ما الذي تحتاجه مرافق الشبكة الذكية حقًا

في مايو 2016، كان هناك خبر غير واضح في الصحافة عن بداية تداول الاستهلاك في سوق الطاقة. وبعبارة أخرى: سيحصل المستهلكون على مدفوعات مقابل الاستهلاك المخصص. ولسوء الحظ، هذا هو أحد المخرجات الأولى الملموسة لاستراتيجية المفوضية الأوروبية “20-20-20”.

تحدي الاستثمار في الطاقة

والسؤال الرئيسي هو كيف سيتم تمويل الاستثمارات اللازمة في قطاع الطاقة، مثل خطوط التوزيع الجديدة، والنسخ الاحتياطي، والحماية من التأثيرات السلبية للموارد الطبيعية المتجددة، وما إلى ذلك؟

دعونا نلقي نظرة على آثار الاستراتيجية على المدى الطويل… يقولون إن “الطريق إلى الجحيم مرصوف بالنوايا الحسنة“. كان القصد الرئيسي من استراتيجية 20-20-20 هو تقليل البصمة الكربونية – وهذا ما سيتحقق – ومع ذلك، فإن آثارها بالتأكيد ليست إيجابية على الإطلاق.

تنظيم عدم استقرار الشبكة وعدم توازنها

تشمل التأثيرات السلبية الرئيسية تدفق الطاقة من شبكات الجهد المنخفض إلى شبكات الجهد العالي والتأثير الكبير لتنظيم عدم التوازن على الشبكة. ويسير كلا التأثيرين جنباً إلى جنب، كما أن طريقة معالجتهما متشابهة جداً.

بدلاً من استمرار البحث والتطوير وتحديث الشبكة والتحكم في النظام بطريقة تطورية تم التحقق منها، فإن الطريقة التي تم اختيارها والتي تقوم على فكرة أن التكنولوجيا قوية وستحل جميع التحديات.

واقع نشر العدادات الذكية

وعلى الفور، تم طلب حل للاتصالات السلكية واللاسلكية (أي التوحيد القياسي وقابلية التشغيل البيني)، ولكن تطوير مثل هذه العملية استغرق وقتاً طويلاً. وقد أظهرت الأنظمة “المثالية” المقترحة من الناحية النظرية وعالم الأكاديميا، دراسات لطيفة حظيت بالكثير من الثناء على هذه الحلول المقترحة، ولكن القليل من التطبيقات الواقعية.

استنادًا إلى استراتيجية 20-20-20، من المفترض أن تكون عمليات نشر العدادات الذكية على نطاق واسع في معظم البلدان في أوروبا. كان من المفترض أن تحل هذه العدادات جميع أنواع المشاكل. ولكن هل فعلت ذلك حقًا؟ سرعان ما تم الانتهاء من عمليات الطرح التي بدأت بالتصفيق الحار ولا يبدو أنها ستستمر.

خرافة قابلية التشغيل البيني

لا تلبي الأنظمة القابلة للتشغيل البيني احتياجات صناعة الطاقة اليوم. فهي غير قادرة على تقديم استجابة سريعة في عمليات الطرح الشامل. أما الأنظمة “القابلة للتشغيل البيني” الأخرى التي تدعي أنها مفتوحة وسريعة وقوية، فهي مناسبة فقط بشرط ألا تحتاج إلى أي شيء جديد في المستقبل. في العديد من الحالات، تكون قابلية التشغيل البيني المذكورة موجودة على الورق فقط، وليس في الحياة الواقعية.

كما تحمست العديد من المرافق أيضًا لنظام يعد بمعدلات اتصال أعلى، وهو نظام BPL عريض النطاق. ومع ذلك، فإن هذا النظام غير موحد، وغير قابل للتشغيل البيني، وبسبب حساسيته العالية للاضطرابات، ومقاومته الصغيرة للجهد الزائد، وقصر مدى اتصاله، فإن نشره مستحيل.

الطريق إلى الأمام: معايير مثبتة

ما هو الطريق إلى الأمام إذن؟ إن أولئك الذين يتعاملون مع البحث والتطوير، يعلمون أن التقدم مصحوب بأزقة مسدودة وبدايات خاطئة ولا يستغربون من الوضع الحالي. والمعيار الوحيد الذي أثبت جدارته طوال عمره هو كود OBIS.

