اسمارت گرید یا شبکه هوشمند برق، در واقع همان شبکه توزیع برق قدرت است که قصد دارد با برقراری نوعی ارتباط دیجیتالی دو طرفه، انرژی مورد نیاز را به مصرف‌کنندگان نهایی برساند. میزان مصرف انرژی الکتریکی در هر گره موجود در شبکه هوشمند برق، قابل مانیتور و نظارت است. در یک شبکه هوشمند یا اسمارت گرید، مصرف انرژی و تمامی هزینه‌ها، قابل نظارت، کنترل و بهینه‌سازی است؛ با به کار گیری این تکنولوژی، زنجیره‌ی تامین و مصرف انرژی برق، کاملا روشن و قابل کنترل می‌شود. در این مقاله از فنولوژی، به این سوال خواهیم پرداخت که شبکه هوشمند چیست؟
علت نیاز ما به استفاده از اسمارت گرید، در چهار مورد عمده‌ی زیر خلاصه می‌شود:
۱- افزایش بهره‌وری: منظور از افزایش بهره‌وری، بهینه‌سازی تمامی فرایندها در تولید، انتقال، توزیع و مصرف انرژی الکتریکی است.
۲- شبکه مطمئن و قابل اعتماد: با به کار گیری شبکه هوشمند برق، می‌توان اطمینان حاصل نمود که به وقت نیاز، انرژی الکتریکی به تمامی نقاط و به اندازه کافی می‌رسد.
۳- ظرفیت: اسمارت گرید جوابگوی نیاز رو به رشد دنیای امروز به انرژی برق خواهد بود.
۴- پایداری: در یک شبکه هوشمند، انرژی‌های نو و تجدیدپذیر با جدیدترین متدها وارد سیستم می‌شوند.
اسمارت گرید در حقیقت با هدف جبران کمبودهای شبکه‌های توزیع برق سنتی با استفاده از ابزارهای سنجشی جدید به وجود آمده است. سازمان‌های زیادی در سراسر دنیا دعوت به استفاده از شبکه هوشمند برق کرده‌اند تا از این طریق، مسائلی مانند گرمایش جهانی، کمبود منابع انرژی و … حل شود. شبکه هوشمند برای مکان‌های مختلف مانند فروشگاه‌ها، دانشگاه‌ها، مراکز اداری، بیمارستان‌ها و … مفید خواهد بود.
مزایای شبکه هوشمند چیست؟
اسمارت گرید، مزایا و منافع متعددی دارد؛ برخی از این فواید عبارتند از:
مدیریت هوشمند هزینه‌ها
با استفاده از شبکه هوشمند برق، کاربران می‌توانند به صورت کاملا خودکار، در زمان‌هایی که هزینه برق پایین‌تر است از وسایل پرمصرف الکتریکی استفاده نمایند و در زمان اوج مصرف، استفاده و به طبع آن هزینه‌ها را کاهش دهند.
مدیریت توزیع بار در شبکه هوشمند
میزان کل مصرف برق در یک شبکه، مقدار ثابتی نیست و مرتبا در حال تغییر است. در زمان اوج بار، یک شبکه هوشمند می‌تواند به صورت خودکار به افراد هشدار دهد تا مصرف خود را کم کنند.
غیرمتمرکزسازی تولید انرژی برق
در روش‌های غیرمتمرکز تولید انرژی الکتریکی، هر فرد می‌تواند به روش‌های مختلفی مانند پنل خورشیدی، انرژی برق تولید کند و به شبکه هوشمند بفروشد.
کاهش هزینه‌های مدیریت و عملیات شبکه توزیع برق
سازمان‌های و افراد با به کار گیری تجهیزات تولید برق و فروش آن به شبکه می‌توانند بخشی از هزینه‌های برق خود را جبران کنند. همچنین اسمارت گرید، افراد را قادر می‌کند تا مصرف انرژی خود را کاملا مدیریت نمایند و در زمان پیک مصرف که هزینه بیش‌تر است، مصرف خود را کاهش دهند.
جلوگیری از برق‌دزدی و خرابی دستگاه‌های با شبکه هوشمند برق
برخی از شبکه‌های هوشمند دوکاربرده هستند؛ یعنی علاوه بر مواردی که ذکر شد، می‌توانند با استفاده از نرم‌افزارهای خاص، مواردی مانند برق‌دزدی و خرابی تجهیزات را شناسایی کنند.
در دنیای امروز، یک قطعی برق کوتاه‌مدت می‌تواند منجر به مشکلات فراوانی شود؛ از مشکلات در حوزه بانکداری و مدیریت ترافیک گرفته تا مشکلات امنیتی و ارتباطی. حتی در زمستان‌ها، قطعی برق می‌تواند مشکلاتی در سیستم گرمایشی خانه‌ها به وجود آورد. یک شبکه هوشمند یا اسمارت گرید، می‌تواند به ما کمک کند تا در شرایط خاص مانند زلزله، سیل، حملات تروریستی و …، شرایط را بهتر کنترل کنیم. شبکه هوشمند توزیع برق همچنین در زمان خرابی تجهیزات یا افزایش بار، با مدیریتی هوشمند می‌تواند قطعی را به حداقل ممکن برساند. اگر در منطقه‌ای خاص نیاز ضروری به قطعی برق باشد، شبکه هوشمند آن را شناسایی می‌کند و از قطعی‌های گسترده‌تر و وسیع‌تر جلوگیری می‌نماید.
