Соединение интеллектуальной электросети и изменения климата: прокладываем путь к устойчивому будущему
Автор: Vikas Kumar
19 декабря 2023 г.
Введение
Глобальная обеспокоенность по поводуклиматаизменения достигла критического уровня, требуя принятия срочных мер для смягчения его последствий и перехода к более устойчивому будущему. Изменение климата, вызванное антропогенной деятельностью, требует срочных действий по сокращению выбросов парниковых газов и переходу к низкоуглеродному энергетическому ландшафту. Одним из ключевых факторов, способствующих выбросам парниковых газов, является традиционный энергетический сектор, в основном зависящий от ископаемого топлива. В качестве контрмеры разработка и интеграция интеллектуальных электросетей стали многообещающим решением. Интеллектуальные электросети не только повышают эффективность и надежность распределения энергии, но и играют ключевую роль в решении проблем, связанных с изменением климата. Интеллектуальная электросеть предстает как преобразующая парадигма, предлагающая расширенные возможности связи, автоматизации и управления для модернизации систем распределения электроэнергии.
Получите доступ: получите образец отчета об исследовании рынка интеллектуальных электрических сетей –https://univdatos.com/get-a-free-sample-form-php/?product_id=6162
Понимание интеллектуальных электросетей
Интеллектуальная электросеть представляет собойпередовую энергетическуюинфраструктуру, которая модернизирует обычную электроэнергетическую сеть, внедряя передовые технологии, такие как датчики, счетчики, сети связи и анализ данных, для улучшения управления выработкой, распределением и потреблением электроэнергии. В отличие от традиционных сетей, интеллектуальные электросети обеспечивают двустороннюю связь между потребителями и поставщиками коммунальных услуг, обеспечивая мониторинг в реальном времени, обмен данными, механизмы реагирования на спрос, эффективную балансировку нагрузки, оптимальное использование возобновляемых источников энергии и принятие интеллектуальных решений. Эта цифровая трансформация дает потребителям возможность делать осознанный выбор в отношении своего энергопотребления, тем самым способствуя энергоэффективности и реагированию на спрос.
Рис. 1: Сеть интеллектуальных электросетей
Интеллектуальные электросети, которые отслеживают нагрузку и управляют интеллектуальной зарядкой, уже внедряются во многих странах, таких как США и Португалия. Ожидается, что хотя бы частичное развертывание интеллектуальных электросетей к концу десятилетия поможет снизить потребность в модернизации сетей, вызванную зарядкой электромобилей, путем сокращения или предотвращения пиковых нагрузок. В долгосрочной перспективе, когда на электромобили будет приходиться более трети от общего парка, развертывание интеллектуальных электросетей будет необходимо, чтобы избежать очень больших инвестиционных потребностей. В долгосрочной перспективе технологии Vehicle-to-grid (V2G) позволят подключать автомобили к интеллектуальным зарядным устройствам, чтобы помочь сбалансировать систему. Электромобили будут поддерживать стабильность сети, а не становиться узким местом для требований балансировки сети.
Интеграция интеллектуальных электросетей и смягчение последствий изменения климата
·Интеграция возобновляемых источников энергии: содействие декарбонизации
Возобновляемые источникиэнергии, такие как солнечная и ветровая энергия, играют ключевую роль в сокращении выбросов углерода. Интеллектуальные электросети обеспечивают бесшовную интеграцию и управление этими прерывистыми источниками энергии, способствуя созданию более экологичного энергетического баланса.
o По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), к 2050 году возобновляемые источники энергии могут обеспечивать до 86% мировой электроэнергии, внося значительный вклад в смягчение последствий изменения климата.
Инвестиции в электросети растут, при этом разрабатываются более амбициозные сетевые планы для содействия электрификации экономики и интеграции возобновляемых источников энергии
Инвестиции в электросети выросли примерно на 8% в 2022 году, поскольку как развитые, так и развивающиеся страны активизировали инвестиции для поддержки и обеспечения электрификации зданий, промышленности и транспорта, а также включения переменных возобновляемых источников энергии в систему электроснабжения.
·Накопление энергии и гибкость сети: смягчение прерывистости
Системы накопления энергии имеют решающее значение для стабилизации сети и обеспечения бесперебойного электроснабжения от возобновляемых источников энергии. Интеллектуальные электросети оптимизируют использование накопления энергии, снижая зависимость от резервного топлива.
o Развертывание систем накопления энергии может привести к сокращению выбросов углерода в энергетическом секторе на 50% к 2050 году, как сообщает Global Battery Alliance.
·Распределенные энергетические ресурсы (ДЭР): расширение возможностей локализованных решений
Распределенные энергетические ресурсы, такие как солнечные панели на крышах и небольшие ветряные турбины, повышают устойчивость сети и уменьшают потери в передаче, производя электроэнергию ближе к точкам потребления.
o Исследование Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) показывает, что интеграция ДЭР может сократить выбросы парниковых газов на 5-10% в течение следующего десятилетия.
·Мониторинг в реальном времени и анализ данных: точность в действии
Интеллектуальные электросети используют мониторинг в реальном времени и анализ данных для оптимизации распределения энергии, сокращения отходов и повышения общей эффективности.
o Министерство энергетики США (DOE) предполагает, что передовая аналитика данных может привести к экономии энергии до 10% в зданиях, непосредственно влияя на выбросы углерода.
Инвестиции в цифровую инфраструктуру в сетях передачи и распределения электроэнергии, 2015-2022 гг.
