Sieci inteligentne jako czynnik kształtowania energii
Transkrypt
Sieci inteligentne jako czynnik kształtowania energii
SIECI INTELIGENTNE JAKO CZYNNIK KSZTAŁTOWANIA SEKTORA ENERGII ELEKTRYCZNEJ Autor: Jacek MALKO („Rynek Energii” – nr 4/2010) 1. Wprowadzenie Użytecznym uzupełnieniem przeglądu publikacji n.t. sieci inteligentnych [1] wydaje się zamieszczona w dziale „In My View” magazynu IEEE Power & Energy opinia ekspertów firmy doradczej McKinsey & Co (Humayun Tai i i Eoin Ố hỐgain), skupiona na identyfikacji podstawowych trendów, kształtujących ścieżki rozwoju, szanse i zagrożenia w obszarze powstających nowych struktur sieciowych sektora energii elektrycznej [2]. Również godzien zainteresowania jest dwugłos, zaprezentowany w limitowanej edycji czasopisma International Power Engineer (Editor: Setform) [3,4], zajmującego ważną niszę rynku wydawniczego („międzynarodowy magazyn, dystrybuowany do grupy senior engineers w skali globalnej”), którego numer z listopada 2009 poświęcony jest problemom sektora energii, a „Cover story” streszcza się w stwierdzeniu, że podstawowym warunkiem sukcesu sieci inteligentnych jest zaawansowana automatyka. Dość powszechne jest mniemanie, że realizacja idei takich sieci pociąga za sobą innowacyjne inwestycje, zmieniające radykalnie sposób dostarczania energii do odbiorcy w kategoriach cen i parametrów jakościowych. Nowe struktury sieci kojarzone są również z celami ochrony środowiska zarówno przez umożliwienie integracji zasobów rozproszonych (zwłaszcza odnawialnych) oraz przyczynianie się do redukcji emisji węglowych. Wielu graczy rynkowych - od inwestorów w źródła po dostawców oprogramowania (nie wyłączając również rządów jako organów regulacyjnych) znajduje istotne miejsce dla specyficznego działania. W świetle znacząco zróżnicowanych oddziaływań „sieci inteligentnych” na sektor zaopatrzenia w energię można zidentyfikować osiem kluczowych obszarów i tendencji, wpływających na trajektorię rozwoju sektora w najbliższej 2-3. letniej perspektywie. Są to: problemy definicyjne w zakresie „smart grids’”, małoskalowe sieci inteligentne, zastosowania w skali infrastruktury sieci przesyłowych i rozdzielczych, integracja systemów, ewolucja priorytetów, wybór technologii komunikacji, zagrożenie swobody wyboru, oraz „uczenie się” nowych technologii. 2 Problemy tych ośmiu zidentyfikowanych obszarów wymagają szerszego rozwinięcia; taki też jest zasadniczy cel rozważań, przytoczonych w [2]. Ponadto próbą interesującej syntezy jest artykuł H. Farhangi [5] spinający klamrą rozważania na temat ewolucji w kierunku sieci o coraz wyższym poziomie inteligencji 2. Definicja „sieci inteligentnej” uległa znaczącemu rozszerzeniu, a wydatki na infrastrukturą sieciową wzrosły znacząco W sektorze elektroenergetycznym kluczowe określenie inteligentne dość gwałtownie przemieściło się od „inteligentnych pomiarów” do „inteligentnych sieci” i proces ten nie trwał dłużej niż 2 lata. W języku przedsiębiorstw energetycznych podstawowa definicja „smart gridu” odnosi się teraz do znacznie szerszego zakresu potrzeb i zastosowań w dziedzinie zarówno hardware’u jak i software’u niż dotychczas. Podczas gdy wcześniej dyskusja o sieciach inteligentnych skupiała się na zaawansowanej strukturze opomiarowania (Advanced Metering Infrastructure – AMI), to obecnie obejmuje ona sieci w wymiarze pojedynczych budynków (Home Area Networks – HAN), zastosowania zwiększające efektywność po stronie popytowej (na przykład sterowanie mocą czynną i bierną, automatyzacja) oraz funkcjonowanie umożliwiające przyszłościowe rozwiązania (na przykład możliwość integracji z siecią ogniw fotowoltaicznych oraz samochodów elektrycznych). Ta zmiana zakresu definiowania jest faktem i oddaje nowy oraz różnorodny sposób podejścia przez przedsiębiorstwa energetyczne do zastosowań koncepcji smart gridu. Przykładowo decyzja o inwestowaniu w podstawowe