Соединяя интеллектуальную сеть и изменение климата: прокладывая путь к устойчивому будущему
Автор: Vikas Kumar
19 декабря 2023 г.
Введение
Глобальная обеспокоенность по поводу изменения климата достигла критического уровня, что требует срочных мер для смягчения его последствий и перехода к более устойчивому будущему. Изменение климата, вызванное антропогенной деятельностью, требует срочных мер по сокращению выбросов парниковых газов и переходу к низкоуглеродной энергетике. Одним из основных источников выбросов парниковых газов является традиционный энергетический сектор, преимущественно зависящий от ископаемого топлива. В качестве контрмеры разработка и интеграция интеллектуальных энергосистем стали многообещающим решением. Интеллектуальные сети не только повышают эффективность и надежность распределения энергии, но и играют ключевую роль в решении проблем, связанных с изменением климата. Интеллектуальная сеть становится преобразующей парадигмой, предлагающей расширенные возможности связи, автоматизации и управления для модернизации систем распределения электроэнергии.
Получите информацию: получите образец отчета об исследовании рынка интеллектуальных электросетей – https://univdatos.com/get-a-free-sample-form-php/?product_id=6162
Понимание интеллектуальных сетей
Интеллектуальная сеть — это передовая энергетическая инфраструктура, которая модернизирует традиционную электросеть за счет внедрения передовых технологий, таких как датчики, счетчики, сети связи и анализ данных, для улучшения управления производством, распределением и потреблением электроэнергии. В отличие от традиционных сетей, интеллектуальные сети облегчают двустороннюю связь между потребителями и поставщиками коммунальных услуг, обеспечивая мониторинг в режиме реального времени, обмен данными, механизмы реагирования на спрос, эффективную балансировку нагрузки, оптимальное использование возобновляемых источников энергии и принятие интеллектуальных решений. Эта цифровая трансформация позволяет потребителям делать осознанный выбор в отношении своего энергопотребления, тем самым способствуя энергоэффективности и реагированию на спрос.
Рис. 1: Сеть интеллектуальных сетей
Интеллектуальные сети, которые отслеживают нагрузку и управляют интеллектуальной зарядкой, уже внедряются во многих странах, таких как США и Португалия. Ожидается, что хотя бы частичное развертывание интеллектуальных сетей к концу десятилетия поможет уменьшить потребность в модернизации сети, вызванной зарядкой электромобилей, за счет сокращения или предотвращения пиковых нагрузок. В долгосрочной перспективе, когда на электромобили будет приходиться более трети от общего количества, потребуется развертывание интеллектуальных сетей, чтобы избежать очень больших инвестиционных потребностей. В долгосрочной перспективе технологии Vehicle to grid (V2G) позволят подключать транспортные средства к интеллектуальным зарядным устройствам, чтобы помочь сбалансировать систему. Электромобили будут поддерживать стабильность сети, а не станут узким местом для требований балансировки сети.
Интеграция интеллектуальных сетей и смягчение последствий изменения климата
· Интеграция возобновляемых источников энергии: содействие декарбонизации
Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, играют ключевую роль в сокращении выбросов углерода. Интеллектуальные сети обеспечивают плавную интеграцию и управление этими прерывистыми источниками энергии, способствуя созданию более экологичного энергетического баланса.
o По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), возобновляемые источники энергии могут обеспечивать до 86% мировой электроэнергии к 2050 году, что внесет значительный вклад в смягчение последствий изменения климата.
Инвестиции в электросети растут, появляются более амбициозные сетевые планы, направленные на содействие электрификации экономики и интеграции возобновляемых источников энергии
Инвестиции в электросети выросли примерно на 8% в 2022 году, поскольку как развитые, так и развивающиеся страны ускорили инвестиции для поддержки и обеспечения электрификации зданий, промышленности и транспорта, а также включения переменных возобновляемых источников энергии в электроэнергетическую систему.
· Накопление энергии и гибкость сети: смягчение прерывистости
Системы хранения энергии имеют решающее значение для стабилизации сети и обеспечения стабильного энергоснабжения от возобновляемых источников энергии. Интеллектуальные сети оптимизируют использование накопителей энергии, снижая зависимость от резервного топлива.
o По данным Global Battery Alliance, развертывание систем хранения энергии может привести к сокращению выбросов углерода в энергетическом секторе на 50% к 2050 году.