Интеллектуальные электросети могут обеспечить сетевую интеграциюзарядки электромобилейпутем обеспечения видимости и контроля 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 инфраструктуру сети увеличились примерно на 7% в 2022 году по сравнению с 2021 годом. В 2022 году наблюдались значительные инвестиции и прогресс в общественной инфраструктуре для электромобилей, которая продолжала расширяться, увеличившись за год более чем на 75%.
Преимущества и последствия
·Сокращение углеродного следа за счет эффективных операций
Интеллектуальные электросети обеспечивают лучшее управление спросом и балансировку нагрузки, уменьшая потребность в эксплуатации неэффективных и углеродоемких резервных электростанций в периоды пикового спроса.
o Европейская комиссия оценивает, что широкое внедрение интеллектуальных электросетей 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 электросетей может сократить мировое потребление электроэнергии примерно на 10% и снизить выбросы диоксида углерода примерно на 1,5 миллиарда метрических тонн к 2040 году.
·Усиление устойчивости перед лицом климатических экстремальных явлений
Интеллектуальные электросети повышают устойчивость сети, быстро выявляя и изолируя неисправности, сводя к минимуму время простоя во время экстремальных погодных явлений и уменьшая углеродный след, связанный с обслуживанием сети.
o Институт исследования электроэнергетики (EPRI) предполагает, что интеллектуальные сети могут предотвращать до 80% отключений, минимизируя тем самым выбросы CO2, возникающие в результате сбоев в работе сети.
·Повышение энергоэффективности для устойчивого роста
Умные счетчики и данные в реальном времени позволяют потребителям контролировать и управлять своим энергопотреблением, что приводит к снижению потерь энергии и уменьшению выбросов.
o Американский совет по энергоэффективной экономике (ACEEE) заявляет, что одни только умные счетчики могут привести к экономии энергии на 5-15%, что приведет к сокращению выбросов CO2.
o Например, Европейский Союз поставил цель, чтобы к 2020 году не менее 80% домохозяйств были оснащены умными счетчиками, что может привести к экономии энергии до 9% в потреблении электроэнергии
Вызовы и соображения
Хотя потенциальные выгоды от интеграции интеллектуальных сетей и смягчения последствий изменения климата существенны, необходимо решить несколько задач:
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 данных и безопасность: Интеллектуальные сети генерируют огромные объемы данных, что вызывает опасения по поводу конфиденциальности и кибербезопасности. Обеспечение защиты данных потребителей и операций сети имеет первостепенное значение.
Взаимодействие и стандарты: Разработка общих стандартов для протоколов связи и форматов данных необходима для обеспечения бесшовной интеграции различных компонентов интеллектуальной сети.
Неадекватная рыночная структура: Структура рынка и нормативная база в большинстве стран не предусматривают механизм заключения контрактов на услуги гибкости между операторами распределительных сетей (ОРС) и потребителями
Политическая и нормативная база:
Правительства играют ключевую роль в создании благоприятной среды для развертывания интеллектуальных сетей. Поддерживающие политики, такие как стимулы для внедрения технологий, механизмы ценообразования углерода и мандаты в отношении возобновляемых источников энергии, могут ускорить интеграцию интеллектуальных сетей и способствовать смягчению последствий изменения климата. Разработка всеобъемлющей политической базы имеет решающее значение для успешной реализации и максимизации преимуществ интеллектуальных сетей для сокращения выбросов парниковых газов (ПГ). Вот некоторые рекомендации и соображения по политике для создания эффективной политики в области интеллектуальных сетей:
Установить четкие целевые показатели по возобновляемой энергии: Установить амбициозные цели по интеграции возобновляемых источников энергии в энергетический баланс. Эти цели должны соответствовать более широким целям в области климата и стимулировать внедрение технологий интеллектуальных сетей, которые облегчают интеграцию возобновляемой энергии.
Стимулы для внедрения технологий: Предоставить 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.
Нормативные акты о конфиденциальности и безопасности данных: Установить надежные нормативные акты о конфиденциальности и безопасности данных, чтобы гарантировать защиту сбора, передачи и хранения данных о потреблении энергии от киберугроз и несанкционированного доступа.
Поддержка хранения энергии: Предоставить стимулы для развертывания систем хранения энергии, таких как аккумуляторы, которые могут хранить избыточную возобновляемую энергию для использования в периоды пикового спроса или когда генерация возобновляемой энергии низка.
Инвестиции в исследования и разработки: Выделить финансирование для проектов исследований и разработок, направленных на продвижение технологий интеллектуальных сетей, хранения энергии, алгоритмов реагирования на спрос и интеграции новых технологий, таких как электромобили.
Приняв целостную и адаптируемую политическую основу, которая учитывает нормативные, экономические, технические и социальные аспекты, правительства могут создать среду, способствующую широкому внедрению технологий интеллектуальных сетей и существенному сокращению выбросов ПГ из энергетического сектора.
Заключение
Сближение интеллектуальных сетей и смягчения последствий изменения климата является не только императивом, но и возможностью революционизировать энергетический ландшафт. Способствуя интеграции возобновляемой энергии, повышая 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, которая таит в себе значительные перспективы для решения проблем, поставленных нашим изменяющимся климатом. 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 (AI), с интеллектуальными сетями открывает огромный потенциал для еще большего смягчения последствий изменения климата. Эти технологии могут повысить гибкость сети, оптимизировать торговлю энергией и обеспечить более совершенное управление спросом. Поскольку правительства, отрасли и отдельные лица приветствуют 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