rozwiązania AMI jest obecnie rozszerzana na infrastruktury komunikacyjne, stwarzając przez efekt synergii wykorzystanie potencjału dla zastosowań proefektywnościowych. Co więcej, przedsiębiorstwa starają się w coraz większym stopniu rozumieć korzyści z kombinowanego zarządzania awariami (Outage Management System – OMS), sterowania polami siłowymi oraz systemami informacji geograficznej GSI. Przedsiębiorstwa przejawiają także cechy szerszego myślenia przy działaniach wdrożeniowych. Łącznie zarządzanie stroną popytową z AMI stało się powszechną praktyką w ostatnich kilku latach, ale obecnie przy możliwości uzupełnienia o systemy automatyki, sterowania mocą czynną i bierną oraz przy wykorzystaniu właściwości sieci inteligentnych uzyskuje się możliwość znaczącego ulepszenia cech biznesowych. Łączenie zalet funkcjonalności, pozwala na równoważenie cech koszt/korzyść w przypadku ogólnym, podczas gdy pakiet zastosowań zapewnia synergię w odniesieniu do jakości usług, bezpieczeństwa i parametrów emisyjnych z zapewnieniem korzyści dla sieci i klienta. W istocie zaobserwowane tendencje kształtowały się w niespełna pięcioleciu, zapoczątkowane przez pierwsze zastosowania łączy komunikacyjnych w technologii PLC lub podstawowej częstotliwości radiowej RF o kosztach rzędu 200 USD na łącze. Jednak dziś bardziej zaawansowane projekty (chociaż nadal znajdujące się w fazie pilotażowej), o znacznie większym zakresie zastosowań, zbliżają się kosztem do ok. 700 USD na łącze. 3 3. Sieci skali pojedynczych budynków (HANs) są nowym obszarem innowacji i biznesu. Technologie inteligentnego opomiarowania nadal ewoluują i zbliżają się do fazy dojrzałości aplikacyjnej, przejawiającej się znaczną redukcją kosztów i zwiększeniem funkcjonalności. Technologie HANs osiągnęły zatem poziom wejścia na rynek innowacji i wdrożeń. Z uwagi na znaczną wartość efektów zarządzania popytem w typowych biznesowych zastosowaniach sieci inteligentnych coraz większą wagę przywiązuje się do sposobów uzyskania tych efektów. Szansa osiągnięcia odpowiedzi po stronie popytu na skalę, wymuszająca zmiany w zachowaniach konsumenckich, sięga aż do poziomu odbiorców sektora mieszkaniowego. Wyzwaniem jest osiągnięcie rozpowszechnienia tych praktyk w wymiarze analogicznym do obserwowanego w przemyśle. Wiele przedsiębiorstw energetycznych powołuje się w tej mierze na mierne powodzenie programów pilotażowych, nie zakończonych odczuwalną zmianą zachowań klienta. Dodatkową trudnością jest nieporównywalność przedstawionych wyników, wynikająca z przyjętych założeń i woluntarystycznych działań w obszarze zastosowanych metod i poziomów ocenianych technologii. Z perspektywy oceny biznesowej w kategoriach przewidywanej reakcji strony popytowej i przy niejednoznacznej cenie skuteczności przewidywania zmian zachowań konsumentów znaczącą wagę przywiązuje się do zapewnienia technologii, oferujących zaawansowane środki redukcji zapotrzebowania (zwłaszcza w obszarze obciążeń szczytowych) przy ograniczonym zaangażowaniu odbiorców. Skutkuje to mnogością działań, generujących wartość dodaną we wszystkich komponentach HAN: bramkach wejściowych, wyświetlaczach domowych, inteligentnych zaworach termostatycznych, łącznikach, odbiornikach klasy AGD. W działania te zaangażowane są grona inwestorów, dostawców inteligentnego opomiarowania i sprzętu AGD, producentów wyposażenia i integratorów systemów. Zaczynają się próby standaryzacji, na przykład systemy ZigBee i HomePlug. Powstają również modele zachowań po stronie przedsiębiorstw energetycznych. Pierwszym problemem do rozstrzygnięcia jest granica, wytyczająca obszar podstawowych inwestycji HAN i obszar dodatkowej funkcjonalności, finansowanej przez odbiorców. Inną kluczową kwestią jest decyzja, w jakim zakresie przedsiębiorstwo energetyczne chce partycypować w wyposażenie i programy, śledzące odpowiedzi odbiorcy w ramach struktur HAN. Istnieje