Amirkabir University of Technology ريزشبکه های هوشمند برق دکتر گئورگ قره پتيان قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه -1 شبکه های هوشمند { مقدمه در.

Download Report

Transcript Amirkabir University of Technology ريزشبکه های هوشمند برق دکتر گئورگ قره پتيان قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه -1 شبکه های هوشمند { مقدمه در.

Slide 1

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 2

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 3

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 4

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 5

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 6

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 7

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 8

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 9

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 10

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 11

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 12

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 13

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 14

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 15

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 16

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 17

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 18

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 19

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 20

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 21

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 22

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 23

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 24

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 25

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 26

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 27

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 28

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 29

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 30

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 31

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 32

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 33

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 34

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 35

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 36

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 37

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 38

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 39

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 40

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 41

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 42

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬


Slide 43

‫‪Amirkabir University‬‬
‫‪of Technology‬‬

‫ريزشبکه های هوشمند برق‬
‫دکتر گئورگ قره پتيان‬
‫قطب علمی قدرت دانشکده مهندس ي برق‬
‫پژوهشکده بهره برداری ايمن شبکه‬

‫‪-1‬شبکه های‬
‫هوشمند‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫در صنعت برق مواجه هستيم با‪:‬‬
‫‪‬‬

‫افزایش بی سابقه تقاضای انرژی الکتریکی‬

‫‪‬‬

‫کاهش منابع مالی‬

‫‪‬‬

‫تجدید ساختار برق‬

‫‪‬‬

‫افزایش رقابت‬

‫‪3‬‬

‫{‬

‫مقدمه‬
‫بهره برداری از سیستم قدرت در نزدیکی محدودیت های‬
‫حرارتی و دینامیکی‬

‫‪‬‬

‫}‬

‫کاهش کیفیت سرویس دهی‬

‫کاهش امنیت‬

‫‪4‬‬

Northeast Blackout of 2003






The Northeast blackout of 2003 was a widespread
power outage that occurred throughout parts of the
Northeastern and Midwestern United States and
Ontario, Canada on Thursday, August 14, 2003, just
before 4:10 p.m. EDT
At the time, it was the second most widespread
blackout in history, after the 1999 Southern Brazil
blackout.
The blackout affected an estimated 10 million people
in Ontario and 45 million people in eight U.S. states.

One Day Before the Blackout

The Night of The Blackout

‫‪Power System, Today‬‬
‫‪‬‬

‫جریان انرژی یک طرفه‪ ،‬از تولید کننده به سمت مصرف کننده‬

‫ساختمان های مسکونی‪ /‬تجاری‬

‫توزیع‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫• جریان اطالعات یک طرفه‪ ،‬از کنتورها به سمت شرکت های برق‬

‫{‬

‫شرايط موجود‬
‫‪‬‬

‫توسعه روز افزون سيستم هاي مخابراتي‬

‫‪‬‬

‫پیشرفت فن آوری اطالعات‬

‫‪‬‬

‫امكان كاربرد منابع توليد پراکنده و تجديد پذير‬

‫‪‬‬

‫بال رفتن انتظارات از شبکه قدرت‬

‫‪‬‬

‫{‬

‫انگيزه‬
‫امكان بکارگیری مجموعه ای از تکنولوژی ها در مفهوم شبکه هوشمند انرژی‬
‫با انگیزه‪:‬‬

‫‪10‬‬

‫‪‬‬

‫بهبود سرویس دهی به مشترکین‬

‫‪‬‬

‫بهبود امنیت و حاشیه اطمینان‬

‫‪‬‬

‫بهبود کیفیت توان‬

‫‪‬‬

‫کاهش هزینه کل‬

‫‪‬‬

‫افزایش راندمان‬

‫‪Power System, Tomorrow‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫جریان انرژی دوطرفه‬
‫استقرار شبکه های مخابراتی به منظور ایجاد ارتباطات امن بین تجهیزات‬

‫ساختمان های‬
‫مسکونی‪ /‬تجاری‬
‫تولید پراکنده و ذخيره‬
‫سازی انرژی‬

‫توزیع‬

‫انرژی‬
‫اطالعات‬

‫انتقال‬

‫تولید‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫این شبکه سنسورهای مختلف‪ ،‬ارتباطات بی‬
‫سیم‪ ،‬نرم افزارهای پیشرفته‪ ،‬امکانات محاسباتی را‬
‫بکار می گیرد تا شرکت های برق را قادر سازد که‬
‫بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می شود‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و‬
‫خاموش ی‪ ،‬سریعا مطلع شوند و اقدامات به موقع‬
‫هوشمندانه صورت گیرد‪.‬‬

