دانلود رایگان مقاله تحقیقات بر روی شبکه هوشمند در چین

چکیده

        شبکه هوشمند، در اصل توسعه یافته سیستم کنونی در آینده است. در این مقاله، ابتدا پیش‌زمینه شبکه هوشمند، معنای آن و همچنین ساختار و مفهوم آن ارائه می گردد. نمودار نمونه شبکه هوشمند نیز نشان داده شده است. سپس، توسعه های انجام یافته در ایالات‌متحده آمریکا و اروپا شرح داده شده است. ایده های توسعه و روند آتی این کشورها خلاصه شده و در مقایسه با یکدیگر نمایش داده شده است. علاوه بر این، نیروی محرکه شبکه هوشمند در چین مورد بررسی قرار گرفته است. با مقدمه ای مفصل بر پروژه های مرتبط با چین، رابطه بین شبکه برق و شبکه هوشمند مورد بحث قرار گرفته است. در نهایت، نقش بالقوه شبکه هوشمند در توسعه آتی شبکه هوشمند چین مشخص شده است.

1. مقدمه

        با ارتقا نوسازی اقتصاد جهان، قیمت نفت در روندی رو به بالا قرار دارد. همچنین کمبود عرضه انرژی در جهان، قابل توجه است و فشارهای فزاینده ای بر منابع و محیط زیست و تلفات قدرت دارد. تمام این موارد به دلیل به بهره وری پایین شبکه برق جاری است. با توجه به نیازهای در حال رشد به انرژی و همچنین افزایش نیاز به قابلیت اطمینان و کیفیت نیز احساس می شود. در حال حاضر، داشتن اعتماد بالا به منابع انرژی به رویایی با چالش های بی‌سابقه و فرصت ها تبدیل شده است. بنابراین، یک نوع جدیدی از سیستم قدرت در محیط زیست، اقتصاد و کارایی و سرمایه گذاری، ایمنی، قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری به عنوان هدفی احساس می شود. 

        با این حال، ظهور زیرساخت اندازه گیری هوشمند پیشرفته و استفاده گسترده از اینترنت، فرآیند استفاده از انرژی را بهبود و تسریع بخشیده است [1]. از سال 1990، با افزایش استفاده از تولید قدرت پراکنده، تقاضاها و نیازمندی های بیشتری برای شبکه برق ارائه شده است [2]، [3]. برای یافتن یک راه حل بهینه برای این مسائل، شرکت های برق باید به فکر اتخاذ فناوری های جدید و استخراج پتانسیل های موجود در سیستم قدرت و بهبود کارایی آن باشند. نظرات توافق شده توسط کارشناسان و دانشمندان از کشورهای مختلف نشان دهنده قدرت آینده شبکه هوشمند برای پاسخگویی به نیازهای مختلف تولید انرژی و خواسته های افزایشی برای معامله قدرت بین مشتریان و یا تولیدکنندگان است. همه این موارد برای توسعه شبکه هوشمند در آینده ضروری و مهم است.

        این مقاله بر روی وضعیت توسعه شبکه هوشمند، آنالیز نیروی محرکه شبکه هوشمند و معرفی پروژه های فعلی در چین تمرکز کرده است. همچنین رابطه بین شبکه برق UHV و شبکه هوشمند بررسی شده است. سپس اهمیت و چشم‌انداز شبکه هوشمند در آینده بررسی شده است. یک مسیر جدید برای توسعه شبکه هوشمند در چین ارائه و بررسی شده است.

2. مفهوم شبکه هوشمند

         شبکه هوشمند یک فرایند توسعه تدریجی با نوآوری تکنولوژیکی و صرفه‌جویی در مدیریت و مصرف انرژی است. مردم باید درک مناسبی از شبکه هوشمند داشته باشند و این درک باید توسط شرکت های فناوری، شرکت های مشاوره، قدرت عمومی شرکت ها و یا شرکت های تولید برق ارائه گردد. از اوایل ظهور ابزارهای اندازه گیری هوشمند، انتقال و توزیع در شبکه برق هوشمند ارائه شده است [4]. در سال 2006، US IBM، یک روش مبتنی بر "شبکه هوشمند" ارائه کرد. این یک مفهوم نسبتاً کامل برای تولید جریان در شبکه هوشمند است [5].

         همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است، یک شبکه هوشمند اساساً روی یک شبکه قدرت فیزیکی با یک سیستم اطلاعاتی قرار دارد که تجهیزات متنوع و دارایی‌هایی را با سنسورها لینک می‌کند تا یک پلتفرم خدماتی برای مشتریان تشکیل دهد. این پلتفرم اجازه می‌دهد تا آب و برق مصرف‌کنندگان به طور مداوم نظارت شده و میزان مصرف برق آنان تنظیم گردد. مدیریت بهره‌برداری، هوشمندانه شده و تجزیه و تحلیل دینامیکی سمت کاربر و سمت تقاضا، بهبود می‌یابد. بنابراین بازده سرمایه گذاری با توجه به محدودیت های طراحی تنگ تر شده و استفاده از دارایی های شبکه بهبود می یابد.

        در مقایسه با شبکه های سنتی، شبکه هوشمند شامل سیستم ارتباطی یکپارچه، سنجش پیشرفته، ابزار اندازه گیری، زیرساخت اندازه گیری و پشتیبان با رابط انسانی است.

 3. فعالیت های پژوهشی فعلی

A. مقایسه تحقیقات منطقه ای شبکه هوشمند بین اروپا و ایالات‌متحده

        در ایالات‌متحده طی سال های اخیر، چندین پروژه بزرگ در زمینه شبکه هوشمند ارائه شده است. از آنجا که صنعت برق، توجه زیادی را در طی سال های اخیر به خود جلب کرده است. کیفیت توان و قابلیت اطمینان نیز اهمیت فراوانی یافته است تا بتوان برای مشتریان امکان بهره‌برداری از انرژی برق را به صورت بهینه تری انجام داد.تقاضاهای روزافزون امنیت ملی و سیاست حفاظت از محیط زیست در ایالات‌متحده آمریکا منجر به این شده است که استاندارهایی برای مدیریت و زیرساخت شبکه برق ساخته شود [6]. در همان زمان، در طی سال های اخیر، تحقیقات و فناوری های فراوانی برای بهبود قابلیت اطمینان و کارایی شبکه ها انجام شده است. هدف از اجرای قابلیت اطمینان، افزایش کارایی و تشویق حضور افراد به استفاده از این انرژی های هوشمند می باشد. بنابراین ظهور کابل های ابررسانا توانست دولت اوباما را مجاب کند تا در زمینه شبکه هوشمند سرمایه گذاری بیشتری انجام دهد.

       به طور مشابه، کاربران قدرت های اروپایی نیز برای افزایش نیاز به الزامات استفاده از برق و قدرت با کیفیت بالا را احساس نمودند [7]. از آنجا که توجه شدید به حفاظت از محیط زیست، در مقایسه با ساخت و ساز کنونی شبکه برق در ایالات‌متحده اروپایی، نگرانی بیشتری را در مورد ساخت انرژی های تجدیدپذیر و تأثیر آن بر حیات وحش و همچنین نظارت در زمان واقعی ایجاد کرده است. در مورد به تحقق بخشیدن تمامی موارد مطرح شده برای آینده صنعت برق هوشمند، حصول اطمینان از دسترسی انعطاف پذیر و تعامل کاربر با ابزارهای تولیدکننده و توزیع‌کننده انرژی برق به صورت هوشمند لازم و ضروری است. در اروپا و ایالات‌متحده آمریکا، شایع ترین مسیر توسعه شبکه، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و تولید انرژی از چنین منابعی است. با این حال، شبکه هوشمند با توجه به وضعیت خاص خود و همچنین نیاز به تناسب ویژگی های آن با نیازهای کاربر، به عنوان یکی از مشکلات اصلی تمامی کشورها مطرح شده است.

Abstract

        The Smart Grid is the latest direction for the future power system development. In this paper, firstly the background of Smart Grid, its meaning, as well as the concept and structure were presented. Typical diagram of Smart Grid was illustrated. Then, the current development of Smart Grid in United States and Europe were described, development ideas and the future trends in these countries were summarized and compared as well. Besides, the driving force of Smart Grid in China was analyzed, with detailed introduction of current related projects in China. The relation between the UHV Power Grid and the Smart Grid was discussed. Finally, the potential role of Smart Grid in future power grids in China was prospected and a new direction for China’s Smart Grid development was charted.

I. INTRODUCTION

        with the promotion of world economy modernization, the price of oil has been kept on a upward trend. What is also noticeable is the shortage of energy supply around the world, the increasing pressures on resources and environment pressure, and the enormous power losses in energy delivery due to the low efficiency of the current power grid. What’s more, owing to the growing electricity demands and the users’ increasing requirements for reliability and quality, the power industry is now facing unprecedented challenges and opportunities. Therefore, a new sort of power system of environment friendly, economic, high performance, low investment, safety, reliability and flexibility has been a goal of engineers in power industry.

