Idea zyskała solidne poparcie dzięki nowej ustawie energetycznej
uchwalonej przez Kongres USA w 2005 r., która postulowała opra-
Inteligentne sieci
cowanie standardów dla wdrożenia inteligentnych technologii
i zobowiązywała stanowych regulatorów energetyki oraz przed-
siębiorstwa elektroenergetyczne do wprowadzania innowacyjnych
energetyczne
rozwiązań, takich jak strefowe plany taryfowe. Z kolei uchwalona
w grudniu 2007 r. ustawa o niezależności energetycznej i bezpie-
czeństwie energetycznym przyznała 100 milionów dolarów rocznie
w praktyce
na rozwój programów innowacyjnych w zakresie budowy inteli-
 projekty pilotażowe
gentnej sieci energetycznej oraz stworzyła fundusze federalne
na sfinansowanie 20 proc. zakwalifikowanych projektów.
Działania amerykańskich władz centralnych stały się bodz
cem do
inicjatyw na szczeblu stanowym. Komisje energetyczne rozpatrują
coraz więcej wniosków związanych z wdrożeniem zaawansowanych
inteligentnych technologii, od inwestycji w nową infrastrukturę
Mimo iż wizja inteligentnej sieci energetycznej (z ang. smart grid)
sieciową poprzez elastyczne plany taryfowe po wdrożenie zaawan-
wciąż pozostaje przedmiotem ożywionych dyskusji wśród specjali-
sowanych układów pomiarowych. Jako przykład można podać stan
stów na całym świecie, w Stanach Zjednoczonych prawie nikt nie ma
Ohio, w którym w maju 2008 r. zatwierdzono zasady wyznaczania
już wątpliwości, że to właśnie do niej należy przyszłość amerykań-
składnika taryfowego uwzględniającego nakłady inwestycyjne
skiego sektora elektroenergetycznego.
związane z budową inteligentnych sieci oraz przyznano spółkom
W ciągu zaledwie kilku lat idea ta przekształciła się z zupełnej
energetycznym narzędzie w postaci tzw. decouplingu, czyli likwida-
mrzonki w jeden z najbardziej innowacyjnych kierunków rozwoju
cji zależności pomiędzy wielkością sprzedaży a zyskiem w związku
branży energetycznej. Doskonale widać to na przykładzie przed-
z nakładami na technologie efektywne energetycznie. W niektó-
siębiorstw elektroenergetycznych, które przeznaczają coraz wię-
rych stanach spółki te mogą liczyć nie tylko na zwrot kosztów
cej środków finansowych na inwestycje w automatyzację przesyłu
związanych z wdrożeniem programów wspierających efektywność
i dystrybucji, traktując je jako istotny element strategii budowy
energetyczną oraz przyczyniających się do obniżenia zapotrze-
inteligentnej sieci.
bowania szczytowego, lecz również zwrot przychodów, jakie tracą
Powyższe tendencje inwestycyjne nie są, rzecz jasna, niczym no-
w efekcie wdrożenia tych programów (zob. Commission Watch, Re-
wym, ponieważ spółki energetyczne już od kilkudziesięciu lat
venue Decoupling in the States, s.32).
wdrażają nowoczesne zautomatyzowane technologie w obrębie
Zwolennicy budowy inteligentnych sieci z ogromnym zadowole-
systemów przesyłowych i dystrybucyjnych. Jednak w ostatnim cza-
niem przyjęli powyższe działania legislacyjne, ponieważ świadczą
sie te inwestycje stały się czymś więcej niż zwykłymi działaniami
one o wykształceniu się spójnej polityki uznającej korzyści płynące
modernizacyjnymi, a wizja inteligentnej sieci otrzymała status
z automatyzacji pracy systemu. Mimo to idea ta wciąż budzi wie-
technologii przyszłości, zyskując powszechne poparcie zarówno
le wątpliwości, zarówno wśród kadry zarządzającej w przedsię-
na szczeblu wykonawczym, jak i decyzyjnym. Dzięki temu prace pro-
biorstwach elektroenergetycznych, jak i regulatorów energetyki.
jektowe związane z budową inteligentnego systemu elektroener-
Spółki elektroenergetyczne, te sprywatyzowane, i te należące do
getycznego nabierają rozmachu, już nie tylko w formie programów
państwa, zmagają się z odmiennymi problemami operacyjnymi
innowacyjnych, lecz także jako istotny element polityki publicznej.
i strategicznymi, dlatego też każda z nich inaczej zapatruje się
ELEKTRO NERGETYKA
nr 1 / 2009
23
na kwestie związane z wdrożeniem inteligentnych technologii. reagowały na otrzymane sygnały cenowe, które aktualizowano co
Ponadto trzeba zaznaczyć, iż żaden z dotychczas wdrożonych pro- pięć minut. Takie same sygnały wysyłano również do budynku han-
gramów nie odpowiedział wyczerpująco na pytanie, jak w praktyce dlowo-usługowego, miejskiej przepompowni i niewielkich zasobów
będzie funkcjonował inteligentny system energetyczny. Dzieje się generacji rozproszonej.