وبفضل هذه الأكواد، يستطيع كل مشارك التحدث مع بعضه البعض، وهو أمر إيجابي. وعلاوة على ذلك، فقد تم إثبات ذلك على منصة الاتصالات العالمية – PLC – التي تعمل في نطاق تردد محدد من 9-130 كيلو هرتز مع تعديل قوي، وتصحيح أخطاء ناضج.

دور مركزي البيانات

هذه هي المنصة الوحيدة القادرة على خدمة جميع نقاط توصيل المستهلكين على مستوى الجهد العالي. الشرط الأساسي ليس معدل الاتصال، بل متانة قناة الاتصال واستقرارها.

أثبتت المشاريع التجريبية المنفذة ضرورة اختيار البيانات المنقولة بعناية. وهي تهدف إلى استخدام البروتوكولات الخاصة التي يمكن استخدامها كمعيار (إذا ثبتت صلاحيتها)، وهي الطريقة الشائعة في قطاع الاتصالات أيضاً.

معالجة تعقيدات الشبكة

تؤدي خصائص وسلوكيات عدادات المستهلكين إلى ضرورة إنشاء سلسلة اتصالات متعددة المستويات. وسيحول ذلك دون انتقال المشاكل السلبية (الفيضانات/الاختلالات) إلى الطبقات العليا.

في شبكة الطاقة القديمة ذات التغييرات الطوبولوجية الكبيرة، من الضروري مراعاة ترحيل العدادات الإلكترونية وشبكات الطاقة الجديدة ذات خطوط الكابلات التي تعاني من ارتفاع درجة الحرارة. وبالتالي، من الواضح أنه يجب أن يكون هناك جهاز عبر شبكة PLC، أي: مُركِّز البيانات، والذي سيحل الطلبات من شبكة PLC بشكل مستقل، وعلاوة على ذلك، سيكون لديه قدرة حوسبة مرضية لتطبيق التحكم الموزع.

الحاجة إلى التحكم اللامركزي

نظرًا لديناميكيات تدفق الطاقة الفائضة، القادمة في المقام الأول من الألواح الكهروضوئية الموجودة على مستوى التوزيع، لا يمكن تحقيق التحكم التنفيذي على المستوى المركزي – يجب تحقيق ذلك على مستوى التحكم في طبقة PLC.

وقد أثبتت المشاريع التجريبية أن جمع البيانات الذي تم تحقيقه من المركز عبر بوابة بسيطة لا يعمل بشكل صحيح، حتى مع وجود عدد قليل من نقاط توصيل المستهلكين. وبالتالي ساعدت الخبرات المستمدة من هذه المشاريع في تحديد الطلبات الخاصة بمركزات البيانات والتحقق من صحتها بنجاح.

كيف يمكن حل مشكلة التدفقات الزائدة والاختلالات؟

الاحتمال الوحيد هو التحكم الديناميكي في الحمل من جانب المستهلك. الاستهلاك الوحيد المهم للتحكم هو إنتاج الماء الساخن للأسر المعيشية (الاستهلاك المؤجل في شكل تراكم).

يمكننا توسيع نطاق تحكم المستهلكين في الأحمال عن طريق إدارة الأجهزة من خلال مجموعة متنوعة من التعريفات. كما أن التدفئة هي أيضًا إمكانية مثيرة للاهتمام؛ ومع ذلك، فهي ليست مشكلة على مدار العام، وعلاوة على ذلك، فإن المنازل منخفضة الطاقة لا تساعد في ذلك على الإطلاق.

الخاتمة

من خلال المشاريع التجريبية، هناك طلبان ضروريان لحل المتطلبات الأساسية للمرافق في بداية الألفية الثالثة. وهما:

• تعريف الكمون المنطقي والمضمون لتنفيذ الأوامر
• ضرورة التحكم الموزع في الطبقات الدنيا بسبب الديناميكيات العالية للتأثيرات السلبية في نظام الطاقة
• عرض التحكم في الجهاز على المستخدمين النهائيين بحيث يكون مفيدًا للطرفين
• انفتاح جهاز المستخدم النهائي (العداد الإلكتروني) بسبب ديناميكيات التطوير المستقبلية والخصائص الجديدة المطلوبة في المستقبل

كل يوم، نتأثر كل يوم بالآثار السلبية في صناعة الطاقة التي تعززها القرارات السياسية. وعلاوة على ذلك، سيزداد عددها في المستقبل. دعونا نحلل المشاريع التجريبية المحققة دون ضغط جماعات الضغط ونختار الحلول التي تثبت جدارتها كحل لطلبات المرافق المذكورة أعلاه.

هل تريد تجربة حلول الشبكة الذكية الخاصة بنا؟