През последните години все повече селища и общини преминават към децентрализирано и автономно енергоснабдяване на базата на собствени възобновяеми енергийни източници – ВЕИ и локални енергоснабдителни мрежи.
При нормален режим на работа те обезпечават абонатите си с необходимата им електроенергия. При недостиг енергия се черпи от външните енергоразпределителни мрежи, а при излишък тя се отдава в тях.
Обменът на енергия с „външни“ мрежи предполага и наличието на технически възможности за участие в либерализирания енергиен пазар.
Характерно за локалните енергоразпределителни мрежи е това, че:
- се състоят от немалък брой енергийни източници,
- изходната мощност на енергийните източници е непостоянна и зависи от климатичните условия и
- товарът в мрежата е непостоянен и варира в широки граници.
Поради това, тези мрежи по принцип са небалансирани и обезпечаването на нормалната им експлоатация предполага специални технически мерки за тяхното стабилизиране. Решение на въпроса са т.нар. “SMART GRID” системи.
По дефиниция “SMART GRID” са нехомогенни/небалансирани мрежи, които посредством системи за управление се привеждат в „стабилно“ състояние.
Либерализираният енергиен пазар предполага демонополизацията му чрез въвеждане на определен брой търговци, предлагащи различни условия за снабдяването на потребителите с електроенергия.
Получава се тризвенна структура на енергоснабдяването, състояща се от:
- Производител/доставчик,
- Търговец и
- Потребител на електроенергия.
Взаимоотношенията между доставчик и търговец се изразяват в общи линии в това, че доставчикът предоставя на търговеца определени количества енергия за определени периоди от време.
Търговецът от своя страна пласира тези количества на клиентите си. При преразход и/или недостигане на договорените количества, той дължи на доставчикът определени „неустойки“.
Обикновено разчетният период между доставчик и търговец е един час, т.е. интересът на търговеца е на всеки час неговият баланс да е нулиран.
Именно тези правила налагат търговците на електроенергия да разполагат със собствени средства за контрол (и по възможност за управление) на постъпващата и изразходена енергия.
За да могат да реагират оперативно на обстановката, търговците трябва да разполагат с информацията на периоди, поне с един порядък по кратки от разчетния, което означава дискрет на обновяване на данните от порядъка на 5 минути. Така в рамките на разчетния период те могат да предприемат мерки за въздействие върху енергийните потоци с цел балансирането им в края на периода.
При малък брой консуматори с постоянен товар следенето на енергийните потоци може да се извършва и „ръчно“, т.е. без средства за автоматизация.
Проблемът възниква, когато броят на консуматорите се увеличи и товарът варира в широки граници. Тогава възниква необходимостта от система за енергиен мениджмънт (Energy Management System – EMS) – “SMART GRID”. Системата е средството за контрол (и управление) на енергийните потоци. Нейните основни функции са:
- Сбор на информацията от всички Електромери – ЕМ на клиентите;
- Пренос на информацията от източника до Централния Пост – ЦП на системата;
- Контрол на комуникационните процеси в системата;
- Откриване на смущения и/или отпаднала комуникация с определени обекти;
- Осигуряване на средства и механизми за сбор на липсващата информация след възстановяване на връзката с обекта;
- Проверка на достоверността и пълнотата на приетата информацията и последващи обработка и анализа ѝ;
- Изработване на енергийния баланс за изминалите 5 мин.;
- Извеждане на резултатите от обработката и анализа на информацията на различни графични и таблични изображения;
- Архивиране на данни в База Данни – Архиви;
- Проверка на консистентността (пълнота на данните, актуалност и пр.) на БД;
- При откриване на липсваща информация, следва да се формират заявки за насочено извличане на информацията от ЕМ на съответните клиенти с цел попълване на празните места в БД;
- Други.
В off-line режим системата предоставя възможност на потребителя за:
- Конфигуриране на системата;
- Конфигуриране и настройка на отделните комуникационни канали по:
– Комуникационна среда,
– Комуникационна технология на мрежата,
– Комуникационни протоколи,
– Топология и пр.
- Въвеждане на данни за отделните клиенти;
- Въвеждане на данни за отделните измервателни уреди;
- Генериране и редактиране на картини и таблици и др.
Следващият проблем е свързан с възможностите на потребителя за реакция на базата на предоставената му от системата информация.
Първият вариант е, когато потребителят няма средства за управление на енергийните потоци. Тогава единствената му възможност е по конвенционален път да се свърже със съответните потребители и да ги призове да редуцират или увеличат товарите, които те предварително са обявили за „изключваеми“ и/или „буферни“ в определени часове от денонощието. Видно е, че този подход е палиативен.
Вторият вариант предполага възможността за въздействие върху потреблението, т.е. за управление на определени комутационни съоръжения при клиента с цел регулиране на товарите. Този подход е значително по-действен, но изисква наличието на организационни и технически предпоставки за реализирането му.
При тяхното наличие, системата може да се разшири със съответните командни функции, позволяващи на потребителя директното въздействие върху съоръженията на клиентите, а оттам и върху регулирането на енергийните потоци.
Третият вариант е, когато потребителят се явява част от балансираща група с възможности за въздействие върху нейните генериращи мощности и комутационните съоръжения на клиентите си. В този случай чрез средствата на системата може да се създаде т.н. “интелигентна мрежа“ – “smart grid”.
По дефиниция с това понятие се описва възможността на дадена мрежа при постоянно променящи си топология и товар автоматично да се „хомогенизира – балансира“ посредством възможностите на управляващата си система.
Тук в допълнение към стандартните командни функции, на системата се придават и такива за:
- изчисление на топологията;
- потокоразпределението;
- оценката на състоянието и пр.,
при което освен регулирането на потоците в мрежата на потребителя, се държи сметка и за балансирането на цялата енергоразпределителната мрежа, част от която се явява и съответната балансираща група.