tak, ponieważ techniczne, finansowe i operacyjne skutki wdroże- W okresach zapotrzebowania szczytowego, kiedy koszty zużycia
nia innowacyjnych technologii są tak dynamiczne, iż nie da się ich energii są najwyższe, oprogramowanie automatycznie stosowało
ocenić w ramach pojedynczego projektu pilotażowego. Dlatego też w termostatach i urządzeniach elektrycznych limity poboru we-
zarządy spółek elektroenergetycznych i regulatorzy energetyki dług ustawień dokonanych wcześniej przez każdego z użytkowni-
wciąż nie są do końca przekonani co do zasadności inwestowania ków. Dzięki tak efektywnemu połączeniu reakcji strony popytowej
w inteligentną sieć. Krótko mówiąc, sektor elektroenergetyczny i generacji rozproszonej udało się obniżyć obciążenie szczytowe aż
wiąże z nią swą przyszłość, lecz wciąż nie jest pewny, jak ma ona o 50 proc. Ponadto odbiorcy, którzy reagowali na sygnały cenowe
działać w praktyce. w czasie rzeczywistym, zredukowali swój pobór mocy szczytowej
Niniejszy artykuł opisuje pięć programów, których wyniki dobrze o 15 proc.
ilustrują korzyści odniesione z zastosowania jednego lub kilku
elementów wizji inteligentnego systemu elektroenergetycznego. Ochrona przed spadkami częstotliwości
PNNL  inteligentne urządzenia elektryczne Mimo iż wyniki projektu Olympic Peninsula okazało się spekta-
kularnym sukcesem, większą uwagę specjalistów zwrócił drugi,
Celem dwóch programów przeprowadzonych w 2007 r. przez ame- cieszący się mniejszym rozgłosem w mediach, program  Urzą-
rykański ośrodek Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) dzenie przyjazne sieci (GFA). Dowiódł on, że wyposażenie urzą-
działający pod egidą Departamentu Energetyki było udowodnie- dzeń elektrycznych w gospodarstwach domowych w elektroniczne
nie, iż inteligentne urządzenia elektryczne zastosowane w gospo- przekaz
niki wykrywające obniżenie częstotliwości w sieci mogą
darstwach domowych mogą się znacznie przyczynić do usprawnie- mieć porównywalny wpływ na pracę systemu, jak zastosowane
nia pracy całego systemu elektroenergetycznego. w opisanym wcześniej programie sygnały cenowe.
Jeden z nich, znany jako Olympic Peninsula, wzbudził ogromne Eksperci z ośrodka PNNL skonstruowali niewielki elektroniczny
zainteresowanie wśród mediów, ponieważ jako pierwszy zdołał sterownik, który następnie wbudowano w 150 nowych suszarek do
udowodnić, że użytkownicy indywidualni są w stanie zmienić swoje ubrań firmy Whirlpool oraz w 50 podgrzewaczy wody zainstalowa-
dotychczasowe zwyczaje związane z zużyciem energii elektrycznej nych w budynkach mieszkalnych w stanach Waszyngton i Oregon.
pod wpływem informacji o jej kosztach dostarczanych w czasie rze- Jego zadaniem było wykrywanie i reagowanie na spadki częstotli-
czywistym przez zamontowaną w ich domach inteligentną apara- wości w sieci.
turę pomiarową. Próg częstotliwości przekaz
nika ustawiono na poziomie 59,95 Hz,
W projekcie wzięło udział 112 gospodarstw domowych z półwy- tak aby wykrywał on spadki częstotliwości prądu w sieci o częstotli-
spu Olympic w stanie Waszyngton. Wyposażono je w inteligent- wości 60 Hz, jaka występuje w gniazdkach amerykańskich domów.
ne liczniki i termostaty umożliwiające dwustronną komunikację, Przekaz
nik ten automatycznie odłącza zasilanie suszarki lub ele-
a także podgrzewacze wody i suszarki z zamontowanym specjalnym mentu grzewczego podgrzewacza w ciągu jednej czwartej sekundy
oprogramowaniem, które umożliwiało użytkownikom dokonanie od momentu wystąpienia spadku częstotliwości.
