توزیع برق هوشمند در عصر گذار انرژی: از شبکه های شعاعی سنتی تا ریز شبکه های خودمختار، بلاکچین و مشارکت فعال مصرف کنندگان

سیستم های توزیع برق به عنوان آخرین حلقه ی زنجیره ی تامین انرژی، از شبکه های شعاعی غیرفعال با جریان یک طرفه در اوایل قرن بیستم تا شبکه های هوشمند فعال با قابلیت مدیریت دوطرفه توان و مشارکت حداکثری مصرف کنندگان تحولی عمیق را تجربه کرده اند. این مقاله با مرور پیشینه ی پژوهشی از نخستین پست های توزیع دیویس و همکاران (۱۹۱۲) تا شبکه های توزیع فعال پچاس لوپز و همکاران (۲۰۰۸) و ریز شبکه های مبتنی بر بلاکچین لی و همکاران (۲۰۱۷) و همچنین تحلیل داده های تجربی گزارش شده توسط هندرسون و وود (۱۹۵۷)، ساراما و همکاران (۱۹۷۵)، مرلین و بک (۱۹۶۸)، فرگوسن و همکاران (۲۰۱۲)، کاتری و السعدانی (۲۰۱۹) و نویگنت ریسرچ (۲۰۲۱)، نشان می دهد که سیم بندی مجدد شبکه تلفات را تا ۳۰ درصد و نصب بهینه ی خازن های موازی تلفات را تا ۳۹ درصد کاهش می دهد. داده های میدانی حاکی از آن است که نفوذ ۳۵ درصدی فتوولتائیک در شبکه های توزیع افزایش ولتاژ تا ۱۰.۸ درصد ایجاد می کند که با کنترل توان راکتیو اینورترها به ۳.۵ درصد قابل مهار است. شاخص های قابلیت اطمینان SAIFI و SAIDI در شبکه های شهری مدرن به ترتیب به ۱.۵ قطعی در سال و ۱۰۰ دقیقه در سال رسیده است در حالی که شبکه های روستایی ۳ تا ۴ برابر این مقادیر هستند. ریز شبکه ها با معاملات همتا به همتا هزینه ی انرژی را تا ۲۸ درصد کاهش می دهند و ظرفیت نصب شده ی آن ها تا سال ۲۰۳۰ به ۳۵.۷ گیگاوات خواهد رسید. دوره بازگشت سرمایه برای زیرساخت اندازه گیری پیشرفته بین ۵ تا ۸ سال تخمین زده شده است. نتیجه گیری اصلی بر ضرورت گذار به شبکه های توزیع فعال با نفوذ بالای تجدیدپذیرها، ریز شبکه های خودمختار با بلاکچین و پاسخگویی بار گسترده تاکید دارد. در ادامه، شانزده پیشنهاد در چهار دسته ی پژوهشی، فنی-طراحی، هنجاری-استانداردسازی و آموزشی-ترویجی ارائه شده است که شامل مدل سازی مبتنی بر یادگیری تقویتی، ترانسفورماتورهای با هسته ی آمورف، بازنگری استاندارد IEEE ۱۵۴۷ و شبیه ساز تعاملی واقعیت مجازی می باشد.

کلیدواژه ها:

توزیع برق ، شبکه هوشمند ، ریز شبکه ، تولید پراکنده ، قابلیت اطمینان ، سیم بندی مجدد ، بلاکچین ، پاسخگویی بار