‫شبکه هوشمند انرژی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مشترکین قادراند انرژی مصرفی خود را بهینه و رفتار‬
‫برق مصرفی خود را خود تنظیم نمایند‪.‬‬
‫شرکت های برق با قیمت گذاری لحظه ای می توانند‬
‫بار شبکه را به نحو مطلوب مدیریت کنند و مشترکین‬
‫قادر خواهند بود هزینه قبوض خود را کاهش دهند‪.‬‬

‫مقایسه شبکه برق فعلی با شبکه هوشمند‬

‫تفاوت مفهوم اتوماسیون شبکه و‬
‫شبکه هوشمند‬
‫اتوماسیون شبکه‬

‫شبکه هوشمند‬

‫‪ ‬ارتباط دوطرفه با مشترکین از‬
‫‪ ‬نظارت آنالین شبکه‬
‫طریق کنتورهای ‪AMI‬‬
‫‪ ‬تشخیص سریع خطاها و امکان‬
‫‪ ‬نرم افزار هوشمند برای تشخیص‬
‫جداسازی شبکه معیوب‬
‫خودکار عیب ها‬
‫‪ ‬امکان فرمان دادن برای قطع و‬
‫و کارکردهای نامناسب شبکه و‬
‫وصل تجهیزات شبکه‬
‫اصالح آن ها‬
‫‪ ‬امکان اتصال مولدهای پراکنده‬
‫کوچک و بسیار کوچک به شبکه‬
‫‪ ‬توسعه بازار خرده فروشی برق‬

Framework of Smart Grids
)National Institute of Standard & Technology( NIST ‫شده توسط‬

‫چارچوب ارائه‬



: IEEE
)Power and Energy Layer( ‫ لیه توان و انرژی‬
)Communication Layer( ‫ لیه مخابرات‬
)IT/Computer Layer( ‫ لیه کامپیوتر و فناوري اطالعات‬17

Framework of Smart Grids
(Bulk Generation) ‫تولیدکنندگان عمده‬



18

Framework of Smart Grids
(Transmission System) ‫انتقال‬



19

Framework of Smart Grids
(Distribution System)‫توزیع‬



20

Framework of Smart Grids
(Customer)‫مشترکین‬



21

Framework of Microgrid

‫‪-2‬ريز شبكه ها‬

‫تعريف‬
‫مفهوم‪ :‬ریز شبکه‪ ،‬یک شبکه‬
‫توزیع الکتریکی در مقیاس کوچک‪،‬‬
‫سطح ولتاژ پایین‪ ،‬شامل منابع‬
‫تولید همزمان برق و حرارت و‬
‫سایر منابع تولید پراکنده برای‬
‫تغذیه بار های الکتریکی و حرارتی‬
‫در یک ناحیه کوچک كه تحت يك‬
‫سيستم كنترلي عمل مي كند‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫مزایای فنی‬
‫‪-1‬امكان تامین تقاضاي رشد بار در صورت عدم تامین توسط شبكه اصلي‪.‬‬
‫‪-2‬كنترل توان اكتيو و راكتيو‬
‫‪-3‬تصحيح افت ولتاژ‬
‫‪-4‬اصالح نامتعادلي‬
‫‪ -5‬بهبود كيفيت توان در ‪PCC‬‬
‫‪-6‬افزايش قابليت اطمينان و امنيت بار در صورت بروز حالت جزيره اي‬
‫‪-7‬امكان ايجاد هماهنگي در چند ‪ DG‬براي سود حداكثر‬
‫‪ -8‬با كنترل مناسب‪ ،‬ايجاد امكان عملكرد ‪ Plug and Play‬براي ‪-DG‬ها‬

‫مزایای اقتصادی‬
‫‪-1‬با توجه به حذف هزينه توليد متمركز و انتقال‪ ،‬مي تواند هزينه توليد را كاهش‬
‫دهد‪.‬‬
‫‪-2‬در پاسخ به رشد بار سريع‪ ،‬يك راه حل سريع در سرمايه گذاري است‪.‬‬
‫‪-3‬بعلت بهبود كيفيت توان‪ ،‬مضرات اقتصادي اغتشاشات را كاهش مي دهد‪.‬‬
‫‪-4‬افزايش راندمان و كاهش هزينه ها با فراهم آوردن بستر كاربرد ‪CHP‬‬
‫‪-5‬ريز شبكه مستقل‪ ،‬سود براي دارندگان ‪ DG‬و سود عدم خاموش ي براي مشتركین‬
‫دارد‪.‬‬