ustawień zgodnych z ich potrzebami i możliwościami finansowymi. Twórcy projektu zakładali, iż powszechne zastosowanie tego
Po odpowiednim zaprogramowaniu urządzenia automatycznie typu przekaz
ników może się przyczynić do ochrony elementów
24
24
Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia
sieci przed skutkami nagłych spadków częstotliwości. Dotyczy to  W takiej sytuacji energię  kupowalibyśmy z sieci posiadającej
przede wszystkim stacji elektroenergetycznych, gdzie przekaz
niki sterowane odbiory, a nie od jednostek wytwórczych zapewniają-
podczęstotliwościowe (automatyka SCO) automatycznie wyłączają cych rezerwę wirującą  dodaje Pratt.  Pozwoli to zredukować
obciążenie linii przy zbyt niskim poziomie częstotliwości. generację energii, która nadążając za zmieniającym się w ciągu
 W ten sposób każde z urządzeń gospodarstwa domowego doby obciążeniem, reguluje częstotliwość. Po co zużywać paliwo i
działa na naszą korzyść  mówi Rob Pratt, kierownik programu generować energię w odpowiedzi na zmiany obciążenia trwające
w ośrodku PNNL odpowiedzialny za oba projekty.  Operatorzy nie dłużej niż od 10 do 60 sekund?
systemów przesyłowych zazwyczaj utrzymują rezerwy na poziomie Rozwiązanie to może również ułatwić spółkom energetycznym lep-
5 proc., podczas gdy urządzenia gospodarstwa domowego, takie sze wykorzystanie odnawialnych z
ródeł energii, takich jak farmy
jak suszarki do ubrań i podgrzewacze wody, pochłaniają 20 proc. wiatrowe lub słoneczne. Jako przykład Pratt podaje spadek czę-
zapotrzebowania na energię w dowolnym momencie. Gdyby każde stotliwości w sieci przesyłowej, jaki miał miejsce w Teksasie w lutym
z nich miało wbudowany taki przekaz
nik, można byłoby uzyskać aż 2008 r., spowodowany niedoborem energii produkowanej przez
20-procentową rezerwę. Teoretycznie biorąc, umożliwiłoby to ope- tamtejsze elektrownie wiatrowe.
ratorom obniżenie poziomu rezerwy wirującej.  Problem polegał na tym  wyjaśnia Pratt  iż nie udało się na
Podczas wdrażania projektu zaobserwowano aż 358 spadków czę- czas uruchomić rezerwy wirującej i operator zmuszony był odłą-
stotliwości trwających od kilku sekund do prawie 10 minut. Bada- czyć zasilanie kluczowym klientom. Tymczasem w naszym przypad-
nia wykazały, iż chwilowe odłączenie od zasilania urządzeń gospo- ku, niezależnie od tego, czy dotyczy to sterowanych odbiorów czy
darstwa domowego były prawie niezauważalne przez odbiorców. też płytki obwodu wbudowanej w urządzenie gospodarstwa domo-
Zastosowane przekaz
niki pełniły funkcję amortyzatorów dla sieci wego, działanie jest podobne, lecz skutki o wiele mniej dotkliwe.
elektroenergetycznej, skutecznie przeciwdziałając awariom syste-
mu lub minimalizując ich skutki.
Inteligentny odłącznik
Mniej znaczy więcej
Jedna ze spółek elektroenergetycznych działająca w środkowo-za-
Wyniki projektu GFA są niezwykle interesujące z co najmniej kil- chodnich stanach USA rozpoczęła wdrażanie technologii opartych
ku powodów. Przede wszystkim warto zauważyć, że sterownik na założeniach inteligentnej sieci już w latach 90. i obecnie z powo-
działa niezależnie, nie potrzeba więc nic więcej oprócz gniazdka dzeniem stosuje je w celu optymalnego wykorzystania posiadanej
w ścianie. Ponieważ jego próg częstotliwości jest wyższy od progu infrastruktury. Operator ten wykorzystuje urządzenia komunika-
w stacji elektroenergetycznej, może on teoretycznie zapobiec awa- cyjne marki Cellnet+Hunt UtiliNet, wspomagające monitorowanie
rii linii, gdyż jako pierwszy wykryje i zareaguje na potencjalny spa- i sterowanie systemem przesyłowym 34 kV, który zasila stacje dys-
dek częstotliwości, jeszcze zanim informacja o nim dotrze do stacji trybucyjne.
i uruchomi zainstalowane w niej przekaz
niki podczęstotliwościowe. Zainstalowanych w systemie 3500 bezprzewodowych urządzeń
Zabezpieczenie tego typu jest prawie nieodczuwalne dla posia- marki Cellnet zaprogramowano do wykonywania różnych funkcji
dacza danego urządzenia elektrycznego, podczas gdy wyłączenie i przesyłania danych na temat operacji sieciowych w czasie rzeczy-
całej linii przez przekaz
niki w stacji powoduje odcięcie zasilania wistym do posiadanego przez operatora systemu SCADA. Każde
dla całej grupy odbiorców. Takie rozwiązanie z pewnością byłoby z tych urządzeń przesyła swoje sygnały poprzez sieć kratową
niezwykle korzystne z punktu widzenia operatora systemu, który przekaz
ników Cellnet rozmieszczonych w strategicznych lokaliza-
mógłby w ten sposób uniknąć kosztów związanych z ograniczeniem cjach na całym obszarze obsługiwanym przez operatora.
