, التنبؤ بالطاقة والتحكم الذكي في محطات توليد الطاقة الجديدة لتعزيز مستوى تنسيق شبكة الماكينة والتخصيص الأمثل للموارد بما يضمن التشغيل الاقتصادي الآمن والمستقر لقواعد الطاقة.
نقل الطاقة
أثناء عملية نقل الشبكة الذكية, يتم تطبيق إنترنت الأشياء على التغطية الجليدية لخط النقل, اهتزاز النسيم, اهتزاز, انحراف الرياح, مراقبة ترهل القوس وضغط البرج; باستخدام تقنية استشعار الألياف الضوئية, يمكن للتكنولوجيا تحقيق مراقبة عبر الإنترنت للمعلمات مثل درجة حرارة السلك, وزيادة ديناميكية سعة الحمولة بالإضافة إلى الإنذار المبكر; ما هو أكثر من ذلك, يمكن للتكنولوجيا تحقيق مراقبة انحراف الرياح في سلسلة العازل, القاذورات وكثافة الملح باستخدام مستشعر الدليل الموجي السلبي; باستخدام الصورة أو الفيديو تكنولوجيا الاستشعار, يمكنه تحقيق مراقبة في الوقت الحقيقي لمكافحة سرقة الخط, برج عمود, إمالة, زلة الأساس, التآكل الأرضي لتوفير الدعم الفني لتحديد موقع فشل خط النقل والتشخيص التلقائي لتوفير المعلومات وبيانات المشاركة الرقمية لإدارة إنتاج خطوط الطاقة وتشغيلها وصيانتها, وبالتالي تحقيق آمنة, فحص فعال وذكي لخطوط النقل لتعزيز موثوقية نقل الطاقة وسلامتها.
تحويل الطاقة
تعد المحطة الفرعية الذكية مكونًا حاسمًا في الشبكة الذكية. يكمن الجزء الرئيسي للمحطة الفرعية الذكية في التحكم التعاوني التلقائي. اتجاه التطوير الخاص بها هو رقمنة معلومات المعدات وحالة الصيانة بينما يعد التشغيل والصيانة الفعال هو الهدف النهائي. يمكن تطبيق تقنيات إنترنت الأشياء لإجراء المراقبة في الوقت الفعلي, التشخيص واتخاذ القرارات المساعدة للكهرباء, ميكنة ومعلومات تشغيل معدات المحطات الفرعية, خاصة بالنسبة لفحص النفط والغاز للمحولات باستخدام أجهزة الاستشعار للحكم على حالتها الصحية وتشغيلها; لكشف التسلل حماية المحطات الفرعية باستخدام الاستشعار اللاسلكي, القياس عن بعد والتكنولوجيا الافتراضية ثلاثية الأبعاد; يحقق إنترنت الأشياء اكتشاف الحماية من التسلل للمحطات الفرعية باستخدام الاستشعار اللاسلكي, القياس عن بعد والتكنولوجيا الافتراضية ثلاثية الأبعاد; ويمكنه أيضًا الجمع بين تقنية التعريف الإلكتروني ونظام تذكرة العمل لإجراء الفحص الذكي للمحطات الفرعية, إدارة سلامة التشغيل وجدولة تفاعل الأوامر من أجل تعزيز نمو المحطات الفرعية الرقمية غير المراقبة.
توزيع الطاقة
تعد شبكة توزيع الطاقة جزءًا حيويًا من نظام الطاقة الكهربائية, وجود سمات كميات كبيرة من المعدات, توزيع واسع ونظام معقد. في الوقت الحالي, ولا تزال هناك مشكلات تواجه الصين من حيث إطار شبكة التوزيع الضعيف وصعوبة تغطية الاتصالات لشبكة توزيع الطاقة. في عملية توزيع الشبكة الذكية القوية, يمكن تطبيق تقنية إنترنت الأشياء لتحقيق شبكة توزيع الطاقة تلقائيًا, مراقبة خطوط شبكة توزيع الطاقة وحالة المعدات, الإنذار المبكر والصيانة. ما هو أكثر من ذلك, يمكنها تحقيق إدارة التشغيل في الموقع والفحص الذكي لشبكة توزيع الطاقة, اتصالات الطوارئ, القياس خارج الموقع وإدارة مراقبة الحمل, محطات الطاقة والشحن الموزعة ومراقبة المرافق الأخرى. تهدف جميع هذه التطبيقات إلى تعزيز المراقبة المركزية لشبكة توزيع الطاقة, تحسين التحكم في التشغيل وإدارته, تحقيق موثوقية عالية وإمدادات طاقة عالية الجودة وتقليل استهلاك الطاقة والخسائر.
