سیستم های انرژی سایبر–فیزیکی و دیجیتال تویین در شبکه های توزیع برق

تحول دیجیتال در صنعت برق، شبکه های توزیع را از یک زیرساخت منفعل و تک جهته به سامانه ای پویا، دوطرفه و هوشمند تبدیل کرده است. در این میان، سیستم های انرژی سایبر–فیزیکی (Cyber-Physical Energy Systems – CPES) و دیجیتال تویین (Digital Twin – DT) به عنوان دو مفهوم کلیدی در نسل جدید شبکه های هوشمند مطرح هستند. CPES از طریق یکپارچه سازی تجهیزات فیزیکی شبکه با لایه های ارتباطی، محاسباتی و کنترلی، امکان تصمیم گیری بلادرنگ، پایش هوشمند و مدیریت پیشرفته را فراهم می کند. در کنار آن، دیجیتال تویین به عنوان یک دوقلوی دیجیتال برای سیستم واقعی، بستر لازم برای شبیه سازی، تحلیل سناریو، پیش بینی رفتار آینده و ارزیابی سلامت تجهیزات را بدون مداخله مستقیم در شبکه واقعی فراهم می سازد.در این مقاله، بدون ورود به جزئیات ریز معماری و مدل سازی ریاضی، ابتدا مفاهیم پایه ای CPES و دیجیتال تویین در شبکه های توزیع معرفی می شوند. سپس نقش آن ها در مدیریت بار، بهره برداری از منابع تولید پراکنده، تاب آوری شبکه، تعمیرات پیش بینانه، مدیریت دارایی و تصمیم گیری بهره بردار مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، با مرور مطالعات و گرایش های پژوهشی، چالش های فنی، سازمانی، اقتصادی و امنیتی پیاده سازی این فناوری ها در شبکه های واقعی تحلیل می شود. در پایان، جهت گیری های آینده پژوهانه، از جمله بهره گیری از هوش مصنوعی پیشرفته، یادگیری عمیق، اینترنت اشیا، بلاک چین و سامانه های خودمختار، به عنوان مسیرهای ادامه تحقیق و توسعه در این حوزه معرفی خواهند شد.نتایج این بررسی نشان می دهد که گذار موفق به شبکه های توزیع هوشمند و پایدار، بدون به کارگیری چارچوب CPES و ابزارهای دیجیتال تویین، عملا امکان پذیر نیست و برنامه ریزی راهبردی برای استقرار تدریجی این فناوری ها در زیرساخت های موجود، یک ضرورت اجتناب ناپذیر است.

کلیدواژه ها:

سیستم های انرژی سایبر–فیزیکی ، دیجیتال تویین ، شبکه توزیع ، شبکه هوشمند ، مدیریت انرژی.