EN
Что такое умные решения для электроснабжения и почему они важны
Интеллектуальные решения в области электроснабжения используют цифровые системы (программное обеспечение и другие современные технологии) для оптимизации производства, передачи и потребления электроэнергии в режиме реального времени. Международное энергетическое агентство (МЭА) определяет интеллектуальные решения в области электроснабжения как системы, которые в режиме реального времени корректируют выработку и потребление (поставку) электроэнергии с целью поддержания баланса в электрической сети и минимизации издержек для энергоснабжающих организаций. Это чрезвычайно важно, поскольку мировой спрос на энергию растёт, а мир стремится выполнить требования по декарбонизации энергетики (сокращению использования ископаемого топлива) и стремительно расширить применение возобновляемых источников энергии (для снижения зависимости от ископаемого топлива). Интеллектуальные системы электроснабжения позволят интегрировать стабильные источники генерации возобновляемой энергии (солнечную и ветровую), обеспечат прогнозируемое балансирование нагрузки для предотвращения отключений в периоды пикового потребления, а также автоматическое обнаружение неисправностей, что сократит продолжительность перебоев в электроснабжении. Кроме того, такие решения помогут сетям адаптироваться к современному потоку электроэнергии, поступающему от потребителей, соответствовать требованиям современной генерации электроэнергии и снизить эксплуатационные расходы (обеспечивая самофинансирование систем). Эти решения позволят сетям поддерживать потребителей в достижении целей по декарбонизации энергетики.
Основные элементы интеллектуальной электрической системы
Интеллектуальные центры, устройства мониторинга энергопотребления и подключенные бытовые приборы
Наиболее важными целевыми интеллектуальными электрическими системами являются ячеистые.
Умные концентраторы интегрируют и объединяют основные электрические системы. Умные концентраторы управляют другими электрическими устройствами, подключаются к различным устройствам с использованием разных стандартов связи и используют протоколы связи Zigbee или Z-Wave. Собственные энергомониторы коммунальной службы отслеживают различные паттерны потребления энергии и в режиме реального времени выявляют потери энергии в конкретном районе. Подключённые устройства — это умные устройства, управляющие бытовой техникой или обогревателями, включая Wi-Fi-термостаты и умные холодильники, — способны управлять приборами и устройствами одновременно и в режиме реального времени. Эти умные устройства могут управлять приборами и устройствами в рамках единой экосистемы. Они будут работать в определённом порядке в наиболее оптимальное время и, возможно, смогут запускаться одновременно. Их работа в заданной последовательности направлена на оптимизацию временных затрат и выявление потерь энергии.
Умные электрощиты по сравнению с традиционными щитами: безопасность, управление и пригодность для солнечных фотоэлектрических систем
Умные электрические щиты позволяют устранить основные недостатки, присущие традиционным электрическим щитам. К таким недостаткам относятся отсутствие мониторинга в реальном времени и необходимость ручного сброса сработавших автоматических выключателей. Умные щиты включают в себя следующие функции:
Динамическое управление нагрузкой: перенастройка доступных цепей для предотвращения перегрузки и значительное снижение риска возникновения пожара.
Интеграция солнечной энергетики: упрощение подключения инвертера и счётчика солнечных фотоэлектрических панелей, что позволяет сэкономить на эксплуатационных расходах.
Дистанционная диагностика: выявление неисправностей, таких как дуговой разряд или ухудшение изоляции, которые при своевременном обнаружении могут быть устранены, а также сокращение затрат на обслуживание щита почти на 40 %. Традиционные электрические щиты менее приспособлены для управления современными и будущими источниками возобновляемой энергии, а также для удовлетворения растущих потребностей в электроэнергии — например, при зарядке электромобилей (EV), — что делает их несоответствующими широкому и разнообразному энергетическому будущему, основанному на возобновляемых источниках энергии.
Зарядные устройства для электромобилей (EV) и домашние аккумуляторные системы трансформируют способ, которым потребитель использует энергию.
Умные системы управления энергопотреблением в жилых помещениях взаимодействуют с зарядными устройствами для электромобилей (EV) и аккумуляторными системами, превращая пассивное потребление электроэнергии в активное управление ею. Умные зарядные устройства прекращают зарядку транспортного средства в периоды пикового спроса на электроэнергию со стороны сетевой компании. При совместной работе с домашними аккумуляторными системами, такими как литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторные системы, достигается двунаправленное управление электроэнергией. Домохозяйства с двунаправленной конфигурацией снижают ежегодные расходы на электроэнергию на 30–60 %, одновременно способствуя стабильности электросети.