tendencja, by serwisowanie i rozwijanie systemów takich jak sterowalne programowo termostaty, zlecać firmom zewnętrznym, co może pokrywać się z życzeniami klientów, poszukujących partnerów „trzeciej strony", zdolnych przejąć troskę o rozwijanie i nadzorowanie systemów HAN. Prowadzi to do wysoce wyspecjalizowanych zakresów działań, nie mieszczących się w profilu przedsiębiorstwa energetycznego, przynajmniej w bliższej perspektywie. Gdy przedsiębiorstwo podejmie jednak wyzwanie i zaangażuje się w HAN – od koncepcji po wdrożenia – to winno mieć na uwadze, że krytycznym jest dobór technologii, lecz że jest to tylko jeden z wielu czynników, determinujących przewidywalność zachowań klienckich i ich trwałość. Przedsiębiorstwa muszą także wprowadzić program cenotwórstwa, często wspierany przez nową strukturę grup taryfowych, jak też model biznesowy, zachęcający klientów do uczestnictwa zarówno w początkowej fazie implementacji jak i w fazie kształtowania nowych wzorców zachowań. 4 4. Zastosowania sieciowe są początkiem rozpowszechnienia idei „smart grid’u” w skali biznesowej Podczas gdy obszar HAN jest typowy dla działań, cechujących się stopniowaną innowacyjnością, to zastosowania po stronie sieci charakteryzują się zmianami bardziej skokowymi, prowadzącymi do znaczącego postępu krok po kroku. W ostatnich dwóch latach rozszerzone zastosowania sieciowe – podstawą których była automatyka, układy regulacji mocy czynnej i biernej oraz monitorowanie procesów – zaczęły odgrywać znaczącą rolę w myśleniu przedstawicieli przedsiębiorstw i dostawców o sieciach inteligentnych. Te zmiany w mentalności zachodzą nieprzerwanie i są konfrontowane z podstawowymi wyzwaniami. Jednym z nich jest traktowanie przez kierownictwo przedsiębiorstwa zastosowań, składających się na inteligencję sieciową jako sprawdzonych koncepcji, już uprzednio przetestowanych jako część tradycyjnych inwestycji modernizacyjnych, a sam proces wprowadzania sieci inteligentnych sprowadza się do prostej wymiany oznaczeń elementów. Co więcej – podstawowym wyzwaniem staje się ocena koszt/efekt w przypadku automatyzacji, która jest dotychczas najbardziej eksponowanym elementem czynienia sieci bardziej inteligentną. Powstaje efekt kumulacji doświadczeń, zachodzący wewnątrz przedsiębiorstw energetycznych – możliwości rozwiązań inteligentnych najlepiej są rozumiane przez personel, bezpośrednio zaangażowany w decyzje o planowaniu inwestycji odtworzeniowych i modernizacyjnych. Może to prowadzić do niedocenienia szeregu krytycznych czynników, wyznaczających przejście od zastosowań sieciowych do finalnych rozwiązań inteligentnych. Technologie po stronie sieci zmieniają się z dużą dynamiką, przy czym najbardziej znaczących udoskonaleń oczekiwać można po stronie inteligencji rozproszonej; ponadto rozszerzenie inteligentnych zastosowań sieciowych w perspektywie przedsiębiorstwa energetycznego traktowane jest jako wzmocnienie szerszego przypadku sieci inteligentnych. Podczas gdy skutki automatyzacji trudno oceniać posługując się odizolowaną analizą koszt/efekt, to niewątpliwe jest oddziaływanie tego czynnika na bezpieczeństwo sytemu elektroenergetycznego. Gdy automatyzacja obejmuje sterowanie mocą czynną i bierną oczekiwać można wzrostu po stronie korzyści. Gdy w pakiecie inwestycyjnym wprowadza się systemy AMI, HAN oraz aplikacje sieciowe, to taka oferta sieci inteligentnej jest obiecująca w zakresie zapewnienia stopniowej poprawy w zakresie kosztów i dostarczeniu usług. Procesy inwestycyjne z udziałem rozwiązań „smart grid” mogą zatem osiągnąć wyższy priorytet i dostąpić finansowania ze środków własnych przedsiębiorstwa i środków publicznych. Także zastosowania sieciowe stają się podstawowym elementem strategii biznesowej. Ta część łańcucha wartości jest tradycyjnie zdominowana przez wspólne działanie wielkich dostawców hardware’u inwestycyjnego oraz niszowych dostawców