         Still, the emergence of advanced meter infrastructure and more extensive usage of the Internet accelerate the process [1]. Since 1990's, with the increasing use of distributed generation power, more demands and requirements have been proposed for power grid intensity [2], [3]. To find out a optimal solution for these problems, power companies should accept the idea of new technology adoption, potential mining of the existing power system and improvement of its application and utilization. Consensus has been reached by experts and scholars from different countries that future power gird must be able to meet various requirements of energy generating and the demands of highly market-oriented power transaction so that the needs of the self-selection from customers can be satisfied individually. All of these will become the future development direction of Smart Grid.

        This paper focuses on the status of the development of the Smart Grid, analyzing the driving force of the Smart Grid and introducing the current demonstration projects in China. It also discusses the relation between UHV power grid and Smart Grid, and then prospect the significance of Smart Grid in the future. A new direction for Chinese Smart Grid development is charted as well, which might be the reference for the development of Smart Grid in China.

II. CONCEPT OF SMART GRID

        Smart Grid is a gradual development process accompanied with the technology innovation, demands of energy saving and managements needs. People will have their own understanding for Smart Grid, no matter if they are facility suppliers, IT companies, consulting firms, public power companies or power generation companies. From the earlier smart intelligence metering to electrical intelligence, from transmission and distribution automation to a whole intelligent process, the concept of smart power grid has been enriched substantially [4]. In 2006, US IBM presented a "Smart Grid" solution. This is a relatively complete concept for current Smart Grid which indicates its official birth [5].

        As shown in Fig.1, a Smart Grid is basically overlaying the physical power system with an information system which links a variety of equipments and assets together with sensors to form a customer service platform. It allows the utility and consumers to constantly monitor and adjust electricity use. The management of operation will be more intelligent and scientific based on the dynamic analysis of needs both from user-side and demand side which can increase capital investment efficiency due to tighter design limits and optimized use of grid assets.

       In comparison with traditional grid, Smart Grid includes integrated communication systems, advanced Sensing, metering, measurement infrastructure, complete decision support and human interfaces.

III. CURRENT RESEARCH ACTIVITIES

A. Comparison of researches in Smart Grid area between European and the United states

        In the United States, there were several large power outages in recent years. Because of which, electric power industry pays closer attention to power quality and reliability; customers draw out more requests for electricity supply. The ever-increasing demands of national security and environmental protection policy of the United States leads to the establishment of a higher standard for power grid construction and management [6]. At the same time, in recent years’ researches of basic materials, power and information technologies, breakthroughs have been achieved for implementation target which shows the significant improvement of reliability, efficiency in power network. Such as the emergence of superconducting cables, it assures Obama’s new government of United States has seen the daylights of the Smart Grid.

        Similarly, the European power users also raise higher requirements for electricity supply & power quality [7]. Because of the extreme attention for environmental protection, compared with the construction of power grid in US, Europeans have more concerns about the construction of renewable energy access, the impact on wildlife, as well as the actively research on real-time monitoring and remotecontrolling. All is about to realize the "Plug & Play use" idea, ensuring a more friendly, flexible access and interaction with the user. In both Europe and United States, the most common direction for grid development is to seek new and renewable sources for energy generation. However, Smart Grid is not a fixed, static project, according to their particular status and main problems, all countries need to simplify the Smart Grid and make it adjusted to fit their own features.

چکیده

1. مقدمه

2. مفهوم شبکه هوشمند

3. فعالیت های پژوهشی فعلی

A. مقایسه تحقیقات منطقه‎ای شبکه هوشمند بین اروپا و ایالات‌متحده

B. نیروی محرکه شبکه هوشمند در جین

C. فعالیت‎های تحقیقاتی کنونی در چین

4. چشم‎انداز شبکه هوشمند در چین

5. نتیجه ‏گیری

منابع

Abstract

1. INTRODUCTION

2. CONCEPT OF SMART GRID

3. CURRENT RESEARCH ACTIVITIES

A. Comparison of researches in Smart Grid area between European and the United states

B. Driving force of the Smart Grid in China

C. Current research activities in China

4. PROSPECTS OF SMART GRID IN CHINA

5. CONCLUSION

REFERENCES