Критерии оценки эффективности умного энергопотребления
Мониторинг в реальном времени, автоматизация и прогнозирующее управление нагрузкой
Умные электрические системы обеспечивают комплексное решение для контроля потребления с использованием мониторинга в реальном времени, учёта энергопотребления и автоматизации. Системы разбивают данные мониторинга в реальном времени по отдельным контурам, чтобы выявлять всплески потребления. Автоматизация может удовлетворять пиковые нагрузки за счёт включения и отключения потребителей в зависимости от текущей загрузки сети. Прогнозирующее управление нагрузкой использует исторические данные для анализа нагрузки. Благодаря контролируемому применению искусственного интеллекта можно осуществлять управление на уровне отдельных контуров, перераспределяя нагрузку линейного и нелинейного типов электропотребления. Основой функционирования умных электрических систем является управление нагрузкой.
Интеграция с энергоснабжающими организациями, оптимизация тарифов в зависимости от времени суток и совместное использование возобновляемых источников энергии
Умные электрические системы интегрируют возобновляемые источники энергии, взаимодействие с электросетью и оптимизацию потребления в зависимости от времени суток с возможностью двунаправленного обмена энергией. Системы оптимизации потребления в зависимости от времени суток корректируют режим использования электроэнергии с учётом изменяющихся тарифов, обеспечивая экономию в размере 20–30 %. Комплексное использование двунаправленного обмена энергией, интеграции с электросетью и оптимизации по времени суток позволяет управлять мобильными системами хранения энергии, удовлетворять спрос и минимизировать затраты. Накопление, использование и возврат энергии в сеть способствуют экономии, стабилизации, интеграции и синергии в работе сети. Синергетические системы обеспечивают стабильность сети.
Выбор уровня «умной» электроснабжающей системы для вашего дома
Умные распределительные щиты: полные домашние умные щиты против базовых умных модулей
Владельцы домов, как правило, выбирают два основных варианта: умные дополнительные устройства или замену распределительных щитов на умные. Начальные решения, такие как интеллектуальные энергомониторы и модули, подключаемые в розетку, представляют собой недорогие варианты для домовладельцев, желающих получить базовый контроль и отслеживание энергопотребления. Модернизация распределительного щита для всего дома позволяет автоматизировать управление на уровне отдельных электрических цепей и обеспечивает бесшовную интеграцию с динамическим балансированием нагрузки при использовании возобновляемых источников энергии. Этот подход особенно полезен при планировании будущей установки зарядных устройств для электромобилей (EV) или систем «солнечная энергия плюс накопители». Модернизация энергетической инфраструктуры позволит сократить необходимость в обновлении электроснабжения на 40–60 % благодаря проведённым исследованиям и анализам. При принятии решения учитываются потребности владельца и прогнозируемое будущее использование электромобилей или двунаправленной энергии.
Анализ окупаемости: первоначальные затраты против прибыли от умной экономии
Умные решения в области электроснабжения требуют несколько более тщательного финансового анализа. Экономия на эксплуатационных расходах начинается только после первоначальных инвестиций. Простые системы могут стоить от 200 долларов США и дороже, а стоимость установки интеллектуальной распределительной панели для всего дома может составлять от 3000 до 5000 долларов США, не включая возможные государственные субсидии или льготы. Однако во многих случаях эти премиальные решения обеспечивают возврат инвестиций по трём направлениям: оптимизация потребления в зависимости от тарифных зон (time-of-use), прогнозирующее техническое обслуживание и синергия с возобновляемыми источниками энергии. Современные панели защищают дом от необходимости в будущем проводить модернизацию. Экономия от улучшенного управления компенсирует затраты на панель в течение 5–8 лет — срок короче в регионах с высокой волатильностью тарифов или при наличии дополнительных льгот.
Раздел часто задаваемых вопросов
Что такое умное решение в области электроснабжения?
Умные решения используют цифровые технологии и программное обеспечение для повышения эффективности генерации, распределения и потребления электроэнергии, в том числе с применением возобновляемых источников энергии.
В чём отличие умных электрических панелей от устаревших панелей?
Умные электрические щиты включают функции мониторинга в реальном времени, управления и диагностики по сравнению с устаревшими щитами.
Что такое двунаправленный поток электроэнергии?
Двунаправленный поток означает, что электроэнергия может поступать в электросеть и поступать из неё. При совместном использовании с системами возобновляемой энергии двунаправленный поток позволяет снизить расходы.
Какой уровень умной электросети потребуется вашему дому?
Сначала определите свои текущие и будущие энергетические потребности. Исходя из этого, вы можете приобрести базовые умные энергомониторы или, при более сложных требованиях, — модернизированные умные распределительные щиты для всего дома. Такие расширенные обновления могут обеспечивать более высокий уровень автоматизации, балансировку нагрузки и интеграцию систем возобновляемой энергии.
Какова экономия средств и рентабельность перехода на умные электрические системы?
Экономия на коммунальных расходах и интеллектуальное управление энергией обеспечивают возврат инвестиций от систем умного электроснабжения. Многие системы окупаются в течение 5–8 лет в зависимости от предоставляемых стимулов для использования чистой энергии и сроков их предоставления.