produktów inżynierskich i usług. Lepsze wykorzystanie powstających możliwości zachodzi na drodze integracji zarówno software’u i jego zastosowań do wyposażenia w postaci pełnego pakietu. Tradycyjni dostawcy szerokopasmowi, wykorzystujący linie elektroenergetyczne, sytuują się jako gracze w obszarze usług sieciowych przez ofertę podniesienia poziomu wykorzystania infrastruktury. Firmy doradcze w zakresie elektroenergetyki również dążą do wzmocnienia swojej pozycji przez rozwój w zakresie usług sieciowych, dobranych pod kątem 5 specyfiki partnerów biznesowych. Przy znacznej liczbie uczestników w obszarze sieciowym obserwuje się dojrzewanie form współpracy i istotny poziom konsolidacji. 5. Integratorzy systemów będą mieli wzrastający wpływ na decyzje przedsiębiorstw energetycznych w zakresie sieci inteligentnych, ale przed integracją nadal istnieć będą wyzwania Podczas gdy baczna uwaga większości przedsiębiorstw energetycznych i dostawców wyposażenia zwrócona była na wprowadzenie AMI i zastosowania sieciowe, to obecnie priorytetowym problemem staje się integracja systemów. Przy coraz większej penetracji nowych rozwiązań i przejścia od fazy pilotażowej do pełnej aplikacji oraz przy integracji AMI z usługami sieciowymi narasta potrzeba by informacja – krwioobieg inteligentnych inwestycji sieciowych - była dostarczona w żądane miejsca, po umiarkowanym koszcie i w przewidywalnych ramach czasowych. Występuje tu poważne wyzwanie: konieczne jest zwielokrotnienie danych przy jednoczesnym zawężeniu okna pomiarowego, przy czym informacje o operacjach sieciowych są pozyskiwane przez coraz bardziej wyrafinowaną i inteligentną sieć sensorów. Zwiększa to stopień komplikacji do bezprecedensowych poziomów, a rola integracji systemów i dostarczania informacji stają się czynnikami krytycznymi. Z uwagi na nowość występujących problemów, przedsiębiorstwa skłonne są ten obszar traktować jako swoistą „czarną skrzynkę”, co z kolei zmusza do zwiększenia roli integratorów systemów (S1s). Prowadzi to nie tylko do kluczowej roli systemów technicznych i integracji, lecz łączenie tych systemów w układy informowania klientów i billingowania powoduje krytyczną rolę także systemów decyzyjnych dla biznesu. Zakres występujących zmian uświadamia dyskusja o potrzebie posiadania przez przedsiębiorstwa energetyczne dostępu do „super - danych” na zasadzie wyłączności. Do obszaru dostarczania usług obok wielkich firm technologii informatycznych (IT) dołączają również mniejsi partnerzy, tworząc zjawisko „back-office IT providers”. Integratorzy systemów (SIs) będą mieli coraz bardziej liczący się wpływ na decyzje inwestycyjne w zakresie sieci inteligentnych. Można wyróżnić dwa modele współdziałania przedsiębiorstwa z integratorem: niektóre przedsiębiorstwa wybierają ścieżkę łączenia zaawansowanej infrastruktury opomiarowania (AMI) i kontraktów na integrację systemów w jedną całość na drodze wyboru konsorcjum, któremu przewodzi integrator, pełniący funkcje lidera. Alternatywą jest oddzielenie integratora i umożliwienie partnerowi pełnienie kluczowej roli w dopomożeniu przedsiębiorstwu w określeniu finalnego fragmentu planu wprowadzenia sieci inteligentnej. Obejmuje to pomoc w zdefiniowaniu kluczowych obszarów funkcjonalności w aplikacjach biznesowych, wspomaganie w doborze dostawców, nadzorowanie rozwiązań pilotażowych oraz rozszerzenie obszarów zastosowań. Rola integratorów (SIs) o krok wyprzedza tradycyjne zadania integracji w aspektach decyzji o sieciach inteligentnych w przedsiębiorstwie energetycznym. Pewna doza nieokreśloności procesów integrowania („czarna skrzynka”) oraz wzrastające zaufanie do integratorów stanowi podstawę zdrowego marginesu w tym fragmencie łańcucha 6 wartości sieci inteligentnych. Dla wielu SIs stanowi nowy strumień przychodów, który może mieć wartości znaczące, gdyż potencjalna przewaga, uzyskana przez partnera – przedsiębiorstwo energetyczne, może prowadzić do wieloletnich korzyści, wynikających ze wspierania i integrowania. Złożoność wymaganych do tego celu danych plasuje integratorów w strategicznym położeniu względem przedsiębiorstwa. Zanim zadziała proces integracji przedsiębiorstwo musi określić zakres i rolę tego procesu z określeniem przewidywanych wydatków wspierających sieć inteligentną. Mając na uwadze fakt, iż mamy tu do czynienia ze swoistą niepewnością („czarna skrzynka”) jest dość oczywiste, iż oceny wydatków na IT ulegają rewizji w toku działań pilotażowych i wdrożeniowych. 5. Waga problemów przemieszcza się od zarządzania popytem i zastosowań sieciowych do ułatwienia wykonywania funkcji Problemy sieci małej skali (HANs) oraz zastosowania po stronie sieci nadal są traktowane jako ważne, jednak w bliskiej perspektywie zainteresowanie będzie przemieszczać się w stronę funkcji, postrzeganych typowo jako wynikające z koncepcji „smart grid’u”. W szczególności są to funkcje integracji źródeł wiatrowych, fotowoltaicznych, kogeneracyjnych oraz pojazdów elektrycznych (EVs, zarówno w wersji poboru energii jak i jej oddawania do sieci) jak i niezbędnych technologii magazynowania energii i wynikających stąd nowatorskich rozwiązań w obszarze zarządzania energią. Wiele faktów rodzi potrzebę bardziej dogłębnego rozumienia, jaka jest współzależność nowych technologii i sieci inteligentnych. Dążenie do stworzenia standardów strukturalnych źródeł odnawialnych („Renewable Portfolio Standards” – RPS) pociąga za sobą integrację sieciową na dotychczas niespotykaną skalę. Wzrastające zainteresowanie pojazdami elektrycznymi ma wpływ na decyzje w zakresie polityki państw, rozwoju przemysłu samochodowego oraz udziałowi przedsiębiorstw energetycznych, zmieniających nieuchronnie wymagania odnośnie do infrastruktury. Ponadto przedsiębiorstwa energetyczne są bardziej zdeterminowane w łączeniu celów standardu efektywności źródeł energii (Energy Efficiency Resorce Standard – EERS) z zarządzaniem popytem, umożliwianym przez rozwiązania sieci inteligentnych. Działania te są istotnym impulsem w kierunku redukcji emisji węglowych. Konieczne i pilne staje się zatem zrozumienie wagi sieci inteligentnych jako czynnika bezpośrednio umożliwiającego realizację wielu celów. Niestety przedsiębiorstwa energetyczne nie są zbyt aktywne w tym obszarze. Często przedsiębiorstwa, inwestujące w OZE i wspierające integrację, reprezentują pogląd, iż są to zadania rozdzielne, realizowane przez odrębne podmioty lub też, że jest to rola specyficznych zespołów, zaangażowanych w rozwój sieci inteligentnych. Co więcej – waga sieci inteligentnych nie jest w pełni rozumiana i prowadzi często do nader zróżnicowanych reakcji, łącznie z sceptycyzmem w poglądach na istotę „inteligencji” i zakres wyzwań z tym związanych. Właściwej ocenie roli sieci inteligentnych jako warunkujących pożądane działania sprzyjają 7 biznesowe „case studies”. Zestaw uzyskiwanych korzyści ulega stałemu rozszerzeniu, zwłaszcza w sytuacji, gdy cele związane z ochroną środowiska stają się mierzalne. Jeżeli koszty emisji węglowych będą w najbliższej przyszłości możliwe do oceny w wartościach pieniężnych, to będzie to „twardą” podstawą dla łączenia korzyści redukcji z umożliwieniem realizacji pewnych funkcji sieciowych. Ponadto bez aspektu alternatywy integracji oraz wprowadzania do sieci źródeł modularnych biznesowy przypadek „smart grid’u” nie wprowadza wizji rozwiązań zdecentralizowanych, tak istotnych w polityce energetycznej. 