Умные сети электроснабжения: что это такое и как они работают?
Умная сеть электроснабжения — это передовая система, которая интегрирует цифровые и коммуникационные технологии с традиционными сетями распределения электроэнергии, воды и газа, чтобы повысить их эффективность, безопасность и устойчивость. В последние годы концепция умных сетей стала центральной в мировом технологическом и энергетическом ландшафте, поскольку она представляет собой эволюцию традиционных сетей, объединяя цифровые технологии, передовые системы мониторинга и автоматизации для повышения эффективности инфраструктуры, её устойчивости и надёжности. В этой статье мы рассмотрим, как работают умные сети и какие преимущества они предлагают.
Ранее мы подробно рассматривали, как функционируют различные сети распределения электроэнергии, воды и газа. Полевые устройства, которые становятся всё более дистанционно управляемыми и автоматизированными, используют технологии связи для передачи данных и получения команд удалённо, позволяя операторам в реальном времени контролировать каждый участок сети. Это ведёт к эволюции самих сетей, превращая их в интеллектуальные. Именно поэтому в последнее время всё чаще говорят об умных сетях — системе, обеспечивающей всесторонний мониторинг распределительных сетей и позволяющей компаниям оперативно вмешиваться при возникновении различных проблем.
Как работают умные сети?
Умные сети используют ряд передовых технологий для оптимизации производства, распределения и потребления энергии, газа и воды за счёт точного мониторинга и удалённого управления. Чтобы лучше понять их принцип работы, рассмотрим ключевые компоненты и их функции:
- Датчики и умные счётчики — эти устройства в реальном времени отслеживают потребление и эксплуатационные параметры сети, предоставляя подробные данные как поставщикам, так и потребителям. Умные счётчики постоянно обмениваются информацией с центральной системой, что позволяет выявлять аномалии, неисправности или перегрузки и регулировать объёмы в соответствии с потребностями.
- Системы автоматизации сети — оснащение сети системами, которые автоматически управляют потоками и нагрузками, сокращает время перебоев в работе благодаря предиктивному обслуживанию и ускоренному ремонту.
- Технология Интернета вещей (IoT) — подключение устройств и датчиков через IoT позволяет собирать данные в режиме реального времени и анализировать их с помощью специализированного программного обеспечения, выявляя любые отклонения в работе сети и оптимизируя техническое обслуживание.
Взаимодействие устройств с аналитическими системами сети строится по тому же принципу, что и в системах интеллектуального учёта. Умные устройства собирают измерения и передают их в центр сбора данных (HES) один или несколько раз в день, в зависимости от настроек оператора. По такому же принципу передаются диагностические данные. Кроме того, устройства могут автоматически передавать экстренные сигналы в режиме реального времени, что позволяет быстро устранять проблемы и поддерживать работоспособность сети на оптимальном уровне.
Благодаря технологиям удалённого управления можно выполнять различные действия, такие как отправка команд на открытие и закрытие клапанов или регулирование давления в трубопроводах.
Одним из примеров инновационного подхода является удалённый мониторинг катодной защиты — технологии, используемой для предотвращения коррозии металлических конструкций, находящихся под землёй или в воде (например, газопроводов, нефтепроводов, резервуаров и металлических опор). Интеграция катодной защиты в умные сети позволяет значительно повысить эффективность контроля за коррозией и износом оборудования. Это достигается благодаря:
- установке датчиков вдоль трубопроводов, которые отслеживают параметры, такие как разность потенциалов между металлом и окружающей средой;
- анализу собранных данных с использованием предиктивных моделей и искусственного интеллекта для разработки наилучших стратегий защиты;
- автоматической корректировке системы в режиме реального времени;
- предиктивному обслуживанию, позволяющему заранее выявлять неисправности и планировать целенаправленные профилактические работы.
Искусственный интеллект и умные сети
Развитие умных сетей и внедрение соответствующих технологий открывают новые возможности для безопасного и рационального управления ресурсами, снижая утечки и выбросы до минимума. Эту концепцию развивает компания Terranova, запустив проект саморегулируемой газовой сети на основе искусственного интеллекта.
Проект, реализованный совместно с Политехническим университетом Милана, использует ИИ для мониторинга и автоматической регулировки давления в газовых сетях. Искусственный интеллект анализирует данные, поступающие с умных датчиков, а также внешние факторы, такие как температура и уровень потребления, и автоматически корректирует давление, чтобы оно оставалось в оптимальных пределах. Это позволяет доставлять газ даже в самые удалённые участки сети, не подвергая трубопроводы избыточному давлению, которое может привести к утечкам. Такой подход обеспечивает эффективное и устойчивое управление газораспределительной сетью, снижая вероятность аварий и минимизируя выбросы газа в окружающую среду.
Главное преимущество этой системы — способность саморегуляции. Она автоматически адаптируется к изменениям в спросе на газ, снижая потери и повышая эффективность. После сбора данных в реальных условиях проект планирует усовершенствовать автоматизированную систему управления давлением, чтобы повысить безопасность и устойчивость газораспределительной сети.
Проект наглядно демонстрирует ключевые преимущества умных сетей:
- Энергоэффективность — благодаря более точному управлению спросом компании могут детально контролировать потребление, что повышает общую эффективность использования энергии.
- Экологическая устойчивость — умные сети способствуют увеличению доли возобновляемых источников энергии. Они способны балансировать колебания выработки зелёной энергии с потреблением, способствуя переходу к более чистой энергетике. В газораспределении они позволяют оптимизировать давление и минимизировать выбросы в атмосферу.
- Снижение затрат — автоматизация сети уменьшает расходы на обслуживание и устранение аварий. Оптимизированное управление пиковыми нагрузками также снижает необходимость в строительстве новых инфраструктур.
- Повышение надёжности и устойчивости — умные сети быстрее реагируют на чрезвычайные ситуации и непредвиденные события, локализуя и решая проблемы автоматически. Это помогает минимизировать отключения и быстрее восстанавливать подачу ресурсов.
- Активное участие пользователей — умные сети позволяют потребителям становиться "производителями и потребителями энергии" (prosumers), то есть одновременно производителями и потребителями энергии, например, в случае использования солнечных панелей.
- Безопасность и конфиденциальность — хотя умные сети требуют более глубокой цифровизации, они включают современные технологии шифрования и защиты данных, обеспечивая безопасность информации пользователей.
Будущее умных сетей выглядит многообещающим и динамичным, с широким спектром приложений, способных кардинально изменить энергетический сектор. Это важный шаг на пути к более устойчивой, надёжной и доступной энергосистеме. Использование цифровых технологий позволяет эффективно решать текущие и будущие задачи, способствуя глобальному энергетическому переходу.
Контакты
Хотите узнать больше?
Мы будем рады подробно обсудить ваши потребности и понять, как мы можем стать вашим идеальным партнером, чтобы помочь вашему бизнесу в переходе к цифровым технологиям, инновациям и устойчивому развитию.