Rede inteligente de próxima geração impulsionada por dados em direção à evolução sustentável da energia: revisão de técnicas e tecnologias

    Este artigo apresenta o quadro conceitual do NGSG, habilitando algumas características técnicas inteligentes para garantir seu funcionamento confiável, incluindo controle inteligente, conversão de energia baseada em agentes, computação de borda para gerenciamento de energia, inversor habilitado para internet das coisas (IoT), gerenciamento orientado a agentes do lado da demanda, entre outros. Além disso, é discutido um estudo sobre o desenvolvimento do NGSG impulsionado por dados para facilitar o uso de técnicas emergentes impulsionadas por dados (DDTs) para a operação sustentável da SG.

1.Introdução.

    A SG convencional não pode atender completamente aos requisitos, pois está em constante mudança com as tecnologias avançadas emergentes. A necessidade de energia limpa aumentou globalmente nas últimas décadas devido às mudanças nas condições ambientais e ao crescimento populacional e tecnológico que podem impor dinâmicas não lineares na SG. A não linearidade nos sistemas de transmissão e distribuição da rede inteligente de energia pode adicionar novas congestionamentos, interrupções, flutuações de tensão e frequência, levando a apagões devido ao aumento da demanda por eletricidade. As fontes de energia não renováveis, embora sejam uma opção mais fácil, rápida e barata para geração de energia, são um obstáculo direto ao ambiente verde devido às altas emissões. As fontes de energia renováveis estão em ascensão para reduzir a dependência da geração de energia baseada em combustíveis fósseis. No entanto, a incerteza e a complexidade das SGs estão aumentando com a adição de mais geração distribuída (DG), aumento do tamanho do mercado e fontes renováveis.

2.Rede Inteligente Atual: Arquitetura Técnica.

    Uma SG permite o fluxo bidirecional de eletricidade entre a concessionária e seus usuários finais, com sua estrutura inteligente formada pela combinação de tecnologias de informação, energia e telecomunicações com o sistema elétrico existente. Essa tecnologia de energia também suporta a mecanização da automação para a distribuição eficiente de energia, elementos de armazenamento, detecção de falhas, veículos elétricos, supervisão de dados da rede, combinação de RESs híbridas e flexibilidade de redes de grade. Os vários componentes mostrados na Figura podem ser usados para construir a tecnologia de energia da SG. Eles incluem fontes renováveis, um sistema de supervisão inteligente, um sistema de informações inteligente, um sistema de armazenamento avançado, um sistema de segurança inteligente, sensores e linhas de grade.

3.Tecnologia Adicional para a Próxima Geração de Redes Inteligentes.

    As NGSGs têm a possibilidade de habilitar recursos aprimorados no cenário da SG em comparação com as tecnologias de SG convencionais. As questões de segurança e privacidade dos sistemas de SG atuais podem ser melhor abordadas por uma NGSG no contexto da integração de recursos mais avançados. O avanço de uma NGSG depende totalmente do uso de técnicas impulsionadas por dados em suas diferentes partes. Um quadro conceitual de uma NGSG é ilustrado na Figura. Pode-se ver que o quadro de uma NGSG pode consistir na integração de dispositivos de computação de borda, inversores habilitados para IoT, negociação de energia baseada em blockchain e DDTs computacionalmente eficientes no monitoramento, controle e previsão. Também pode ser notado que um centro de dados pode aparecer em uma NGSG para coletar dados das tecnologias interconectadas e compartilhar os dados entre elas para garantir sua interoperabilidade. Ao aplicar DDTs, os dados coletados de diferentes fontes podem ser analisados de forma inteligente para ajudar a tomar decisões em direção à evolução sustentável da energia. A explicação detalhada das tecnologias inteligentes usadas no quadro de uma NGSG pode ser encontrada nas subseções a seguir.

4.Redes Inteligentes de Próxima Geração Impulsionadas por Dados.

    O quadro de uma NGSG impulsionada por dados pode depender da formação das etapas críticas, conforme mostrado na Figura 5, que demonstra como uma NGSG impulsionada por dados resolve problemas críticos e desenvolve o modelo final para uma NGSG impulsionada por dados. A base da pirâmide é o primeiro passo e o topo é o último passo do processo. Cada etapa no desenvolvimento do quadro de NGSG mostrado na Figura 5 é discutida em detalhes nas subseções a seguir.

Fonte: IEEE Xplore

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