4 Κλειδιά Τεχνολογίες Smart Grid για το Νέο Σύστημα Ρεύματος: Νεοφυτικά στα Δίκτυα Διανομής

1. Έρευνα & Ανάπτυξη Νέων Υλικών και Εξοπλισμού & Διαχείριση Περιουσίας

1.1 Έρευνα & Ανάπτυξη Νέων Υλικών και Καινούργιων Συστατικών

Διάφορα νέα υλικά λειτουργούν ως άμεσοι μεταφορείς ενέργειας, μεταφοράς ρεύματος και επιχειρησιακής ελεγχου σε νέα συστήματα διανομής και κατανάλωσης ρεύματος, προσδιορίζοντας άμεσα την λειτουργική απόδοση, την ασφάλεια, την αξιοπιστία και το κόστος του συστήματος. Για παράδειγμα:

• Νέα ηλεκτροδεκτικά υλικά μπορούν να μειώσουν την ενεργειακή κατανάλωση, αντιμετωπίζοντας θέματα όπως η ενεργειακή έλλειψη και η περιβαλλοντική ρύπανση.

• Προηγμένα ηλεκτρομαγνητικά υλικά που εφαρμόζονται σε αισθητήρες φυσικών δικτύων βοηθούν στην ενίσχυση της αξιοπιστίας της λειτουργίας του συστήματος.

• Νέα απομονωτικά υλικά και δομές απομόνωσης μπορούν να επιλύσουν τα πιο συνεχή προβλήματα μεταβατικής παράλληλης υπερτάσης που προκαλούνται από την ολοκλήρωση ηλεκτρονικού εξοπλισμού.

• Τεχνολογίες επόμενης γενιάς ραδιοσυναρπαγικών συσκευών και ηλεκτρονικών συσκευών που αναπτύσσονται με βάση τρίτη γενιά ηλεκτρονικών υλικών (που εκπροσωπούνται από το νιτρίδιο γαλίου (GaN) και το καρβύδιο καισίου (SiC)) μπορούν να παρέχουν τεχνική υποστήριξη για την εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση της κατανάλωσης στους τομείς των επικοινωνιών και της ηλεκτρονικής.

1.2 Έρευνα & Ανάπτυξη Καινούργιων Ηλεκτρικών Συσκευών και Εγκαταστάσεων Κατανάλωσης Ρεύματος

Σε ό,τι αφορά συγκεκριμένα νέα προϊόντα, οι επιχειρήσεις αναπτύσσουν νέο ηλεκτρονικό εξοπλισμό - ειδικά συστήματα μαλακών αναδιπλούμενων συσκευών. Ελέγχοντας τους ροές ενεργού και αδρανού ρεύματος στις συνδεδεμένες γραμμές, αυτές οι συσκευές επιτυγχάνουν λειτουργίες όπως ισορροπία ρεύματος, βελτίωση τάσης, μεταφορά φορτίου και περιορισμό ρεύματος σφάλματος.

Μέσα στην κύμα του Ενεργειακού Διαδικτύου, η ενσωμάτωση νέων τεχνολογιών για να επιτευχθεί "λειτουργία + παρακολούθηση + ηλεκτρονικοποίηση + ψηφιοποίηση + τεχνητή νοημοσύνη" επιτρέπει στις επιχειρήσεις να προχωρήσουν από την χαμηλής ποιότητας μιμήση σε υψηλής ποιότητας κατασκευή, να επεκταθούν από μοναδικά προϊόντα σε ολοκληρωμένες λύσεις και να μετατραπούν από κατασκευαστικά εργοστάσια σε εγκαταστάσεις με κινητήρια δύναμη την καινοτομία. Αυτό επιτρέπει στην κατασκευή και καινοτομία χαμηλών τάσεων ηλεκτρικού εξοπλισμού να συμβάλει στην χαμηλή εκπομπή άνθρακα, την ψηφιοποίηση και την βιωσιμότητα.