dostaw dla odbiorców przemysłowych. W sieci 34 kV działa 900 odłączników, z których każdy ma możli-
25
wość automatycznej rekonfiguracji w celu przywrócenia zasilania  Dlatego też przeglądamy oferty dostawców i analizujemy para-
podczas awarii, oraz przekazuje dane na temat tego zdarzenia do metry poszczególnych urządzeń pracujących w sieci, aby zwiększyć
systemu SCADA. Jeśli na przykład powodem awarii jest zerwanie ich możliwości w zakresie przesyłania i odbierania danych operacyj-
przewodu, odłączniki komunikują się między sobą, a następnie nych oraz koordynacji ich działania z innymi elementami systemu.
odłączają jedynie uszkodzony odcinek linii, nie pozbawiając zasi-
lania większych obszarów. W ten sposób minimalizuje się skutki
PECO Energy  AMI i automatyka sieci dystry-
awarii do czasu przybycia na miejsce ekipy naprawczej.
bucyjnej
 Urządzenia UtiliNet nie są zwykłymi radioodbiornikami, lecz
raczej należy je traktować jak komputery, które są w stanie wysy-
Przedsiębiorstwo PECO Energy znajdujące się w stanie Pensylwa-
łać i odbierać dane  wyjaśnia jeden z inżynierów-konsultantów
nia wdraża obecnie technologię zaawansowanego monitorowania
zatrudnionych przez operatora.  Możemy wgrać do ich pamięci
sieci. Władze tego stanu pracują nad ustawą, która ma zachęcić
stworzone przez nas programy, które uruchamiają odłączniki
odbiorców indywidualnych i przemysłowych do stosowania ener-
i inne elementy infrastruktury. Wykorzystując inteligentną tech-
gooszczędnych technologii i produktów, takich jak oświetlenie
nologię, stworzymy zaawansowany system monitorowania sieci
energooszczędne i nowoczesne instalacje klimatyzacyjne. Ustawa
w czasie rzeczywistym.
ponadto zobowiązuje spółki elektroenergetyczne, takie jak PECO,
Technologia wspomaga także operatora w zakresie rosnących
do zainstalowania u klientów inteligentnych liczników i opracowa-
potrzeb związanych z powiększaniem się obsługiwanego przez
nia strefowych planów taryfowych.
niego obszaru. Firma zaprojektowała i wdrożyła modułową stację
Dlatego firma PECO rozpoczęła wdrażanie dwóch programów
przesyłową wyposażoną w przekaz
nik marki Cellnet. Ma ona ko-
pilotażowych, mających na celu optymalne wykorzystanie da-
lor zielony, jest łatwa w montażu i bardzo podobna do mniejszych
nych dostarczonych przez zaawansowane systemy pomiarowe
transformatorów montowanych na panel, jakie coraz częściej
w celu poprawy efektywności całego systemu dystrybucyjnego.
spotyka się w nowych dzielnicach mieszkaniowych. Zainstalowany
Pierwszy z nich, rozpoczęty w 2007 r., wykorzystuje dane pomia-
w niej przekaz
nik wysyła dane operacyjne w czasie rzeczywistym
rowe energii pochodzące z filadelfijskiej dzielnicy Old City, aby
do systemu SCADA.
określić, czy urządzenia na odcinku pomiędzy stacją a odbiorcą,
 Tam, gdzie jeszcze niedawno rozciągały się pola kukurydzy,
takie jak transformatory, bezpieczniki i przewody, mają parametry
wznoszą się teraz nowe osiedla mieszkaniowe. Rosnące zapo-
wystarczające do obsługi zwiększającego się zapotrzebowania.
trzebowanie na energię elektryczną wiąże się z potrzebą urucho-
Do gromadzenia i monitorowania godzinowych danych pochodzą-
mienia nowych stacji elektroenergetycznych  zauważa inżynier.
cych z 4500 liczników wykorzystywany jest system AMR (zaawan-
 Tymczasem coraz mniej osób jest skłonnych wyrazić zgodę na
sowane technologicznie odczyty liczników) marki Cellnet+Hunt.
ich budowę w pobliżu swoich domów. Najczęściej już na początku
Dzięki temu można wyznaczyć moce, jakie obciążają poszczególne
jakichkolwiek negocjacji zastrzegają, że nie życzą sobie żadnych
urządzenia systemowe w ciągu całej doby.
drutów ani słupów.
