Systemy elektroenergetyczne – Czekając na ciemność
Systemy elektroenergetyczne w Europie Środkowej systematycznie znajdują się w krytycznej sytuacji. Ogromna deformacja rynku energetycznego (publiczne dotacje dla źródeł odnawialnych, import taniego węgla z USA z powodu wykorzystania gazu łupkowego) prowadzi do wielu negatywnych skutków. Nowoczesne elektrownie gazowe i węglowe, a także (co zaskakujące) reaktory jądrowe często znajdują się poza granicą opłacalności ekonomicznej.
Jakie są ekonomiczne konsekwencje zakłóceń na rynku?
Sytuacja ta przynosi nieoczekiwane rezultaty. Jednym z nich jest ciągłe wykorzystywanie już zamortyzowanych źródeł węgla brunatnego bez spadku emisji. Drugim jest produkcja energii w nieprzewidzianych źródłach. Dodajmy do tego bezsensowne subsydia, które drenują pieniądze z potrzebnych projektów i mamy opis środkowoeuropejskiej energetyki. Później można dodać pozytywny wpływ dotacji na rozwój i produkcję paneli fotowoltaicznych (także w małych instalacjach, co przyczynia się do uniezależnienia energetycznego odbiorców).
Wszystkie powyższe fakty powodują ogromne napięcie w utrzymaniu równowagi pomiędzy produkcją a zużyciem energii. Jesteśmy świadkami nieodwracalnych zmian, które trwale modyfikują wymagania dzisiejszej energetyki. Jednak zewnętrzna interwencja polityczna, która uruchomiła te zmiany, nie określiła najważniejszego: jak to wszystko będzie regulowane?
Jaka jest rola inteligentnych sieci?
Bez wątpienia sugeruje się zastosowanie systemu inteligentnych sieci. Ma to jednak również pewną wadę. Przy subsydiowanych rozwiązaniach, które są wprowadzane w ramach tych projektów, często zapomina się o podstawowej ekonomii. Po cichu i naiwnie liczy się na instalację szybkiej transmisji o 100% pokryciu, która rozwiąże przewidywane nieefektywności transferu danych, w tym nieefektywności generowania zamówień i protokołów komunikacyjnych. Spróbujmy poszukać możliwych procedur, które mogłyby utrzymać te efekty w określonej skali.
Aby w pełni kontrolować system energetyczny, możemy użyć zdecentralizowanego elementu jako podstawowego kroku. Jego głównym zadaniem jest tworzenie i utrzymywanie równowagi na poziomie lokalnym lub nakładanie ograniczeń na przepływ mocy do wyższych poziomów napięcia. W ten sposób system energetyczny formuje się w małe lokalne wyspy z jednym lub kilkoma transformatorami dystrybucyjnymi.
Przedstawiamy LCU: Zdecentralizowana kontrola z bezpieczeństwem
Ten element, lokalna jednostka sterująca (LCU), powinien organizować wszystkie potrzeby w lokalnej sieci dystrybucyjnej w oparciu o wymagania większego systemu. Rozwiązanie to opiera się na pracy ze stosunkowo niewielką liczbą urządzeń zarówno po stronie produkcji (rozproszone małe źródła), jak i zużycia. Możliwe jest wykorzystanie narzędzi technicznych, które są już dostępne i są obecnie weryfikowane w ramach projektów pilotażowych.
Jednostka LCU jest zdefiniowana w taki sposób, aby znacznie obniżyć koszty dzięki jej integracji w porównaniu z sytuacją, w której pojedyncze jednostki obejmują pojedyncze funkcje.
Wykorzystanie LCU do sterowania systemem rozproszonym
Kontrola systemu rozproszonego jest podstawowym atrybutem LCU. Nowoczesne liczniki elektroniczne (z wyłącznikami i inteligentnymi przekaźnikami częstotliwości) wraz ze współpracą z klientami umożliwiają im kontrolę i wykorzystanie ich zdolności produkcyjnych i akumulacyjnych. Ta relacja z klientem jest zatem podstawowym narzędziem kontroli systemu.
Integralną częścią połączenia między LCU a licznikami elektronicznymi jest również wykrywanie i lokalizacja kradzieży, a także przewidywanie awarii. Monitorowanie i identyfikacja źródeł emitujących zniekształconą moc do sieci należą do kolejnej bardzo ważnej funkcjonalności.
Wykorzystywana jest synchronizacja czasu. Znacznik czasu pochodzi głównie z sygnału GPS, a następnie jest wykorzystywany do synchronizacji wszystkich urządzeń umieszczonych w systemie rozproszonym. Takie zsynchronizowane czasowo pomiary umożliwiają analizę stanu pracy.
Wśród innych cech LCU możemy wymienić monitorowanie i kontrolę pracy podstacji, z możliwością działania w ustawieniach transformatora. Wsparcie bezpiecznej komunikacji i zabezpieczone sterowanie systemem podrzędnym jest rzeczą naturalną. Rezultatem jest więc stosunkowo bardzo wydajna, nieambitna finansowo jednostka zawierająca wszystkie wymagane funkcje do skutecznego sterowania podrzędnym systemem rozproszonym.
Rozwiązanie niezależne od sprzętu?
Z punktu widzenia sprzętu, LCU posiada zadowalającą moc obliczeniową i jest gotowy na rozwiązania wieloprocesorowe. Oznacza to, że (w razie potrzeby) każdy proces może działać na własnym niezależnym procesorze z możliwością wykorzystania precyzyjnie zdefiniowanego w czasie systemu operacyjnego. LCU musi być niezależne od protokołów i standardów. Możliwe jest korzystanie z protokołów klienta, ich modyfikacja i wymiana. Dotyczy to również pojedynczych komponentów oprogramowania LCU.
Wnioski
Jak napisano w jednej z książek, Rubikon został przekroczony i nie ma już powrotu. Wszyscy ci, którzy mają związek z energetyką, wiedzą, że bardzo szybko zbliżamy się do momentu, w którym nie uda nam się utrzymać produkcji i zużycia energii w równowadze, co doprowadzi do ciemności. Pewne jest, że tak się stanie, nie wiadomo tylko kiedy i na jak długo. Wszyscy uczestnicy mają nadzieję, że w oparciu o tę ciemność w głowach elit zapalą się światła i podejmą odpowiednie kroki. Ostatecznie jednak być może najrozsądniejszą rzeczą będzie nic nie robić i pozostawić to tym, którzy naprawdę to rozumieją!