· Распределенные энергетические ресурсы (DER): расширение возможностей локализованных решений
Распределенные энергетические ресурсы, такие как солнечные панели на крышах и небольшие ветряные турбины, повышают устойчивость сети и снижают потери при передаче электроэнергии, производя электроэнергию ближе к точкам потребления.
o Согласно исследованию Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), интеграция DER может сократить выбросы парниковых газов на 5-10% в течение следующего десятилетия.
· Мониторинг в режиме реального времени и анализ данных: точность в действии
Интеллектуальные сети используют мониторинг в режиме реального времени и анализ данных для оптимизации распределения энергии, сокращения отходов и повышения общей эффективности.
o Министерство энергетики США (DOE) предполагает, что расширенный анализ данных может привести к экономии энергии до 10% в зданиях, что напрямую повлияет на выбросы углерода.
Инвестиции в цифровую инфраструктуру в сетях передачи и распределения электроэнергии, 2015-2022 гг.
Интеллектуальные сети могут обеспечить интеграцию зарядки электромобилей в сеть, обеспечивая видимость и контроль для решения проблем с узкими местами в сети. Цифровая инфраструктура становится все более важной в электросетях, как в распределительных, так и в передающих. Инвестиции в сетевую инфраструктуру выросли примерно на 7% в 2022 году по сравнению с 2021 годом. Были сделаны значительные инвестиции и достигнут прогресс в развитии общественной инфраструктуры для электромобилей, которая продолжала расширяться в 2022 году, увеличившись более чем на 75% за год.
Преимущества и воздействие
· Сокращение углеродного следа за счет эффективной работы
Интеллектуальные сети обеспечивают лучшее управление спросом и балансировку нагрузки, снижая необходимость эксплуатации неэффективных и углеродоемких резервных электростанций во время пикового спроса.
o Европейская комиссия оценивает, что широкое внедрение интеллектуальных сетей может привести к сокращению выбросов парниковых газов на 9% к 2030 году.
o По данным Международного энергетического агентства (МЭА), повышение энергоэффективности с помощью технологий интеллектуальных сетей может сократить мировое потребление электроэнергии примерно на 10% и сократить выбросы углекислого газа примерно на 1,5 миллиарда метрических тонн к 2040 году.
· Повышение устойчивости перед лицом климатических экстремальных явлений
Интеллектуальные сети повышают устойчивость сети за счет быстрого выявления и изоляции неисправностей, минимизации времени простоя во время экстремальных погодных явлений и сокращения выбросов углерода, связанных с обслуживанием сети.
o Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) предполагает, что интеллектуальные сети могут предотвратить до 80% отключений, тем самым сводя к минимуму выбросы CO2 в результате сбоев в сети.
· Повышение энергоэффективности для устойчивого роста
Интеллектуальные счетчики и данные в режиме реального времени позволяют потребителям отслеживать и управлять своим энергопотреблением, что приводит к сокращению потерь энергии и снижению выбросов.
o Американский совет по энергоэффективной экономике (ACEEE) заявляет, что одни только интеллектуальные счетчики могут привести к экономии энергии на 5-15%, что приведет к сокращению выбросов CO2.
o Например, Европейский Союз поставил цель оснастить не менее 80% домохозяйств интеллектуальными счетчиками к 2020 году, что может привести к экономии энергии до 9% в потреблении электроэнергии.
Проблемы и соображения
Хотя потенциальные преимущества интеграции интеллектуальных сетей со смягчением последствий изменения климата значительны, необходимо решить несколько проблем:
Инвестиции в инфраструктуру: Переход к интеллектуальным сетям требует значительных первоначальных инвестиций в технологии и инфраструктуру. Правительства, коммунальные предприятия и заинтересованные стороны должны сотрудничать для финансирования этих достижений.
Конфиденциальность и безопасность данных: Интеллектуальные сети генерируют огромные объемы данных, что вызывает опасения по поводу конфиденциальности и кибербезопасности. Обеспечение защиты потребительских данных и работы сети имеет первостепенное значение.