Drugi projekt, wdrażany w Jenkintown, niewielkim mieście
Co więcej, operator stara się optymalnie wykorzystać posiadaną
na północ od Filadelfii, wykorzystuje urządzenia marki Utili-
sieć komunikacyjną, przyłączając do niej nowe obszary systemu
Net, które zbierają co pół godziny dane z 15 tysięcy tradycyj-
przesyłowego i dystrybucyjnego.  Dysponujemy przekaz
nikiem,
nych i ponad 20 inteligentnych liczników, czterech reklozerów
który jest nie większy od palca u ręki. Możemy go odpowiednio za-
i stacji transformatorowej. Podstawowym założeniem tego
kodować i zainstalować w danym elemencie systemu, zmieniając go
programu jest wykorzystanie danych pomiarowych do oceny
w ten sposób w inteligentne urządzenie  twierdzi nasz rozmówca.
działania danego obszaru sieci dystrybucyjnej oraz ich efek-
26
Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia
tywne wykorzystanie do poprawy zarządzania obciążeniem. sowanych układów pomiarowych (AMI), w którym wykorzystano
 Jesteśmy przekonani, że zaawansowane systemy pomiarowe 63 tysiące liczników zainstalowanych w gospodarstwach domowych
wspomagają komunikację z elementami automatyki sieci dystrybu- i u odbiorców przemysłowych w północnej Minnesocie.
cyjnej, takimi jak transformatory, odłączniki i reklozery  wyjaśnia Na tak rozległym terenie, pokrytym siecią o łącznej długości prawie
Glenn Pritchard, główny inżynier.  Dostarczone dane z pewnością 13 tysięcy kilometrów (zaledwie sześciu odbiorców na 1,5 km linii)
przyczynią się do optymalizacji naszej sieci dystrybucyjnej. Będzie- system AMI znacznie ułatwia operatorowi świadczenie wielu usług,
my mogli, na przykład, zlokalizować przeciążony obwód, aby na- takich jak gromadzenie danych pomiarowych, weryfikacja awaryj-
stępnie przekonfigurować sąsiednie obwody i w ten sposób obniżyć nych wyłączeń i ponownych włączeń linii w czasie rzeczywistym,
straty przesyłowe i efektywniej obsługiwać obciążenie szczytowe. sprawdzanie odczytów liczników w ramach programu promującego
Jednym z długofalowych skutków projektu ma być zmiana dotych- stosowanie elektrycznego ogrzewania akumulacyjnego oraz mo-
czasowej metody modelowania systemu, która do tej pory opiera- nitoring systemu dystrybucyjnego na odcinkach prowadzących do
ła się na danych archiwalnych. Dzięki wykorzystaniu technologii każdej z 39 stacji elektroenergetycznych.
AMR przedsiębiorstwo zyska możliwość optymalizacji działania
sieci poprzez wykorzystanie danych pomiarowych w czasie rzeczy- Sterowanie obciążeniem
wistym, aktualizowanych co pół godziny.
Lake Country Power, która kupuje energię od spółki dystrybucyj-
 Projekt pilotażowy przeprowadzany w dzielnicy Old City stanowi
nej i przesyłowej Great River Energy, oferuje tańsze taryfy noc-
dowód na to, jak efektywnie wykorzystać dane pochodzące z sys-
ne przeznaczone dla 19 tysięcy odbiorców, którzy wykorzystują
temu AMR. Z kolei drugi program wspomaga zarządzanie obcią-
w swych domach elektryczne ogrzewanie akumulacyjne. Piece te
żeniem, dostarczając danych pochodzących z innych elementów
zużywają energię elektryczną w nocy, przechowują ją w postaci cie-
sieci dystrybucyjnej  dodaje Pritchard.  Widać tutaj zbieżność
pła i oddają to ciepło w ciągu dnia.
zaawansowanych układów pomiarowych (AMI) z automatyką sieci
Większość z nich sterowana jest za pomocą urządzenia stanowią-
dystrybucyjnej, która stanowi jedno z głównych założeń inteli-
cego połączenie radioodbiornika z licznikiem, który o określonej
gentnej sieci. W chwili obecnej mamy możliwość weryfikacji tych
godzinie uruchamia element grzewczy. Kiedy przekaz
nik radiowy
założeń w praktyce. Dlatego cały czas sprawdzamy, czy urządzenia
ulega awarii  co dotyczy 2 procent tych urządzeń w skali roku
te komunikują się zgodnie z naszymi oczekiwaniami i wymaganiami
 piec pozostaje włączony przez całą dobę.
dotyczącymi gromadzenia danych.
Jeszcze do niedawna naprawą tych przekaz
ników zajmowała się
ekipa techniczna, która po kolei odwiedzała domy i sprawdzała, czy
Lake Country Power  przestrzeń opanowana
nie uległy one uszkodzeniu. Była to prawdziwie syzyfowa praca,
biorąc pod uwagę rozległość terenu i znaczne odległości pomiędzy
Zainicjowane przez PECO projekty, mające na celu identyfikację
domami. Obecnie dział techniczny może zdalnie zweryfikować dane
korzyści ze zdalnego odczytu liczników, wdrażano na stosunkowo
archiwalne uzyskane z odczytów liczników i wyodrębnić te lokali-
gęsto zaludnionych obszarach. Tymczasem, jak się okazuje, mogą
zacje, w których zużycie energii odbiega od normy, co wskazuje na
one przynieść nieporównanie większe efekty w regionach o roz-
wadliwe działanie przekaz
nika. Dzięki temu technicy mogą udać
proszonej zabudowie.
się bezpośrednio na miejsce awarii, bez zbędnych poszukiwań.