7. Wybór technologii komunikacyjnej staje się coraz bardziej złożony Dobranie technologii komunikacyjnej o największej przydatności w sieci lokalnej i wielkoobszarowej jest zmorą decydentów w spółkach sieciowych, regulatorów oraz z chwilą opracowania funkcjonalnych systemów dostawców wyposażenia zautomatyzowanych odczytów mierników (Automated Meter Reading – AMR). Początkowo dyskusja skupiała się na problemie transmisji od systemów mobilnych do stacjonarnych; obecnie zakres debaty uległ poszerzeniu o problemy łączy szerokopasmowych. RF oraz wykorzystania sieci elektroenergetycznych (PLC). Aczkolwiek brak jeszcze ostatecznych decyzji, to ostatnie wdrożenia na wielką skalę faworyzują dostawców technologii częstotliwości radiowych. Następna fala decyzji o technologiach komunikacyjnych będzie zapewne skupiać się na trzech konkurentach. Pierwszą grupę stanowi zestaw już wykorzystywanych technologii, które nieustannie polepszają swoje parametry w zakresie szerokości pasma, zdolności przechowywania informacji oraz zdolności współpracy z protokołem internetowym (IP). W drugiej grupie dominują nowe technologie komunikacji, głównie w postaci 3G, GRPS oraz WiMax. Przyszłość tych technologii jest nadal przedmiotem dyskusji. Zwolennicy technologii bazujących na środkach Telcom wskazują ich wdrożenie w części Europy jako oznakę ich przyszłego rozwoju (na przykład GPRS w krajach skandynawskich). Ma to być argumentem za poniechaniem rozpowszechniania technologii, które uzyskały już poziom rynkowej penetracji (lub są tego bliskie) w USA, jak to ma miejsce w przypadku WiMax. Jeszcze przez lata nie dojdzie zapewne do ustalenia poglądów na temat regulacji własności struktur sieciowych, ale działalność na poziomie przedsiębiorstw energetycznych musi być kontynuowana. Trzecim modelem, którego przyjęcie znacząco zmieni obecną sytuację, jest skupienie się na interakcji klienta i dostawcy usług z wykorzystaniem możliwości Internetu. W modelu tym miernik jest w istocie zastąpiony przez serwer domowy, funkcjonujący jako „wirtualny system opomiarowania”. Łączy się on z komputerem klienta jako interfejs i zapewnia wymaganą funkcjonalność układu HAN, dostarczając odpowiednie dane pomiarowe, wymagane przez przedsiębiorstwo od swego klienta. Przyjęcie takiego modelu zmusza do sprecyzowania problemów, odnoszących się do fizycznej nieciągłości i dostępu szerokopasmowego. Model może okazać wysoką atrakcyjność na konkurencyjnych rynkach detalicznych, na których gracze mogą korzystać z zaawansowanej infrastruktury opomiarowania (AMI) lub sieci małoskalowych (HANs) dla zaoferowania bardziej korzystnych propozycji w celu zdobycia i utrzymania klientów. Wymaga to oczywiście 8 rozwiązania problemów poufności danych i dostępu do nich. Takie rozwiązania są już stosowane np. w energetyce niemieckiej. Wyzwaniem dla przedsiębiorstw energetycznych jest i pozostanie wdrażanie sieci inteligentnych w warunkach kontynuowanego postępu technologii. Jest to nieunikniony aspekt „smart grid’u”, lecz wskazane jest, by zamiast w całości odrzucać pewne rozwiązania, dokonywać doboru scenariuszowego rozwoju sieci inteligentnych z ograniczonym ryzykiem decyzyjnym. Ważna pozostaje rola organu regulacyjnego, ustalającego reguły finansowania i zwrotu inwestycji w sieci inteligentne. 8. Swoboda wyboru nie wydaje się zagrożona w najbliższym czasie Narasta przekonanie wśród dostawców systemów opomiarowania, produktów sieciowych i usług, że łańcuch wartości, wprowadzanych przez sieci inteligentne będzie w kilku następnych latach przedmiotem szybkiej komercjalizacji. Innymi sławy, AMI oraz technologie sieciowe ulegną wzrastającej standaryzacji w sytuacji gdy zapotrzebowanie ze strony przedsiębiorstw energetycznych spowoduje zarówno zwiększenie skali jak i interoperacyjności zastosowań przy kurczącym się marginesie działań spontanicznych. Gdy wydarzy się to po stronie końcowej sieci i opomiarowania margines będzie miał tendencje do migrowania w stronę funkcjonalności bardziej złożonej – w rodzaju integracji systemów i zarządzania danymi. Istnieje wiele czynników, zapobiegających komercjalizacji „na końcu łańcucha” w inteligentnej infrastrukturze sieciowej. Dostawcy systemów AMI, HAN oraz zastosowań sieciowych mogą zapewnić utrzymanie luki