1.3 Τεχνολογία Διαχείρισης Πλήρους Ζωής Ηλεκτρικών Συσκευών

Τα νέα συστήματα διανομής και κατανάλωσης ρεύματος περιλαμβάνουν μια ευρεία ποικιλία νέων ηλεκτρικών συσκευών και συσκευών κατανάλωσης ρεύματος, κάνοντας την διαχείριση πλήρους ζωής και την οικολογική σχεδίαση του ηλεκτρικού εξοπλισμού εξαιρετικά σημαντική. Είναι απαραίτητο να εξασφαλίζεται η ασφάλεια λειτουργίας όλων των συσκευών ενώ ταυτόχρονα επιτυγχάνεται οικονομική αποδοτικότητα.

Η διαχείριση πλήρους ζωής και συντήρηση καλύπτει τη φάση ανάγκης αγοράς, τη φάση αποδοχής συσκευών, τη φάση παραγωγής και λειτουργίας και τη φάση απόσυρσης. Στη διαχείριση περιουσίας, πρέπει να εφαρμοστεί ολοκληρωμένη σχεδίαση για να εξασφαλιστεί η κοινή χρήση δεδομένων και η βελτιωμένη διαχείριση. Πρέπει να ενσωματωθούν τεχνολογίες όπως "Internet +" για να επεκταθεί η διάσταση διαχείρισης και να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα διαχείρισης.

2. Τεχνολογία Παραγωγής Πολυτεχνημένης Ενέργειας και Μικροδικτύων

2.1 Τεχνολογία Παραγωγής Πολυτεχνημένης Νέας Ενέργειας

2.1.1 Τεχνολογία Ανάπτυξης Αποδοτικής και Οικονομικής Νέας & Ανανεώσιμης Ενέργειας

Με την πρόοδο των τεχνολογιών ανάπτυξης νέας ενέργειας, μερικές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (π.χ. αιολική και φωτοβολταϊκή ενέργεια) έχουν φτάσει σε υψηλό επίπεδο εφαρμογής και κυριαρχούν στα συστήματα διανομής ρεύματος. Ωστόσο, παραμένει σημαντικό να αναπτυχθούν νέα υλικά και τεχνολογίες ολοκληρωμένων φωτοβολταϊκών πάνελ με χαμηλότερο κόστος και υψηλότερη απόδοση.

Επίσης, η ανάπτυξη άλλων πηγών ενέργειας - όπως η υδρογόνο, η θερμότητα της γης και η βιομάζα - πρέπει να προωθηθεί περαιτέρω. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τεχνολογίες παραγωγής, αποθήκευσης και μεταφοράς υδρογόνου, τεχνολογίες πολυεπίπεδης αξιοποίησης θερμότητας της γης και τεχνολογίες βιοκαύσιμων.

Επιπλέον, η συντονισμένη ανάπτυξη κεντρικής και πολυτεχνημένης νέας ενέργειας μπορεί να μειώσει τις απώλειες μεταφοράς, να βελτιώσει την απόδοση χρησιμοποίησης νέας ενέργειας και να ενισχύσει την ικανότητα του δικτύου να απορροφά νέα ενέργεια, παρέχοντας καλύτερα κοινωνικά και οικονομικά οφέλη.

2.2 Τεχνολογία Προγραμματισμού Πολυτεχνημένης Ενέργειας

Ο κλειδί για την επίλυση του προγραμματισμού και βελτιστοποίησης της πολυτεχνημένης ενέργειας είναι η διάλυση των εμποδίων επικοινωνίας πληροφοριών και συντονισμού διαθέσεων μεταξύ διαφορετικών οργανισμών.

Από τεχνικής πλευράς, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη περισσότερες τεχνικές περιορισμοί κατά τη φάση προγραμματισμού, συμπεριλαμβανομένων του επιπέδου τάσης, του επιπέδου σύντομου ρεύματος και της ποιότητας ρεύματος (flicker, harmonics).

Από μαθηματικής πλευράς, οι μεθόδοι προγραμματισμού που περιλαμβάνουν πολυστόχαστη και πολυαβεβηλωμένη συνδυασμένη βελτιστοποίηση είναι πολύ περίπλοκες. Έτσι, η πολυστόχαστη βελτιστοποίηση προγραμματισμού που ενσωματώνει πόρους και λειτουργίες είναι κρίσιμη.