Przykładem tego jest rejon obsługiwany przez Lake Country
 Jeszcze do niedawna znalezienie uszkodzonego odbiornika
Power, zamieszkany przez 100 tysięcy odbiorców, którego po-
przypominało poszukiwanie igły w stogu siana  uśmiecha się
wierzchnia wynosi aż 18 tysięcy kilometrów kwadratowych. Spółka
Mike Birkeland, dyrektor działu obsługi klienta w Lake Country
wdrożyła pięcioletni program wykorzystujący technologię zaawan-
Power.  A przecież musimy przede wszystkim starać się, aby urzą-
ELEKTRO NERGETYKA
nr 1 / 2009
27
dzenia te działały poprawnie. Spodziewamy się, iż zdalny odczyt Dowodem na to są doświadczenia spółki Xcel Energy. W marcu
liczników, dzięki któremu otrzymujemy bieżące dane o zużyciu 2008 roku spółka ogłosiła, iż Boulder w stanie Kolorado stanie
energii, przyniesie nam oszczędności rzędu 500 tysięcy dolarów się pierwszym amerykańskim miastem w pełni zintegrowanym z in-
rocznie. Umożliwia on bezpośrednią identyfikację problemów teligentną siecią energetyczną. Dzięki temu tamtejsi mieszkańcy
i poprawę zarządzania obciążeniem. i przedsiębiorcy zyskają dostęp do technologii, które mają po-
Dodatkowo liczniki dają możliwość nowego sposobu monitorowa- twierdzić szeroko komentowane, lecz wciąż niesprawdzone
nia działania sieci dystrybucyjnej na odcinku pomiędzy odbiorcą w praktyce finansowe, środowiskowe i techniczne korzyści płynące
a stacją elektroenergetyczną. Dzięki zestawieniu danych pomia- z pełni zautomatyzowanej sieci.
rowych w czasie rzeczywistym z informacjami dostarczanymi przez Jeśli projekt zakończy się sukcesem, Xcel zamierza wdrożyć po-
system SCADA spółka może przeprowadzać bardziej precyzyjne dobne programy, lecz na znacznie większą skalę, na terytorium
pomiary poziomów napięcia i prądów w głównych węzłach linii. ośmiu stanów, jakie obsługuje.
 Załóżmy, iż poziom napięcia w jednym z budynków mieszkalnych  Głównym założeniem naszego programu jest przekonanie, iż je-
jest zbyt niski. Przyczyną tego może być nowe osiedle, jakie po- steśmy w stanie efektywnie oddziaływać na zachowania odbiorców
wstało w sąsiedztwie, w którym powszechnie stosuje się ogrze-  wyjaśnia Mike Carlson, wiceprezes i dyrektor działu IT.  Naj-
wanie elektryczne  wyjaśnia Jack Metso, specjalista eksploata- pierw jednak należy wyjaśnić wiele kwestii. Jeśli system jest prze-
cji sieci.  W takiej sytuacji najpierw zdalnie sprawdzamy liczniki ciążony, czy układy automatyki mogą sterować zużyciem i zapobiec
w okolicznych budynkach, aby się przekonać, czy nie jest to od- awarii systemowej? Czy uda nam się osiągnąć interakcję w czasie
osobniony przypadek. Jeśli nie, możemy zainstalować nowy regu- rzeczywistym pomiędzy zapotrzebowaniem na energię a jej gene-
lator napięcia, aby podwyższyć jego poziom na danym obszarze. racją, a także obniżyć wymagania dotyczące rezerwy wirującej dla
Odczytując liczniki bezpośrednio po wprowadzaniu tej modyfikacji, Boulder i zredukować przyszłe koszty związane z kwestiami środo-
możemy szybko sprawdzić, czy przyniosła ona spodziewany efekt. wiskowymi, zapewnieniem niezawodności dostaw oraz rozbudową
Wdrażana technologia już przyniosła spółce wymierne korzyści fi- infrastruktury? Liczymy, że nasz projekt pozwoli odpowiedzieć na
nansowe, ale, jak spodziewa się Birkeland, jest skutki będą miały te pytania.
