Datengetriebenes nächste Generation intelligenter Stromnetze für eine nachhaltige Energieentwicklung: Techniken und Technologiereview

    Dieses Papier zeigt den konzeptionellen Rahmen des NGSG auf, indem einige intelligente technische Merkmale eingeführt werden, um dessen zuverlässigen Betrieb sicherzustellen, einschließlich intelligenter Steuerung, agentenbasierter Energieumwandlung, Edge-Computing für Energiemanagement, IoT-fähiger Inverter, agentenorientiertes Verbrauchermanagement usw. Auch wird eine Studie zur Entwicklung datengetriebener NGSG diskutiert, um die Nutzung fortschreitender datengetriebener Techniken (DDTs) für den nachhaltigen Betrieb des SG zu erleichtern.

1.Einleitung.

    Der herkömmliche SG kann den Anforderungen nicht vollständig gerecht werden, da er sich ständig mit fortschreitenden Technologien verändert. Das Bedürfnis nach sauberer Energie hat in den letzten zehn Jahren weltweit zugenommen, bedingt durch sich ändernde Umweltbedingungen, wachsende Bevölkerungen und Technologien, die möglicherweise nichtlineare Dynamiken im SG verursachen. Die Nichtlinearität in den Übertragungs- und Verteilungssystemen des smarten Stromnetzes kann neue Engpässe, Ausfälle, Spannungs- und Frequenzschwankungen hinzufügen, die aufgrund der steigenden Nachfrage nach Elektrizität zu Stromausfällen führen. Obwohl nichterneuerbare Energieträger ein einfacherer, schnellerer und günstigerer Weg zur Energiegewinnung sind, stellen sie aufgrund hoher Emissionen eine direkte Hinderung für eine grüne Umwelt dar. Erneuerbare Energieträger gewinnen an Bedeutung, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Allerdings nimmt die Unsicherheit und Komplexität der SGs mit der Hinzunahme weiterer dezentraler Erzeugung (DG), dem Wachstum des Marktes und erneuerbarer Quellen zu.

2.Das Smart Grid heute: Technische Architektur.

    Ein SG ermöglicht den bidirektionalen Fluss von Elektrizität zwischen dem Versorgungsunternehmen und seinen Endnutzern, indem es sein intelligentes Framework durch die Kombination von Information, Energietechnologie und Telekommunikation mit dem bestehenden Stromsystem strukturiert. Diese Energie-Technologie unterstützt auch die Automatisierung für effiziente Energieverteilung, Speicherelemente, Fehlererkennung, Elektrofahrzeuge, Netzdatenüberwachung, Kombination von Hybrid-RES und Flexibilität von Netzen. Die verschiedenen Komponenten, wie in Abbildung gezeigt, können verwendet werden, um die SG-Energietechnologie aufzubauen. Dazu gehören erneuerbare Quellen, ein intelligentes Überwachungssystem, ein intelligentes Informationssystem, ein fortschrittliches Speichersystem, ein intelligentes Sicherheitssystem, Sensoren und Netzleitungen.

3.Zusätzliche Technologien für das nächste Generation-Smart-Grid.

    NGSGs haben die Möglichkeit, verbesserte Merkmale im SG-Landschaft im Vergleich zu herkömmlichen SG-Technologien zu ermöglichen. Die Sicherheits- und Datenschutzprobleme der aktuellen SG-Systeme könnten durch ein NGSG besser abgedeckt werden, insbesondere bei der Integration fortgeschrittenerer Merkmale. Der Fortschritt eines NGSG hängt vollständig von der Nutzung datengetriebener Techniken in seinen verschiedenen Teilen ab. Ein konzeptioneller Rahmen eines NGSG ist in Abbildung dargestellt. Es kann beobachtet werden, dass der Rahmen eines NGSG aus der Integration von Edge-Computing-Geräten, IoT-fähigen Inverters, blockchain-basiertem Energiehandel und rechnerisch effizienten DDTs in der Überwachung, Steuerung und Prognose bestehen kann. Es kann auch bemerkt werden, dass ein Rechenzentrum in einem NGSG erscheinen könnte, um Daten von den vernetzten Technologien zu sammeln und diese unter ihnen zu teilen, um deren Interoperabilität zu gewährleisten. Durch die Anwendung von DDTs können die gesammelten Daten aus verschiedenen Quellen intelligent analysiert werden, um Entscheidungen für eine nachhaltige Energieentwicklung zu treffen. Eine detaillierte Erklärung der intelligenten Technologien, die in einem NGSG-Framework verwendet werden, finden Sie in den folgenden Unterabschnitten.

4.Datengetriebenes nächste Generation-Smart-Grid.

    Der Rahmen eines datengetriebenen NGSG kann von den kritischen Schritten abhängen, die in Abbildung 5 dargestellt sind, welche zeigen, wie ein datengetriebenes NGSG kritische Probleme löst und das endgültige Modell für ein datengetriebenes NGSG entwickelt. Die Basis der Pyramide ist der erste Schritt und die Spitze ist der letzte Schritt des Prozesses. Jeder Schritt in der Entwicklung des NGSG-Rahmens, wie in Abbildung 5 dargestellt, wird in den folgenden Unterabschnitten detailliert erläutert.

Quelle: IEEE Xplore

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