‫شباهت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪-1‬قوانین پخش بار اقتصادي‪.‬‬
‫‪-2‬كاهش هزينه توليد با تركيب ‪DERs‬‬
‫‪-3‬خريد و فروش برق‬
‫‪-4‬تركيب بهينه فناوري هاي گوناگون ‪ DG‬براي چرخه هاي گوناگون كار شبكه‬
‫‪-5‬سازگاري با ظرفيت بال و فن آوري هاي توليد با هزينه كم براي تغذيه بارهاي پايه‬
‫‪-6‬سازگاري با ظرفيت كم و فن آوري هاي توليد پرهزينه براي تغذيه بارهاي پيك‬

‫تفاوت اقتصاد آن با شبكه اصلي‬
‫‪ -1‬بهينه سازي همزمان منابع توليد توان الكتريكي و حرارتي‪.‬‬
‫‪ -2‬بهينه سازي همزمان عرضه و تقاضا‬

‫انواع‬
‫ریزشبکه متصل‬

‫ریزشبکه مستقل‬

‫‪ ‬متصل به شبکه توزیع‬

‫‪ ‬مستقل از شبکه خارجی‬

‫‪ ‬نقش شبکه توزیع به عنوان باس‬
‫اسلک‬

‫‪ ‬نیاز به سیستم کنترلی برای‬
‫پایداری ولتاژ و فرکانس‬

‫‪ ‬عدم نیاز به کنترل ولتاژ و‬
‫فرکانس‬

‫‪ ‬تقسیم مناسب توان بین واحدها‬

‫‪29‬‬

‫‪ ‬افزایش قابلیت اطمینان‬

‫ساختار یک ریز شبکه نمونه‬

‫‪30‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫بهره برداری و مدیریت ریز شبکه ها در مد های کاری مختلف از طریق‪:‬‬
‫‪-1‬كنترلر ريزمنابع (‪ )MC: Microsource Controller‬محلی و‬
‫‪ -2‬کنترل کننده های مرکزی ‪CC: Central Controller‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ MC‬کنترل توان و ولتاژ در پاسخ به اغتشاشات و تغییرات بار به طور‬
‫مستقل از ‪ CC‬است‪.‬‬
‫وظیفه اصلی ‪ CC‬بهره برداری و حفاظت ریز شبکه از طریق ‪–MC‬هاست‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت متصل به شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬پایش با جمع آوری اطالعات از ریز منابع و بارها‪.‬‬
‫‪ -2‬با استفاده از اطالعات جمع آوری شده‪:‬‬
‫انجام تخمین حالت‪،‬‬
‫ارزیابی امنیت‪،‬‬
‫برنامه ریزی تولید اقتصادی‪،‬‬
‫کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع‬
‫و مدیریت سمت مصرف‬
‫‪-3‬تضمین عملکرد سنکرون با شبکه اصلی و تثبیت مقدار تبادل توان در مقادیر‬
‫اولویت دار مندرج در قرارداد‪.‬‬

‫بهره برداری و مدیریت‬
‫وظائف ‪ CC‬در حالت مستقل از شبکه‪:‬‬
‫‪-1‬کنترل توان اکتیو و راکتیو ریز منابع به منظور تثبیت ولتاژ و فرکانس پایدار در بارها‪.‬‬
‫‪-2‬تطبیق استراتژی های بارزدایی با استفاده از مدیریت سمت مصرف و ذخیره ساز‬
‫های انرژی برای حفظ تعادل توان و ولتاژ باس ها‪.‬‬
‫‪-3‬ايجاد امكان یک ‪ Black start‬برای ارتقاء قابلیت اطمینان و تداوم سرویس‪.‬‬

‫‪-4‬تغيیر مدکاری از مستقل به متصل بعد از بازیابی شبکه اصلی بدون ايجاد اشكال در‬
‫پایداری هر دو شبکه (ریز شبکه و شبکه اصلی)‪.‬‬