تجهیزات شبکه هوشمند چیست؟
ارتباطات یکپارچه
اسمارت گرید، افراد و تجهیزات کوچک الکترونیکی را به یکدیگر متصل می‌کند و شبکه‌ای یکپارچه به وجود می‌آورد. برقراری چنین ارتباطی، نیازمند به کار گیری تجهیزات قدرتمند و پرسرعت برای جابه‌جایی بی‌درنگ (real-time) داده‌هاست. یک معماری باز برای اسمارت گرید، هر فردی را قادر می‌کند تا نرم‌افزار مد نظر خود را توسعه دهد و بر روی شبکه هوشمند پیاده‌سازی نماید.
متدهای کنترلی پیشرفته
در این بخش، تکنولوژی‌هایی حضور دارند که نظارت بر شبکه هوشمند و مانیتور کردن لحظه‌ای آن را ممکن می‌سازند. سه تکنولوژی اصلی در این بخش عبارتند از:
- ابزارهای آنالیزی (کامپیوترها و الگوریتم‌های پرسرعت)
- عوامل هوشمند توزیع‌یافته
- نرم‌افزارهای کاربردی (مانند SCADA)
اجزای پیشرفته در شبکه هوشمند
این ابزارها، نقش مهمی در فهمیدن رفتار شبکه دارند. در این بخش، تمرکز بر روی حوزه‌های نوینی مانند ابررسانایی، الکترونیک قدرت، شیمی، مواد و میکروالکترونیک است. هدف ما بهبود تشخیص‌های بلادرنگ و افزایش پایداری و اعتماد به سیستم است. تکنولوژی‌های اصلی این بخش عبارتند از:
- کابل‌ها، خطوط انتقال، سوئیچ‌های هوشمند
- میکروگریدها (گریدهایی که قادرند در زمان ضروری، مستقل از گرید اصلی فعالیت کنند)
- تجهیزات هوشمندی که قادر به تعامل با شبکه هوشمند هستند؛ مانند دستگاه‌های هوشمند تهویه هوا، سیستم‌های گرمایشی هوشمند و …
اندازه‌گیری در شبکه هوشمند (اسمارت گرید)
در این بخش، متریک‌های مختلفی اندازه‌گیری و ثبت می‌شوند. اندازه‌گیری سلامت تجهیزات و برق‌دزدی‌های احتمالی، بخشی از وظایف تکنولوژی‌های این بخش است.
الزامات امنیتی در یک شبکه هوشمند چیست؟
امنیت، یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در مورد شبکه هوشمند، به خصوص در لایه ارتباطی آن است. در خانه‌ها و ادارت، بین دستگاه‌های اندازه‌گیری مختلف و تجهیزات مانیتورینگ، یک ارتباط مداوم و بلادرنگ برقرار است؛ این ارتباط خطرات امنیتی مختلفی در پی دارد. بدافزارهایی مانند استاکس‌نت که بر علیه سیستم SCADA استفاده شدند نیز خطری دیگر برای شبکه هوشمند به حساب می‌آید.
داده‌ها در شبکه هوشمند چگونه جمع‌آوری می‌شود؟
در یک شبکه هوشمند، سنسورها و تجهیزات اینترنت اشیا زیادی وجود دارند که تمامی اطلاعات را از سراسر شبکه جمع‌آوری کرده و به سیستم مرکزی ارسال می‌کنند. مدیران اسمارت گرید به شکل بلادرنگ و در لحظه، از اشکالات احتمالی موجود در سیستم مطلع می‌شوند و اقدامات لازم را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، شبکه می‌تواند با یکی از تجهیزات داخل خانه مشترک، ارتباط برقرار کند و در زمان‌های کاهش مصرف (که هزینه برق پایین است)، به طور خودکار آن دستگاه را روشن نماید.
هوش مصنوعی در شبکه هوشمند یا اسمارت گرید
با افزایش غیرمتمرکزسازی در سیستم‌های شبکه هوشمند و همزمان دیجیتالی شدن اسمارت گرید، کنترل، مدیریت و بالانس نگه داشتن سیستم، کار دشواری می‌شود. دیجیتالی شدن شبکه توزیع برق، تولید حجم زیادی از داده‌ها را به دنبال خود دارد. هوش مصنوعی، پردازش موثر و سریع‌تر این داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. اسمارت گرید علاوه بر نقل و انتقال انرژی الکتریکی، حجم زیادی از داده‌ها را نیز جابه‌جا می‌کند. در یک شبکه هوشمند غیرمتمرکز، مراکز و نقاط زیادی با روش‌های مختلفی در حال تولید انرژی الکتریکی هستند؛ هوش مصنوعی با آنالیز دیتای به‌دست‌آمده از سراسر شبکه، تولید و مصرف انرژی را متوازن می‌کند. علاوه بر این، هوش مصنوعی می‌تواند به ما در نگهداری پیش‌گیرانه (Predictive Maintenance) کمک کند؛ در اسمارت گرید تجهیزات متعددی وجود دارند که هر لحظه امکان خرابی آن‌ها هست؛ هوش مصنوعی با تقریب خوبی زمان خرابی این دستگاه‌ها را پیش‌بینی می‌کند.
منبع: CLEVERISM