استخدام الطاقة
مدعومة بطريقتين, شبكة اتصالات بيانات عالية السرعة وآمنة, تركز تقنية إنترنت الأشياء بشكل أساسي على استهلاك الكهرباء الذكي والتكنولوجيا التفاعلية في عملية كهرباء الشبكة الذكية. يتم استخدامه في المقام الأول لخدمة الكهرباء الذكية, جمع المعلومات الكهرباء, خدمة العملاء الذكية, شحن المركبات الكهربائية واستبدال الكهرباء, قاعة الأعمال الذكية, إدارة جانب الطلب وتقييم كفاءة الطاقة, إدارة البيئة الخضراء لغرف الآلات ومراقبة بيئة الطاقة من أجل تحقيق الوصول المرن إلى الشبكة, أو التوصيل والتشغيل والتفاعل ثنائي الاتجاه مع العملاء لتحسين موثوقية إمدادات الكهرباء وكفاءة استهلاك الكهرباء بالإضافة إلى خدمة مؤسسات إمدادات الطاقة وتقديم الدعم الفني للاستراتيجية الوطنية لتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات.
4. الفرق بين شبكة الطاقة التقليدية والشبكة الذكية تكنولوجيا
الروابط الخمس للشبكة الذكية
بعبارات بسيطة, الشبكة الذكية هي التكامل العميق للمعلومات المتقدمة والتقنيات الأخرى في شبكة الطاقة لتحقيق تغييرات أساسية في صناعة الطاقة. ويغطي جميع جوانب توليد الطاقة, الانتقال, محطة فرعية, توزيع, الاستهلاك والإرسال مع سمات المعلوماتية, الأتمتة والتفاعل. والغرض منه هو تحقيق شبكة طاقة حديثة متكاملة للغاية لتدفق الطاقة, تدفق المعلومات وتدفق الأعمال.
إذا نظرنا إلى الوراء في شبكة الكهرباء التقليدية, إنه ليس نظامًا مرنًا, وهو ما ينعكس في طريقة وصول وسحب التيار الكهربائي, وكذلك نقل الكهرباء والطاقة غير مرن, مما يؤدي إلى توليد مرونة ديناميكية للشبكة والقدرة على التكوين. من المستحيل بناء الوقت الحقيقي, نظام قابل للتكوين وإعادة التشكيل, وهناك صوامع معلومات متعددة داخل النظام تفتقر إلى وظيفة تبادل المعلومات.
5. لماذا تعتبر الشبكة الذكية مهمة؟?
ما هي فوائد الشبكة الذكية?
1. من حيث نظام الطاقة: يمكن أن يقلل من القدرة المثبتة الفعالة للنظام, خفض التكلفة الإجمالية لوقود توليد الطاقة للنظام; تعزيز كفاءة استخدام معدات شبكة الطاقة وخفض الاستثمار في البناء; رفع كفاءة نقل شبكة الكهرباء وتقليل فقدان الخط.
2. من حيث عملاء الكهرباء: يمكنه تحقيق تفاعلات ثنائية الاتجاه وتقديم خدمات يسهل الوصول إليها; تعزيز كفاءة استخدام الطاقة الطرفية وتقليل استهلاك الكهرباء; زيادة موثوقية إمدادات الطاقة وتحسين جودة الكهرباء.
3. من حيث الحفاظ على الطاقة والبيئة: يمكنه رفع كفاءة استخدام الطاقة وتحقيق فوائد الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات; تعزيز تطوير الطاقة النظيفة وتحقيق فوائد خفض الانبعاثات البديلة; تعزيز معدل الاستخدام الشامل لموارد الأراضي والحد من إشغال الأراضي.
4. وفي جوانب أخرى: ويمكنه دفع التنمية الاقتصادية والتوظيف; ضمان أمن إمدادات الطاقة; تحويل نقل الفحم إلى نقل الكهرباء, تحسين كفاءة تحويل الطاقة وتقليل ضغط النقل.
6. التحديات التي تواجه الشبكة الذكية نظام
الأول هو التحدي المتمثل في نسبة عالية من لوائح شبكات الطاقة الجديدة. في الوقت الحالي, هناك ضغط متزايد على الشبكة لدمج الطاقة المتجددة, بما في ذلك تكامل طاقة الرياح, الوصول إلى الطاقة الكهروضوئية ومن جانب العميل إلى مصادر الطاقة الموزعة, مما يضع طلبًا أعلى على قدرة تنظيم الشبكة.
النقطة الثانية هي التوصيل البيني المرن والتشغيل الآمن لأنظمة الشبكات الكبيرة. تبذل شركة State Grid Corporation حاليًا جهدًا كبيرًا في بناء شبكات التيار المتردد والتيار المستمر ذات الجهد العالي للغاية, وسوف يصبح التوصيل البيني المرن للشبكات الكبيرة أمرًا طبيعيًا لفترة طويلة في المستقبل.