‫چالش ها‬
‫‪ -1‬اقتصادي‬
‫‪-2‬فني‬
‫‪-3‬مدیریتی و قانونی‬

‫چالش های اقتصادی‬
‫‪ -1‬هزینه بالی نصب منابع تولید پراکنده‬
‫‪ -2‬انحصار بازار‪ :‬اگر ریز شبکه قادر به تغذیه بارهای اولویت دار در حالت وقوع هر‬
‫حالت اضطرارای باشد‪ ،‬سوال مهم ایسنت که چه کس ی مسئولیت کنترل قیمت های‬
‫انرژی در بازه زمانی که شبکه اصلی در دسترس نیست‪ ،‬دارد‪.‬‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-1‬کمبود تجربه و دانش فنی در زمینه کنترل تعداد زیاد ریز منابع‪.‬‬
‫این مسئله نیازمند تحقیقات گسترده به صورت بالدرنگ ‪ Real-time‬و همچنین‬
‫‪ off-line‬در زمینه جنبه های مدیریتی‪ ،‬حفاظتی و کنترلی ریز شبکه ها و به عالوه‬
‫انتخاب‪ ،‬اندازه یابی و جایابی بهینه ریز منابع است‪.‬‬
‫‪-2‬كاركرد ‪ Plug & Play‬نياز به تجهیزات حفاظتي و كنترل خاص دارد‪.‬‬
‫‪ -3‬به هم خوردن هماهنگي حفاظتي‬

‫چالش های فنی‬
‫‪-4‬تشخيص حالت جزيره اي‬
‫‪ -5‬كنترل ولتاژ و فركانس در حالت مستقل‬
‫‪ -6‬تقسيم بار بین ‪-DG‬ها با رعايت محدوديت هاي ‪ DG‬بار و شبكه‪.‬‬
‫‪-7‬تامین ‪ P‬و ‪ Q‬مورد نياز مصرف كنندگان با رعايت محدوديت هاي ولتاژ و جريان‬
‫شبكه‬

‫‪ -8‬سنكرون سازي با شبكه بعد از جزيره اي شدن‬
‫‪. . . -9‬‬

‫چالش های مدیریتی و قانونی‬
‫‪ -1‬در اغلب کشور ها‪ ،‬استاندارد و مقررات مشخص ی برای بهره برداری از ریز شبکه ها‬
‫موجود نیست و بايد استاندارد های لزم برای بهره برداری‪ ،‬زيرساخت مخابراتي‪ ،‬کنترل‬
‫و حفاظت آنها توسعه یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬اکثر دولت ها راه اندازی بهره برداری از انرژی پاک را تشویق می کنند‪ ،‬اما غالبا‬
‫استاندارد و مقررات برای پیاده سازی این ساختار ها در آینده‪ ،‬وجود ندارد‪.‬‬
‫‪ -3‬قوانین مناسب براي تشويق سرمايه گذاران به ايجاد ريزشبكه ها‬
‫‪-4‬كجائيم و به كجا بايد برويم ؟ (نقشه راه)‬

‫هوشمند سازی شبکه برق در ايران‬
‫‪‬‬

‫نياز به يك نقشه راه داريم!‬

‫نقشه راه شبکه های هوشمند برق‬

‫ویژگی مشترک نقشه راه هوشمندسازی شبکه‬
‫در کشورهای پیشرو‬
‫‪‬‬

‫هوشمندسازی شبکه به نصب کنتور هوشمند‪ ،‬ایجاد امکان نظارت و اتوماسیون شبکه‬
‫محدود نمی شود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫نیاز به توسعه زیرساخت های لزم برای خودروهای الکتریکی‪ ،‬توسعه انرژی های تجدیدپذیر‬

‫و ایجاد و توسعه بازار خرده فروش ی بازار برق می باشد‪.‬‬
‫‪‬‬

‫افق زمانی توسعه شبکه هوشمند ‪20‬تا‪ 30‬سال است و باید همگام با توسعه سایر حوزه ها‬
‫(انرژی های تجدیدپذیر و ‪ )...‬پیش رود‪.‬‬

‫‪‬‬

‫طرح ریزی و حمایت از پروژه های هوشمند سازی شبکه به صورت یکپارچه انجام می گیرد‬
‫تا ضمن حفظ انسجام شبکه هزینه های اجرایی نیز به حداقل برسد‪.‬‬

‫نتيجه گيری‬

The future is near ,
look better
and you'll see it.

‫با تشکر از توجه شما‬