interoperacyjności i nadal zachować zróżnicowanie innych specyfikacji produktu. Przykładowo dla wielu dostawców AMI wejście do protokołu internetowego (IP) stanowi przyjęcie standardu interoperacyjności, ale margines swobody rozwiązań AMI pozostaje nienaruszony. Podobnie – gdy liczni dostawcy oferują aplikacje regulacji mocy czynnej i biernej, to dla zachowania ich odróżnialności można dodawać dodatkowe cechy i usługi. Także w zakresie zarządzania stroną popytową występujące dziś innowacje w produktach i usługach wynikają z mnogości ofert, przy czym wiele z nich obejmuje cechę interoperacyjności, lecz trudno jest oferty te ze sobą porównywać. Margines swobody będzie miał charakter lokalny dla segmentów łańcucha wartości tak długo, aż dostawcy osiągną zrównoważenie pomiędzy interoperacyjnością i odpowiednim zróżnicowaniem usług. Co więcej – zachowanie marginesu zapewni cecha modularności i dopasowania do wymogów klienta. 9. Próba czasu: nadchodzący sukces wielkich wdrożeń toruje drogę dla wszystkich zastosowań smart gridu Istotne jest zakończenie rozważań uwagami praktycznymi, wynikającymi z doświadczeń „tu i teraz”. Ostatecznie zastosowanie sieci inteligentnych wynikać będzie z sukcesu obecnych prób, zakrojonych na szerszą skalę na przykład w niektórych stanach USA dla tzw. „targeted utilites”. Zarówno przedsiębiorstwa energetyczne jak i dostawcy obserwują te próby z 9 nerwowym niepokojem. Sukces (lub jego brak) w efekcie końcowym zdeterminuje, czy przedsiębiorstwa i regulatorzy odniosą korzyść, czy też poniosą porażkę w upowszechnieniu koncepcji sieci inteligentnych. Sąsiednie podmioty, nie biorące udziału w eksperymencie, będą zainteresowane informacjami o ekspansji programu, napędzanej profitami z ewentualnego sukcesu. Konieczne są jednak wieloskalowe projekty demonstracyjne, obejmujące duże obszary geograficzne. Z uwagą obserwowane są próby utworzenia w Boulder (Colorado) „Smart Grid City”; instrumentalna jest rola tego projektu dla przyszłości sieci inteligentnych. Projekty tej klasy muszą obejmować znaczące obszary o demografii odzwierciedlającej strukturę przychodową i edukacyjną ludności. Użyteczność programów pilotażowych polega na możliwości oceny, jak większa liczba klientów zareaguje na sieć inteligentną. Projekt nie musi być znaczących rozmiarów, lecz kluczem jest prawidłowa reprezentacja społeczeństwa. Takie podejście umożliwia czynny udział konsumentów na drodze wyrażania interesów i sprzedaży energii i usług pomiędzy sobą, wyręczając w tym przedsiębiorstwa energetyczne, platformy obrotu i regulatorów. Jeżeli klient zażyczy sobie miernika, to go otrzyma, a powszechna staje się informacja o korzystnych cechach nowego systemu; pojawia się też skłonność do płacenia nieco więcej za te korzyści. Niepokój może budzić jedynie sytuacja, gdy nową generację inteligentnych mierników wmusza się klientowi bez jego akceptacji. Rodzić to może przekonanie, że uzyskuje się nowy domowy gadget, o użyteczności którego można powątpiewać. Musimy pamiętać, że sieć inteligentna zachowa i wykorzysta swój olbrzymi potencjał tylko przy akceptacji klienta. Podczas gdy możemy zaobserwować znaczny postęp w efektywności i niezawodności dzięki modernizacji sieciowej infrastruktury przesyłowej, to nie jesteśmy w stanie zmienić zachowań klienta i popytu na energię, o nie ile będzie on przekonany o oczekujących go korzyściach. 