والثالث هو تفاعل العرض والطلب بين العديد من مستخدمي الكهرباء. وقال لو يانغ أن شركة شبكة الدولة, حالياً, أنشأت نظامًا لجمع المعلومات لاستهلاك طاقة الشبكة الذكية, الذي يغطي أكثر من 400 مليون أسرة. فضلاً عن ذلك, تم إنشاء أكبر منصة لشبكات السيارات الذكية في العالم مع إمكانية الوصول إلى أكثر من 170,000 محطات الشحن. فى المستقبل, ينخرط المستخدمون بعمق في التفاعل ثنائي الاتجاه للشبكة, بما في ذلك تعريفات تقاسم الوقت والاستجابة في جانب الطلب وكذلك شحن وتفريغ السيارات الكهربائية.
النقطة الرابعة هي الاقتران والتفاعل الوثيق بين مساحة المعلومات ونظام الطاقة. الآن السحابة الكبيرة, بما في ذلك تكنولوجيا المعلومات والاتصالات المتقدمة, لقد تم استخدامه بشكل أو بآخر في شبكة الطاقة. سيكون التطبيق أكثر انخراطًا في اتجاه التطوير المستقبلي, مع تكامل أعمق في نظام الشبكة. سيكون تحديًا جديدًا هو نشر تكنولوجيات المعلومات والاتصالات وفقًا لاحتياجات الشركات والتطبيقات.
7. ما هي المعدات المتوفرة للشبكة الذكية
خزانة ذكية للجهد العالي
جنبا إلى جنب مع متر سحابة السلامة, خزانة الجهد العالي (مع عدد من الأجهزة الداعمة لقياس درجة الحرارة اللاسلكية) يمكنها تحقيق مراقبة شاملة وتحميل منصة لحجم الكهرباء في الخزانة ذات الجهد العالي, حجم الطاقة الكهربائية, حجم الحالة وتبديل المفاصل الكهربائية, درجة حرارة وصلات الكابلات; تكوين مع 1 بطاقة الهوية الإلكترونية ومدمجة مع تطبيق الهاتف الخليوي, يمكن للخزانة تحقيق الإدارة الشاملة للذكاء والغموض لخزانات الجهد العالي
خزانة ذكية ذات جهد منخفض: دائرة واحدة
خزائن الجهد المنخفض مع دوائر واحدة, تم تكوينه بمقياس سحابة أمان واحد (الاتصال خارجيا بأجهزة استشعار درجة الحرارة ذات الجهد المنخفض), يمكن تحميلها مباشرة إلى النظام الأساسي السحابي لتحقيق مراقبة متكاملة وتحميل النظام الأساسي لدرجة الحرارة, الحجم الكهربائي, حجم الحالة والحجم الكهربائي للمفاصل الكهربائية ذات الجهد المنخفض; تكوين مع 1 بطاقة الهوية الإلكترونية ومدمجة مع تطبيق الهاتف الخليوي, يمكن للخزانة تحقيق الإدارة الشاملة للذكاء والغموض للخزائن ذات الجهد المنخفض.
خزانة ذكية ذات جهد منخفض: دوائر متعددة
بخصوص الخزانات ذات الجهد المنخفض ذات الدوائر المتعددة, يتم تكوين كل دائرة بأداة واحدة لمراقبة السلامة الكهربائية (أجهزة استشعار درجة الحرارة الخارجية ذات الجهد المنخفض) للتحميل مركزيًا إلى منصة السحابة, جنبا إلى جنب مع محطة أخرى لنقل البيانات اللاسلكية. تكوين مع 1 بطاقة الهوية الإلكترونية ومدمجة معها تطبيقات الهاتف الخليوي, يمكن للخزانة تحقيق الإدارة الشاملة للذكاء والغموض لخزانات الجهد المنخفض مع دوائر متعددة.
محطة فرعية ذكية من نوع الصندوق
تحتوي المعدات الكهربائية للمحطة الفرعية من النوع الصندوقي على ثلاثة أجزاء: خزائن الجهد العالي, المحولات وخزائن الجهد المنخفض. فيما بينها, يتم اختيار عدادات التعتيم الآمنة كخزائن عالية الجهد (مجهزة بعدد من أجهزة استشعار درجة الحرارة اللاسلكية); يتم تكوين الأجزاء المتصلة بالمدخل والمخرج من المحولات بأجهزة استشعار لاسلكية لقياس درجة الحرارة; يتم تكوين دوائر الدخول والخروج للخزائن ذات الجهد المنخفض بأدوات مراقبة الأمان الكهربائية (اتصال خارجي بثلاثة أجهزة استشعار لقياس درجة الحرارة). من خلال الناقل الميداني الموحد واتصال معدات نقل البيانات اللاسلكية, يمكنها تحقيق التجميع المتكامل وتحميل المنصة للجهد الكهربائي العالي والمنخفض ودرجة حرارة موصل المحولات, كمية كهربائية, كمية الحالة وكمية الكهرباء; تكوين مع 1 بطاقة الهوية الإلكترونية ومدمجة مع تطبيقات الهاتف الخليوي, يمكن لمجلس الوزراء تحقيق الإدارة الشاملة للذكاء والغموض للمحطات الفرعية الشاملة.
جهاز قياس ذكي
يمكن تحقيق قراءات العدادات المركزية وإيقاف تشغيل الطاقة لتحقيق تشغيل وإيقاف المفاتيح من خلال التحكم في الهواتف المحمولة.
خزانة الطاقة مع أجهزة إزالة الرطوبة
توفر خزانة الطاقة المزودة بأجهزة إزالة الرطوبة الحماية لمعدات الطاقة من التآكل.
محطة الشحن الذكية
يتم تركيبها بشكل شائع في المركبات, توفر محطات الشحن هذه الراحة للسكان لشحن سياراتهم الكهربائية في الهواء الطلق بطريقة ذكية.
8. الشبكة الذكية التطبيقات
تصور البيانات لشبكة الطاقة
يمكن عرض كل تفاصيل حالة تشغيل شبكة الطاقة بطريقة كاملة وكاملة لدعم عملية صنع القرار وتقديم الأدلة للإدارة, مع تحليل البيانات بما في ذلك توزيع الطاقة, الانتقال, الجيل وكذلك معلومات المستخدم, ومع عملية التصور والتحليل في الوقت الحقيقي الذي تحققه البرمجيات.
التنبؤ بالاتجاه لتحميل شبكة الطاقة
ما هو أكثر من ذلك, يمكن عرض حالات التحميل في الوقت الحقيقي للإنترنت بمساعدة البيانات التاريخية وفي الوقت الحقيقي لتحميل الشبكة التي توفرها البيانات الضخمة, والتي يمكن التنبؤ بالاتجاه المتغير لتحميل الشبكة. أيضًا, إلى جانب الإدارة الشاملة, يمكنه تعزيز معدل استخدام الأجهزة وتقليل استهلاك الطاقة والخسائر لتحقيق تشغيل أكثر اقتصادا وكفاءة لشبكة الطاقة.
توقعات الاتجاه لفشل الجهاز
من خلال تحليل العلاقة بين أنواع الأخطاء, الحالة التاريخية والمعلمات التشغيلية للمعدات المعيبة في تحليل الشبكة من خلال البيانات الضخمة, يمكن التنبؤ بنمط حدوث خطأ الشبكة. أيضًا, يمكن تقييم مخاطر تشغيل الشبكة. كل هذا يمكن أن يعطي إنذارًا مبكرًا في الوقت الفعلي, السماح للفنيين بإجراء صيانة المعدات والتفتيش في وقت مبكر.
الإصلاح الذاتي لتحقيق الشبكة
في شبكة ذكية, يتم عزل الأجهزة المعيبة في الشبكة من نظام الشبكة في أسرع وقت ممكن, ويستعيد النظام نفسه إلى العمليات العادية (مع تدخل بشري ضئيل أو معدوم), وبالتالي توفير خدمة الطاقة دون انقطاع تقريبا للعملاء. يمكننا أن نرسم تشبيهًا بأن جهاز المناعة البشري يشبه الشفاء الذاتي للشبكة الذكية. الجمع بين التوقعين أعلاه, يمكن لنظام الشبكة تحقيق التنبؤ الذاتي بشكل مستمر واتخاذ تدابير فورية للتحكم أو تصحيح الأخطاء التي تم اكتشافها أو من المحتمل حدوثها.
الاتصالات المستقلة للأجهزة الثانوية
ضمن أنظمة الشبكة الحالية, تتم اتصالات الأجهزة الثانوية عادةً من خلال الحافلات وأجهزة الاتصال الخاصة, والتي تسمى "وحدات التحكم الرئيسية" (تسمى عمومًا RTUs) من الناحية الداخلية. في شبكة ذكية, سيتم تجهيز الأجهزة الثانوية مثل المراقبة والحماية بوحدات ذاتية التكيف بالإضافة إلى وحدات تفاعلية ذاتية يمكنها التواصل مع بعضها البعض بشكل تكيفي. ستعمل هذه المرونة والقدرة على التكيف الذاتي على تعزيز الموثوقية بشكل كبير كما لو كانت المعدات "مستقلة". في هذه الحالة, من الممكن أن تظل الأجهزة الأخرى في حالة تشغيل مستقر حتى في حالة تعطل أجزاء من النظام.