Функциональная совместимость и стандарты: Разработка общих стандартов для протоколов связи и форматов данных необходима для обеспечения плавной интеграции различных компонентов интеллектуальной сети.
Неадекватная рыночная структура: Структура рынка и нормативно-правовая база в большинстве стран не предусматривают механизма заключения контрактов на гибкие услуги между операторами распределительных систем (DSO) и потребителями.
Политика и нормативно-правовая база:
Правительства играют ключевую роль в создании благоприятной среды для развертывания интеллектуальных сетей. Политика поддержки, такая как стимулы для внедрения технологий, механизмы ценообразования на выбросы углерода и мандаты на возобновляемые источники энергии, может ускорить интеграцию интеллектуальных сетей и способствовать смягчению последствий изменения климата. Разработка всеобъемлющей политической основы имеет решающее значение для успешной реализации и максимизации преимуществ интеллектуальных сетей для сокращения выбросов парниковых газов (ПГ). Вот некоторые политические рекомендации и соображения для создания эффективной политики интеллектуальных сетей:
Установите четкие цели по возобновляемым источникам энергии: Установите амбициозные цели по интеграции возобновляемых источников энергии в энергетический баланс. Эти цели должны соответствовать более широким климатическим целям и стимулировать внедрение технологий интеллектуальных сетей, которые облегчают интеграцию возобновляемых источников энергии.
Стимулы для внедрения технологий: Предоставляйте финансовые стимулы, гранты, налоговые льготы или субсидии коммунальным предприятиям и потребителям за внедрение технологий интеллектуальных сетей. Это может помочь компенсировать первоначальные затраты на внедрение и ускорить развертывание технологий.
Правила конфиденциальности и безопасности данных: Установите надежные правила конфиденциальности и безопасности данных, чтобы гарантировать, что сбор, передача и хранение данных о потреблении энергии защищены от киберугроз и несанкционированного доступа.
Поддержка накопления энергии: Предоставляйте стимулы для развертывания систем хранения энергии, таких как батареи, которые могут хранить избыточную возобновляемую энергию для использования в периоды пикового спроса или когда производство возобновляемой энергии низкое.
Инвестиции в исследования и разработки: Выделите финансирование на исследовательские и опытно-конструкторские работы, направленные на развитие технологий интеллектуальных сетей, накопление энергии, алгоритмы реагирования на спрос и интеграцию новых технологий, таких как электромобили.
Приняв целостную и адаптируемую политическую основу, учитывающую нормативные, экономические, технические и социальные аспекты, правительства могут создать среду, способствующую широкому внедрению технологий интеллектуальных сетей и значительному сокращению выбросов парниковых газов из энергетического сектора.
Заключение
Сближение интеллектуальных сетей и смягчение последствий изменения климата не только необходимо, но и является возможностью революционизировать энергетический ландшафт. Содействуя интеграции возобновляемых источников энергии, продвигая энергоэффективность и повышая устойчивость сети, интеллектуальные сети могут внести значительный вклад в сокращение выбросов парниковых газов и продвижение глобальной борьбы с изменением климата. Взаимосвязь между изменением климата и интеллектуальными сетями является ключевой и симбиотической, и она открывает значительные перспективы для решения проблем, создаваемых изменением нашего климата. Интеллектуальные сети с их передовыми технологиями и интеллектуальными системами предлагают многогранный подход как к смягчению последствий изменения климата, так и к адаптации к его последствиям.
Сближение новых технологий, таких как 5G, Интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект (ИИ), с интеллектуальными сетями таит в себе огромный потенциал для еще большего смягчения последствий изменения климата. Эти технологии могут повысить гибкость сети, оптимизировать торговлю энергией и обеспечить более совершенное управление спросом. По мере того как правительства, отрасли и отдельные лица принимают эту трансформацию, более чистое и устойчивое будущее становится достижимой реальностью.
Ссылки –
1. https://www.pewresearch.org/global/2015/11/05/1-concern-about-climate-change-and-its-consequences/
3. https://smartgrid.ieee.org/bulletins/january-2021/climate-change-decarbonization-and-smart-grid
7. https://www.lumenci.com/post/smart-grid-technology
8. https://www.elprocus.com/overview-smart-grid-technology-operation-application-existing-power-system/
Заказать звонок