10. Ścieżki ewolucji Dobrą prezentacją oczekiwań i działań w kierunku ewolucji od sieci „tradycyjnych„ do „inteligentnych” są rozważania, przytoczone w [5] i dające się streścić grafiką rysunków 1-6. I tak na Rys.1 przedstawiono obszary funkcjonalne sieci, ewoluujące od klasycznej automatyki po wyrafinowane aplikacje na poziomie przedsiębiorstwa elektroenergetycznego (o czym wspomniano uprzednio w p.4.). Rys.2. jest próbą dekompozycji procesu rozwijania inteligencji infrastruktury sieciowej i przedstawienia wzajemnych relacji podstawowych składników tego procesu. Rys.3. jest syntezą działań, wynikających z konsolidacji poziomej i integracji pionowej elementów, konstytuujących smart grid. Z kolei Rys.4. ilustruje związki funkcjonalności z ratą zwrotu z nakładów inwestycyjnych przy ewolucji od harware’u elektromechnicznego po siec połączonych mikrogridów ze sterowaniem rozproszonym , Na Rys. 5 zobrazowano powstające struktury powiązań na poziomach od generacji scentralizowanej po sieci o mikrozasięgu lokalnym (HAN). Poglądowe zdekomponowanie ścieżki ewolucji zależności poziomu nakładów inwestycyjnych od raty zwrotu z tych 10 nakładów, przy zróżnicowanym stopniu złożoności wykorzystanych środków oddziaływania na funkcje infrastruktury sieciowej, przedstawiono na Rys. 6. 11 Interesującym spostrzeżeniem jest zauważalne przyspieszenie przyrostu efektywności w funkcji stopnia zaawansowania zastosowanych rozwiązań, zwiększających „poziom inteligencji” struktury sieciowej. 12 13 11. Próba wniosków Dotychczasowe rozważanie, aczkolwiek intuicyjnie niesprzeczne z inżynierskim doświadczeniem , muszą być wsparte analizą przypadku i całościową oceną efektywności ekonomicznej. Przykładem, aczkolwiek tylko wyrywkowym takich analiz jest ogłoszony przez Baracka Obamę „największy projekt modernizacji sieci w historii USA” [6]. Inwestycje o budżecie 2,32 mld USD pochodzą z amerykańskiego programu reinwestowania i modernizacji. Według analiz EPRI wprowadzeniu idei SmartGrid’u winno zaskutkować zmniejszeniem krajowego zużycia energii o 4 % do roku 2030, co oznacza dla biznesu i indywidualnych konsumentów oszczędność rzędu 20,4 mld USD. Szacunki Departamentu Energii (US-DOE) zakładają obniżenie zapotrzebowania mocy szczytowej o 1400 MW , co oznacza uniknięcie inwestycji w wysokości 1,5 mld USD. Efektem dodatkowym będzie powstanie dziesiątków tysięcy nowych miejsc pracy. Wiele wskazuje na to iż postawienie na idee SmartGrid’u może być bodźcem dla rozwoju gospodarki kraju i zwiększenia efektywności orazi bezpieczeństwa elektroenergetycznego . Literatura [1] J. Malko: Sieci inteligentne – zasady i technologie. Rynek Energii Nr 3 (32), 2009 [2] H. Tai, E. Ố hỐgain: Behind the buzz – eight smart-grid trends shaping the industry. IEEE Power & Energy Mag. Vol. 7, Nr 2, March/April 2009 [3] S. Ottewell: Advanced automation need to achieve smart grid success. Int. Power engineer Nov. 2009 [4] R. Charnah: The electrical grid of tomorrow will be flexible and self-healing. Int. Power engineer, Nov. 2009 [5] H. Farhangi : The Path of the Smart Grid. IEEE Power& Energy Mag. Vol. 8 Nr !Jan/Febr 2010 [6] Editorial : Multi-billion dollar investment spurs US transition to Smart Energy Grid. Int,. Energy Solutions Setform, Jan. 2010 14 Smart gids as a factor influenced dewelopment of power sector Summary Development of the smart grid depends mainly on the new technology solutions. There is an emerging confidence that the smart grid embodies a set of technology investment that can transform the way service is deliverd to customers. A wide variety of players have entered the smart grid value chain with material investments. In light of contracting developments, opportunities and challenges there are eight key trends and areas that will heawily influence on the development traiectory of progress in the next years. Streszczenie Rozwój sieci inteligentnych zależy w głównej mierze od nowych rozwiązań technicznych. Wzrasta przekonanie, że koncepcja sieci inteligentnych obejmuje szereg inwestycji, mogących istotnie zmienić sposób dostarczania klientom usług energetycznych. Łańcuch wartości dodanych tworzy mnogość graczy, zainteresowanych nowymi rozwiązaniami infrastrukturalnymi. W świetle różnorodnych aspektów rozwojowych wyróżnić można osiem tendencji i obszarów, które istotnie wpływać będą na trajektorię postępu technologicznego w nadchodzących latach.