Επιπλέον, πρέπει να δοθεί έμφαση: στην διεξαγωγή ανάλυσης και αξιολόγησης δικτύου για συστήματα με πολυτεχνημένη ενέργεια, στην έρευνα για την ολοκλήρωση και βέλτιστο προγραμματισμό των συστημάτων διανομής ρεύματος και των δικτύων επικοινωνίας, και στην ανάπτυξη μοντέλων και εργαλείων προσομοίωσης για ολοκληρωμένη αξιολόγηση αξιοπιστίας, κινδύνου και οικονομικής αποδοτικότητας.

2.3 Τεχνολογία Ενεργού Υποστήριξης για Παραγωγή Πολυτεχνημένης Νέας Ενέργειας

Η πολυτεχνημένη παραγωγή (DG) πρέπει να προσαρμόζει την επιπέδωση και την τάση εντός μιας συγκεκριμένης περιοχής, αλλά και να περιορίζει τις γρήγορες αλλαγές στην επιπέδωση και την τάση.

Σήμερα, κάποιοι ερευνητές έχουν προτείνει έναν "ενεργό αντισταθμιστή τάσης", που επιτρέπει στη DG να παρέχει άμεση υποστήριξη επιπέδωσης και τάσης όταν το σύστημα αντιμετωπίζει έλλειψη ενέργειας. Η δυνατότητα υποστήριξης επιπέδωσης της DG εκφράζεται ποσοτικά μέσω της ενεργής υποστήριξης που παρέχεται κατά την μεταβολή επιπέδωσης, παρέχοντας μια βάση για την εκπόνηση μελετών σύνδεσης στο δίκτυο.

2.4 Τεχνολογία Πρόβλεψης Παραγωγής Πολυτεχνημένης Νέας Ενέργειας

Η πολυτεχνημένη παραγωγή νέας ενέργειας χαρακτηρίζεται από ευρεία χωρική διάσπαση, πολύπλοκες μικροκλιματολογικές χαρακτηριστικές στην περιοχή και σημαντικές επιδράσεις από κτίρια και ανθρώπινες δραστηριότητες, κάνοντας δύσκολη την πρόβλεψη της παραγωγής.

Η τρέχουσα έρευνα στην πρόβλεψη της παραγωγής πολυτεχνημένης νέας ενέργειας εστιάζεται κυρίως στην χρήση προγνώσεων και κλιματολογικών συνθηκών για την πρόβλεψη παραγωγής, με υπερβολική έμφαση στην επίδραση των φυσικών συνθηκών στην παραγωγή νέας ενέργειας. Χάνεται η συνέπεια των χαρακτηριστικών χωρικής διάσπασης της DG και των παραγόντων που σχετίζονται με ανθρώπινες κοινωνικές δραστηριότητες.

2.5 Τεχνολογία Συνεργατικής Ελεγχού Πολυτεχνημένης Νέας Ενέργειας

Ο συνεργατικός έλεγχος είναι ένα ιδανικό μέθοδος συνεργατικής ελεγχού για DG σε συστήματα διανομής ρεύματος με υψηλή ενσωμάτωση νέας ενέργειας.

Σήμερα, η έρευνα στην τεχνολογία συνεργατικής ελεγχού πολυτεχνημένης νέας ενέργειας είναι ακόμη στην αρχή. Οι σχετικές επιτυχίες εστιάζονται κυρίως στον έλεγχο μεμονωμένων συσκευών παραγωγής, με λίγη έμφαση σε συντονισμένες στρατηγικές ελέγχου για πολλές συσκευές παραγωγής νέας ενέργειας που είναι συνδεδεμένες με το σύστημα μέσω συνδεδεμένων αντιστρόφων μετατροπέων.

Κλειδί θέματα παραμένουν ανεπίλυτα: ο μηχανισμός ανεξίσουργος διανομής ενέργειας μεταξύ πολλών αντιστρόφων μετατροπέων κατά την μεταβολή επιπέδωσης, ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης πολυχρόνου ελέγχου για πολλούς αντιστρόφους μετατροπείς, και η ανεπάρκεια του παραδοσιακού έλεγχου πτώσης (με βάση τις χαρακτηριστικές καμπύλες ενεργής ισχύς-επιπέδωσης και αδρανού ρεύματος-τάσης) όταν η αντίσταση των γραμμών διανομής είναι ση