Felieton: Zarządzanie smart grids

Inteligentne sieci energetyczne, tzw. smart grids, są coraz bardziej inteligentne, a przy okazji – wydajne i popularne. Najważniejsze związane z nimi kwestie dotyczą monitoringu i sterowania.
Prąd ma inną naturę niż woda, jest trudniejszy w dystrybucji, a niezawodność tradycyjnych sieci przesyłowych maleje z każdym nowo podpiętym źródłem odnawialnej energii. Modernizacja sieci przesyłowych jest więc konieczna, by sprostać wymaganiom, jakie stawia przed przemysłem rozwój nowych źródeł energii.
Zalety smart grids
Mark Buckner pracuje w Oak Ridge National Laboratory (ORNL), liderującym grupie zrzeszającej amerykańskie firmy z branży energetycznej. Doktoryzował się z zagadnienia sztucznej inteligencji, a wcześniej w ORNL zajmował się systemami samouczącymi się. Podczas NIWeek 2016 w Austin, w Teksasie, poprowadził dyskusję na temat możliwości i wyzwań związanych z inteligentnymi sieciami przemysłowymi. Wnioski z niej udało się zebrać w ośmiu punktach.
1. Regulacje prawne
Branża energetyczna podlega licznym regulacjom. W dodatku prawa do produkcji energii, jej dystrybucji i przesyłu należą do różnych podmiotów, dlatego postęp w tej dziedzinie następuje wolniej, niż wiele osób mogłoby się spodziewać.
2. Dystrybucja vs produkcja
Postęp dotyczący rozwoju systemów dystrybucji jest szybszy niż ten, który ma związek z produkcją energii, ponieważ wraz ze wzrostem liczby przyłączy (zarówno źródeł, jak i odbiorców) zwiększa się rola precyzyjnej kontroli nad siecią. Wraz z nowymi produktami i usługami pojawia się konieczność doposażania i dokształcania specjalistów – oraz edukacji klientów, jak z tych nowości korzystać. 
3. Dane typu Big Data 
Trzeba szczerze przyznać, że obecnie produkuje się więcej danych, niż jest potrzebnych do rozwiązywania problemów związanych z tworzeniem inteligentnych sieci smart grids i zarządzaniem nimi. Jednak bez owych danych nie ma mowy o rozwoju. A ten jest konieczny, bo często nie możemy podłączyć nowych źródeł energii odnawialnej tylko dlatego, że możliwości systemu dystrybucji nie są wystarczające.
4. Modernizacja sieci 
Nawet jeśli infrastruktura danego systemu energetycznego działa wciąż zadowalająco, to pamiętajmy, że prędzej czy później prawdopodobnie trzeba będzie sprostać nowym zagrożeniom i wyzwaniom związanym z przyłączaniem rosnącej liczby nowych źródeł energii (które najczęściej są mocno rozproszone i stosunkowo małej mocy) – oraz z nowymi usługami.
5. Nowoczesne metody przyspieszające rozwój sieci 
Aby prace nad rozwojem sieci energetycznych nabrały tempa, wdraża się wiele nowoczesnych sposobów zarządzania projektami, takich jak np. metodę scrum (owocującą większą efektywnością pracy w krótszym niż zwykle czasie). Chcąc przyspieszyć proces testowania i sprawdzania nowych rozwiązań, szeroko stosuje się techniki prototypowania (szczególnie pomocne w przypadku prac nad mikro- i nanosieciami) albo tworzy się obiekty i sieci demonstracyjne.
6. Zarządzanie małymi systemami energetycznymi 
W badaniach nad rozwojem systemu energetycznego nie można pominąć małych systemów, takich jak zakłady produkcyjne odzyskujące energię, nanosieci wykorzystujące akumulatory z samochodów elektrycznych i falowniki do zbalansowania obciążenia czy domowe generatory i systemy magazynowania energii.
7. Wykorzystanie symulacji 
Oprogramowanie do prowadzenia symulacji to bardzo pomocne narzędzie w pracy nad rozwojem sieci energetycznej – modelowanie pomaga w konfiguracji rzeczywistej sieci. Oferuje ono funkcje do monitorowania zarówno systemów małych, jak i dużych, źródeł energii odnawialnych, i tych tradycyjnych, systemów magazynowania zsynchronizowanych z siecią lub pozostających offline. Wykorzystuje się przy tym standard IEEE TSN (Time Sensitive Networking), czyli znajdujące się w fazie rozwoju rozszerzenie sieci Ethernet.
8. Cyberbezpieczeństwo sieci 
Trwa obecnie wiele badań nad zagadnieniem bezpieczeństwa sieci energetycznych dotyczących tego, jak wykrywać zagrożenia i jak się przed nimi chronić. Wykorzystuje się w tym celu również rozwiązania z zakresu sztucznej inteligencji, samouczących się maszyn i zbiorów Big Data.
Podsumowując – jest jeszcze wiele do zrobienia, ale postęp, jaki dokonuje się w kwestii inteligentnej automatyki, sterowania i monitoringu, pozwala zarówno dostawcom energii, jak i jej odbiorcom z optymizmem patrzeć na przyszłość inteligentnych sieci energetycznych.
Autor: Mark T. Hoske, Content Manager w Control Engineering
Tekst pochodzi z nr 3/2017 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.