o wiele większy zasięg. Projekt będzie realizowany przez konsorcjum, w którego skład
 Wciąż jeszcze znajdujemy się na etapie testów i badań  zaznacza. wchodzą: firma konsultingowa Accenture (nadzór nad oprogramo-
 Cały czas napotykamy na różnorodne bariery techniczne, takie waniem diagnostycznym, inteligentnymi aktywami dystrybucyjny-
jak poziom częstotliwości. Odczyt każdego z liczników zajmuje nam mi i systemami zarządzania awariami), Current Group (dostawca
średnio zaledwie 7 sekund, co jest bardzo dobrym wynikiem. Jed- zaawansowanej technologii pomiarowej, narzędzi do dwustronnej
nak o wiele trudniej uzyskać z nich obszerniejsze dane archiwalne. szybkiej komunikacji i oprogramowania do całodobowego moni-
Mimo spektakularnych rezultatów mamy nadzieję, że to nie koniec toringu oraz analizy przedsięwzięcia), Schweitzer Engineering
korzyści, jakie płyną z wdrożenia tej inteligentnej technologii. Laboratories (doradztwo w zakresie budowy inteligentnej stacji
elektroenergetycznej) oraz Ventyx (rozwiązania z zakresu zarzą-
Xcel Energy  Boulder, inteligentne miasto
dzania projektem oraz prognozowania cen i obciążeń).
Znawcy tematu twierdzą, że urządzenia wymagane do stworzenia
Fazy projektu
prawdziwie inteligentnej sieci  samonaprawialnego i samomoni-
torującego systemu elektroenergetycznego, integrującego zróż- Pierwszy etap, którego zakończenie przewidywano na sierpień
nicowane z
ródła energii przy minimalnym udziale czynnika ludz- 2008 r., zakłada montaż 15 tysięcy inteligentnych liczników oraz
kiego  są już od jakiegoś czasu dostępne na rynku. instalację urządzeń gromadzących dane w dwóch stacjach oraz
28
Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia
pięciu liniach. Dodatkowo gospodarstwa domowe wyposażone
Intuicyjne zarządzanie siecią
zostaną w termostaty i inne urządzenia elektryczne, które będą
odbierały i wysyłały sygnały z i do sieci.
Projekt firmy Xcel zakładający stworzenie inteligentnego miasta
 Ponieważ wybór jednego rozwiązania dla wszystkich budynków
weryfikuje wiele istotnych założeń i wątpliwości związanych z wizją
nie jest możliwy  wyjaśnia Carlson  testujemy produkty różnych
inteligentnej sieci. Jedną z nich jest przekonanie, iż monitoring
dostawców i o zróżnicowanych parametrach.
systemu dystrybucyjnego w czasie rzeczywistym w celu optyma-
Etap drugi, który potrwa do kwietnia 2009 r., będzie obejmował
lizacji działania czynnika mocy i bilansowania systemu może ob-
montaż dalszych 10 tysięcy liczników u odbiorców indywidualnych
niżyć straty przesyłowe aż o 30 proc. Dlatego też firma zamierza
i przemysłowych, a także urządzeń komunikacyjnych w trzech do-
wyposażyć istniejące stacje w zdalnie sterowane urządzenia
datkowych stacjach oraz 17 liniach. Od tego momentu rozpocznie
do monitorowania danych w czasie zbliżonym do rzeczywistego.
się faza testowania, oceniania i modyfikacji założeń, której czas
 Załóżmy, że sieć jest przeciążona, w wyniku czego transformator
zakończenia nie jest jeszcze znany.
w stacji elektroenergetycznej znajdzie się w punkcie krytycznym.
W czerwcu br. konsorcjum podłączyło do sieci wszystkich odbiorców
Wiemy, że spowoduje to 15-proc. straty przesyłowe w tym węz
le
i uruchomiło pierwszą partię zamontowanych liczników. We wrze-
sieci  wyjaśnia Carlson.  Zakładając, że dysponujemy w pełni
śniu ma powstać portal internetowy, który umożliwi odbiorcom
zintegrowaną siecią, będziemy w stanie odpowiednio zmodyfiko-
podgląd ich indywidualnych profili zużycia energii. Następnym
wać dystrybucję energii, tak aby rozładować przeciążenie danego
krokiem będzie zapewnienie możliwości nadzoru i zarządzania
węzła i obniżyć straty przesyłowe do poziomu 6-10 proc. Co więcej,
automatyką.  Poszczególne etapy projektu z pewnością będą się
będzie to możliwe we wszystkich obszarach systemu.
nakładały  przewiduje Carlson.  Pierwszym z nich jest montaż
Środkiem prowadzącym do tego celu będzie budowa intuicyjnie
i testowanie nowych liczników. Kolejny krok to wprowadzenie taryf
zarządzanej sieci elektroenergetycznej, która może wykorzy-
strefowych, które rozpocznie się w sierpniu. W tym samym czasie
stywać i automatyzować stosowane obecnie praktyki związane
musimy zbadać algorytmy sieci, udokumentować punkty danych
z odłączeniem części mocy, dokonywanego dla zrównoważenia pra-
i wyodrębnić potencjalne bariery w systemie dystrybucyjnym, aby
cy systemu. Jak się okazuje, niektóre z technologii wymaganych
opracować jak najefektywniejszy system zbierania danych w cza-
do jej stworzenia już funkcjonują w sieci. Należy do nich zdalne
sie rzeczywistym. Spodziewamy się, że do sierpnia uzyskamy już
otwieranie i zamykanie odłączników lub przerywanie dostaw
wszystkie podstawowe informacje. Xcel szacuje, iż jego program
dla większych odbiorców, którzy wcześniej wyrazili na to zgodę.
pochłonie około 100 milionów dolarów, z czego większość będzie
W przypadku intuicyjnie zarządzanej sieci procesy będą w pełni
pochodzić z grantów rządowych oraz przez partnerów i dostaw-
zautomatyzowane i uwzględnią inne opcje, takie jak zmniejszenie
ców, którzy zyskają możliwość przetestowania oferowanego przez
zużycia energii przez instalacje klimatyzacyjne w gospodarstwach
nich sprzętu i oprogramowania.
domowych dzięki programowalnym termostatom.
 Wysłaliśmy zapytanie ofertowe zawierające nasze wymagania do-
Przyszłe korzyści płynące z integracji inteligentnego miasta
tyczące architektury danych do takich firm, jak Oracle, SAP, Teradat
z systemem będą dotyczyły nie tylko sfery operacyjnej, ale i kwe-
czy OSIsoft. Każda z nich jest zainteresowania próbnym wdroże-
stii środowiskowych oraz społecznych. Należy do nich, na przy-
niem oferowanych technologii dla potrzeb naszego projektu  do-
kład, czasowe wyłączanie pomp basenowych i innych tego typu
daje Carlson.  Jaką część ich oferty będziemy mogli wykorzystać,
urządzeń, które nie spowoduje poważnych niedogodności dla od-
a co należy dopracować? Naszym zdaniem 60 proc. architektury da-
biorców indywidualnych, w celu obniżenia obciążenia szczytowego.
nych jest już gotowych, a pozostałych 40 wymaga dalszych analiz.
 Problem polega na tym, że wszystkie te założenia należy spraw-
Póz
niej zdecydujemy, które elementy należy rozbudować.
dzić w praktyce, zanim przedstawimy regulatorom energetyki
29
gotowe projekty intuicyjnie zarządzanej inteligentnej sieci elek-
troenergetycznej  konkluduje Carlson.  Jak dotąd nie udało się
Optymalizacja
w pełni udowodnić korzyści płynących z wdrożenia wszystkich tych
inteligentnych technologii. I dopóki tego nie zrobimy, wiele osób
wciąż będzie je traktować z rezerwą. Liczymy, że wyniki naszego
przesyłania
projektu ostatecznie rozwieją ich wątpliwości. %
Scott M. Gawlicki
Scott M. Gawlicki jest wspópracownikiem miesięcznika  Public Utilities
energii w PJM
Fortnightly , autorem publikacji z zakresu elektroenergetyki. Miesz-
ka na stałe w West Hartford w stanie Connecticut. Jego adres e-mail:
[e-mail]. Artykuł został opublikowany za zgodą autora i wy-
dawcy  Public Utilities Fortnightly , June 2008, http://www.fortnightly.com.
Interconnection
Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection (PJM), jest
największym operatorem sieciowym na świecie. System przesyłowy
PJM obsługuje stany: Delaware, Illinois, Indiana, Kentucky, Mary-
land, Michigan, New Jersey, Północna Karolina, Ohio, Pensylwania,
Tennessee, Wirginia, Zachodnia Wirginia oraz Dystrykt Kolumbii.
PJM, z siedzibą w Valley Forge w Pensylwanii, to także największy
dostawca energii elektrycznej na rynku światowym. W skład PJM
wchodzi ponad 500 firm, które mogą generować prąd o łącznej mocy
165 tysięcy megawatów, obsługujących 51 milionów odbiorców. PJM
posiada 1287 generatorów, trzy elektrownie atomowe, 90 000 km
linii wysokiego napięcia, a także 6038 podstacji przesyłowych.
W roku 2008 PJM wyprodukował 700 terawatogodzin energii.
Roczne wpływy PJM to 34,3 miliarda dolarów w 2008 r., wliczając
w to zyski z odsprzedaży prawa dostępu do sieci.
Tak wielka firma musi bardzo poważnie traktować zagadnienie
optymalizacji zużycia i przesyłania energii, gdyż właściwe roz-
wiązanie tych kwestii przesądza o możliwości dalszego rozwoju,
a nawet istnienia na wymagającym rynku w okresie spowolnienia
gospodarczego, w obliczu konieczności redukcji dwutlenku węgla
i szybkiego uruchamiania produkcji energii ze z
ródeł odnawialnych.
30
Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia