نقش تعیین‌کننده
چرا به سمت هوشمندسازی شبکه برق باید حرکت کنیم؟
اهالی فن صنعت برق همواره بر این موضوع تاکید داشته‌اند که هوشمندسازی صنایع شبکه‌ای از جمله برق، مخابرات، آب، گاز، و راه‌آهن و به دنبال آن بخش توزیع در برخی از کشورها اعم از توسعه‌یافته، در حال توسعه و حتی توسعه‌نیافته به دلیل اهمیت آن روزبه‌روز در حال افزایش است. بدون شک در یک شبکه برق با برقراری آرایش مناسب و با صرف هزینه اندک می‌توان تلفات شبکه توزیع را به میزان قابل‌توجهی کاهش داد که در این راستا نحوه بارگیری از خطوط و پست‌ها و در کنار آن هوشمندسازی شبکه توزیع نقش تعیین‌کننده‌ای دارد.
با توجه به نقش مهم انرژی الکتریکی در رشد و توسعه اقتصادی و اجتماعی و صرف هزینه‌های سنگین برای سرمایه‌گذاری عوامل تولید، انتقال و توزیع وجود راهکارهای عملی کاهش تلفات و صرفه‌جویی در میزان مصرف برق در جهت افزایش بهره‌وری امکانات موجود امری کاملاً ضروری است.
چرایی هوشمندسازی
توسعه روزافزون سیستم‌های مخابراتی، پیشرفت فناوری اطلاعات، امکان کاربرد منابع پراکنده و تجدیدپذیر و همچنین بالا رفتن انتظارات از شبکه قدرت باعث به‌کارگیری مجموعه‌ای از تکنولوژی‌ها در مفهومی به نام شبکه هوشمند شد. یک شبکه هوشمند به شبکه برق قابلیت انعطاف داده و آن را برای مواجهه بهتر در شرایط اضطراری آماده می‌سازد. وقتی که قطع برق اتفاق می‌افتد، تکنولوژی‌های شبکه هوشمند این قطعی‌ها را شناسایی و مجاز می‌کنند، پیش از آنکه خاموشی در مقیاس بزرگ رخ دهد. هدف طراحان از به‌کارگیری تکنولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشترکین، تجهیزات و ارتباطات است.
تکنولوژی هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید، انتقال، توزیع و استفاده از انرژی الکتریکی به همراه منافع اقتصادی و محیطی را دارد که در نهایت به برآورده کردن نیازهای مشتریان و در دسترس بودن برق مطمئن و پایدار ختم می‌شود. از طرف دیگر سیستم می‌تواند با استفاده از اطلاعات جمع‌آوری شده در مواقع بحرانی، تصمیم‌گیری کند و از خاموشی‌های ناخواسته جلوگیری کند.
اما شبکه هوشمند چه ساختار و سازوکاری دارد؟ شبکه الکتریکی هوشمند، یک سیستم قدرت توانمندشده با فناوری اطلاعات است که در محیط بازار برق و با بهره‌گیری بیشینه از منابع انرژی، برای بهبود بهره‌وری فنی و اقتصادی، قابلیت اطمینان و ماندگاری سیستم قدرت توسعه داده می‌شود. شبکه هوشمند شبکه‌های مخابراتی و برقی یکپارچه هستند که قادر به مانیتورینگ و کنترل شبکه در هر زمان هستند و در صورت بروز هر مشکل در سیستم، اقدامات هشداردهنده و در نهایت اصلاح‌کننده را ارائه می‌دهند.
این شبکه‌ها در چند سال اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. به کمک سیستم‌های جدید ارتباطی می‌توان نسبت به بهره‌برداری و پیاده‌سازی اهداف کلان در سمت تولید، انتقال و خصوصاً توزیع انرژی به صورت متمرکز با رویکرد امنیت سیستم، قابلیت اطمینان، مدیریت دارایی، مدیریت بار و... اقدام کرد. این شبکه حسگرهای مختلف، ارتباطات بی‌سیم، نرم‌افزارهای پیشرفته و امکانات محاسباتی را به‌کار می‌گیرد تا شرکت‌های برق را قادر سازد که بدانند چه مقدار انرژی و در کجا مصرف می‌شود. همچنین در صورت بروز مشکل در شبکه و خاموشی، سریعاً مطلع شوند و اقدامات به‌موقع هشداردهنده و در نهایت اصلاح‌کننده هوشمندانه صورت گیرد. شبکه هوشمند را می‌توان ادغام شبکه برق با شبکه مخابراتی دانست.
مزایای شبکه برق هوشمند
شبکه برق هوشمند مزایای فراوانی را به ارمغان می‌آورد که از این مزایا می‌توان به مواردی همچون «تنوع در گزینه‌های تولید»، «افزایش قابلیت اطمینان»، «افزایش راندمان»، «استفاده بهینه از زیرساخت‌های موجود»، «صرفه‌جویی در سرمایه‌گذاری و کاهش هزینه‌ها»، «آلودگی کمتر، کاهش اثر کربن و سازگاری با محیط زیست»، «صرفه‌جویی در مصرف و قبض برق مصرف‌کنندگان»، «افزایش کیفیت توان» و «کاهش تلفات شبکه» اشاره کرد. «خرابی‌های کمتر، کاهش خاموشی و بازیابی خودکار» از دیگر مزیت‌های شبکه برق هوشمند است.
قابلیت خودترمیمی شبکه هوشمند باعث می‌شود اختلالات شبکه سریعاً کشف شده و به صورت خودکار رفع شوند، ضمن آنکه خطا را در کوچک‌ترین وسعت ممکن ایزوله می‌کند. «مدیریت مصرف با استفاده از وسایل اندازه‌گیری هوشمند و مدیریت عرضه و تقاضا» هم یکی دیگر از مزایای داشتن شبکه هوشمند است. زیرا توسعه شبکه هوشمند امکان کنترل دقیق روزانه و ساعتی مصرف را فراهم می‌کند. «فعال شدن بازار برق و راه‌اندازی بازار خرده‌فروشی» از دیگر مواردی است که در لیست مزیت‌های شبکه هوشمند برق جانمایی شده است. شبکه‌های هوشمند باعث رونق بازار برق می‌شود. به عنوان مثال مولدهای بسیار کوچک برق در شبکه باعث می‌شود منبع خوب درآمدی برای اقتصاد محل به وجود آید.
به طور کلی شبکه هوشمند برای مصرف‌کنندگان به معنای مدیریت هوشمندانه مصرف است تا در ساعات اوج مصرف که قیمت گران است هزینه کمتری بپردازند. شبکه هوشمند از دید متخصصان صنعت برق به معنای پیک‌سایی و تصمیم‌گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیقی از وضعیت شبکه است.
وضعیت توسعه شبکه برق هوشمند
در ایران بسترهایی برای تجهیز شبکه هوشمند برق و استفاده بهینه از اینترنت اشیا در این زمینه در حال شکل‌گیری است. این موضوع در حوزه‌های مختلف در حال پیگیری است و همانند سایر کشورها، سرمایه‌گذاری در شبکه هوشمند برق بیشتر به سمت نصب کنتورهای هوشمند در بخش توزیع جذب شده است. نتیجه مطالعات انجام‌شده اجرای پروژه‌های متعدد آزمایشی در سراسر کشور بوده است. تمرکز این پروژه‌ها بر نصب کنتورهای هوشمند AMI بوده است. طرحی که فهام (فرسامانه هوشمند اندازه‌گیری و مدیریت انرژی) نام گرفته است.
بر اساس مصوبه مورخ هفتم مرداد سال ۱۳۸۸ هیات وزیران، به‌منظور اجرای اصلاح الگوی مصرف، حفظ و صیانت از منابع ارزشمند انرژی کشور و امکان کنترل و کاهش خاموشی‌ها، وظیفه پیاده‌سازی کامل شبکه هوشمند قرائت و مدیریت مصرف برق برای کلیه مشترکان طی پنج سال به وزارت نیرو محول شده است. بر اساس این مصوبه و با توجه به برنامه‌های شرکت توانیر در زمینه کاهش تلفات، این شرکت با حمایت وزارت نیرو در راستای تحقق آرمان‌های چشم‌انداز توسعه ایران و اهداف دولت خدمتگزار بر آن شدند تا زیرساخت اندازه‌گیری هوشمند را در قالب طرح فهام به انجام رسانند. به منظور اجرایی شدن طرح فهام در مناطق مختلف کشور، در ابتدا طرح‌های پایلوت کوچک مقیاس تعریف شدند تا توانمندی عملیاتی و فنی سازندگان و پیمانکاران طرح و نیز عملکرد تجهیزات و سیستم کلی به بوته آزمایش گذاشته شود. بر این اساس پایلوت‌های دوهزارتایی برای پیمانکاران تعریف شدند و با استفاده از اسناد فنی تدوین‌شده و تعریف ۲۳ سناریوی کاربردی به ارزیابی عملکرد صحیح سیستم پیاده‌سازی‌شده پرداخته شد.
با استناد به نتایج حاصل از آزمون‌ها و به‌رغم وجود برخی مغایرت‌های جزئی با سند الزامات، نتیجه آزمون با احراز توانایی تجهیزات پیمانکاران در انجام عملکرد مورد نظر هر یک از سناریوهای کاربری مورد آزمایش، جهت انجام پایلوت دوهزارتایی با کنتورهای سه فاز با بستر مخابراتی، مورد تایید قرار گرفت. پس از اجرای موفقیت‌آمیز و تایید پروژه‌های پایلوت انجام شده مرحله اول برای نصب ۴۰۰ هزار کنتور هوشمند مشترکین دیماندی و ۵۰ هزار کنتور هوشمند چاه‌های کشاورزی در کل کشور آغاز شد. در این راستا عملکرد صحیح کنتورها (بیش از ۳۱۶ هزار عدد تاکنون)، عملکرد صحیح مراکز داده (شش مرکز داده در مشهد، اهواز، تهران، زنجان، بوشهر و اصفهان)، عملکرد صحیح سیستم‌ها و تمهیدات امنیتی، عملکرد سیستم مخابراتی انتخاب‌شده و عملکرد صحیح نرم‌افزار دیتاسنترها به اثبات رسیده است. همچنین موضوع قابلیت همکاری در سطوح مختلف طرح (سطح کنتور و سطح نرم‌افزار مراکز داده) با تدوین اسناد تخصصی پیاده‌سازی شده است.
اهداف طرح فهام
اجرای این پروژه محتاج احاطه به دانش‌هایی بوده است که به دلیل نو بودن در کشور تجربه نشده بود. این دانش‌ها در حوزه‌های گوناگون فنی در بخش سخت‌افزار و نرم‌افزار و مخابرات و تئوری سیستم و برق است که پس از انجام مطالعات تفصیلی، اهداف کلی از اجرای این طرح شامل «فراهم شدن بستر اصلاح الگوی مصرف»، «بسترسازی مناسب برای اجرای کامل طرح هدفمند کردن یارانه‌ها»، «امکان اعمال مدیریت بار و انرژی توسط بهره‌بردار شبکه در شرایط بحران»، «کاهش دخالت و خطای نیروی انسانی در قرائت و صدور قبض و بهبود وصول»، «کاهش تلفات غیرفنی و مشخص‌سازی و مانیتورینگ تلفات فنی شبکه توزیع»، «افزایش کیفیت خدمات و کاهش زمان قطعی برق»، «ایجاد بستر برای گسترش استفاده از تولیدات پراکنده و انرژی‌های پاک»، «امکان پیش‌فروش برق و راه‌اندازی بازار خرده‌فروشی برق»، «فراهم آوردن بستر مناسب جهت مدیریت کنتورهای آب و گاز و قرائت همزمان ارائه سایر خدمات شهری» و «کاهش هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری» می‌شود.
در راستای پیاده‌سازی فاز اول طرح فهام و با پیشبرد طرح، با توجه به اینکه اجرای این پروژه محتاج احاطه به دانش‌هایی در حوزه‌های گوناگون فنی سخت‌افزاری، نرم‌افزاری، مخابرات، تئوری سیستم برق و همچنین دانشی است که تولید و چرخه داده‌ها را بدون ایجاد انحصار برای کلیه ذی‌نفعان در کلیه لایه‌های معماری طرح، امکان‌پذیر سازد، شرکت‌های مشاور طرح به کمک شرکت‌های همکار خارجی خود به طراحی اولیه طرح و تدوین اسناد فنی در تمامی لایه‌های مرتبط از جمله کنتور سه‌فاز مستقیم، سه‌فاز ثانویه، مرکز داده، سامانه‌های کاربردی پرداخته‌اند و این اسناد پس از نهایی‌سازی در اختیار پیمانکار قرار گرفته شد تا بتوانند بر اساس اسناد تهیه‌شده تجهیزات خود را طراحی کنند. مجموعه عناصر موجود در فهام طیف وسیعی از سخت‌افزار، نرم‌افزار، سیستم‌عامل و تکنولوژی را شامل می‌شود. ساختاردهی انجام‌گرفته در طرح فهام عناصر مرتبط را در یک مدل سلسله‌مراتبی و لایه‌ای قرار می‌دهد.
در حال حاضر چهار شرکت تولیدکننده داخلی، انواع کنتورهای هوشمند مطابق با مشخصات طرح فهام را با دانش فنی داخلی در داخل کشور تهیه می‌کنند و همچنین سه شرکت داخلی نرم‌افزارهای این سامانه‌ها را تهیه و پشتیبانی می‌کنند. طرح فهام موجب گسترش تحقیقات و تبادل دانش در شرکت‌های سازنده کنتور شده است، دانش نرم‌افزاری Firmware و پروتکل ارتباطی کنتورها به نحو شایسته‌ای توسعه یافته است؛ به طوری که در شرایط حاضر تولیدکنندگان داخل توانمندی تولید انواع کنتورهای هوشمند با مشخصات داخل کشور را داشته و در مناقصات بین‌المللی نیز موفق ظاهر شده‌اند. شرکت‌های کنتورساز در خصوص توسعه بازار خود در خارج از کشور به دنبال دریافت گواهی‌نامه‌های بین‌المللی هستند. شرکت‌های تولیدکننده کنتور و همچنین ارائه‌دهنده MDM با ایجاد واحد تحقیق و توسعه (R&D) در شرکت‌های خود در حال توسعه فعالیت‌های خود در زمینه‌های مرتبط هستند.
بر اساس تقسیم‌بندی شرکت‌های توزیع، پروژه در مناطق شمال غرب، جنوب شرق، مرکز، شمال شرق و جنوب غرب انجام شده است که با توجه به پیشرفت در تامین تجهیزات و نصب کنتورها در مناطق میزان پیشرفت پروژه در مناطق مختلف نمایش داده شده است. تاکنون بالغ بر ۳۵۳ هزار کنتور هوشمند برای مشترکین پرمصرف نصب و راه‌اندازی شد و ۸۵ هزار چاه کشاورزی مجهز به کنتور هوشمند است که این مهم باعث می‌شود امکان پایش آب برداشت‌شده بر اساس انرژی مصرفی برای وزارت نیرو فراهم شود.
هم‌اکنون بیش از ۱۰ نوع برنامه پاسخگویی بار در شرکت‌های توزیع و برق منطقه‌ای کشور برای کلیه مشترکین سیستم قدرت اجرا می‌شود که در جهت کنترل پیک بار بسیار سودمند هستند و دستاوردهای قابل توجهی به همراه دارند. اجرای برنامه‌های پاسخگویی بار موجب ۳۸۰۰ مگاوات کاهش اوج بار شده‌اند که توجه به این نکته ضروری است که در صورت عدم اجرای این برنامه‌ها در حدود ۴۶۵۰ مگاوات ظرفیت نیروگاهی برای تامین این میزان بار مورد نیاز بود.
راهکارهای پیشنهادی
ورود سرمایه‌گذاران بخش خصوصی به این پروژه می‌تواند راهگشای کمبود نقدینگی اجرای این طرح ملی باشد. فواید ناشی از کاهش مصرف و مدیریت بهینه استفاده از انرژی الکتریکی اعم از فواید مستقیم مالی (بازگشت سرمایه از طریق صرفه‌جویی‌های انجام‌شده) و همچنین فواید غیرمستقیم (کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای و کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی) می‌تواند انگیزه بسیار قوی برای هموارسازی بستر ورود سرمایه‌گذاران باشد.
اجزای منافع صرفه‌جویی طرح در زمینه ایجاد نقدینگی مورد نیاز فاینانس و برگشت سرمایه در هشت بخش جانمایی شده است. «صرفه‌جویی در قرائت و حسابرسی قبوض»، «جابه‌جایی پیک بار در ساعات اوج مصرف و آزادسازی منابع عظیم مالی توانیر»، «استفاده از داده‌های ذخیره‌شده در MDMهای مراکز داده»، «به حداقل رساندن تلفات غیرفنی (سرقت برق و انشعابات غیرمجاز)»، «کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و امکان پیاده‌سازی سامانه‌های مدیریت دارایی»، «بسترسازی تولید برق توسط مصرف‌کنندگان خانگی»، «مدیریت و پاسخ به قطعی خاموشی‌ها» و «صرفه‌جویی در عملیات انجام‌شده در مراکز» از جمله اجزای منافع صرفه‌جویی طرح در زمینه ایجاد نقدینگی مورد نیاز فاینانس و برگشت سرمایه است.
برنامه‌های آتی
نظر به تکمیل و دستیابی به تمامی اهداف تعیین‌شده برای طرح فهام در فاز دوم نصب و بهره‌برداری از بیش از پنج میلیون کنتور هوشمند جهت مشترکین کشاورزی، صنعتی، خانگی و تجاری در افق زمانی دو سال در مراحل مختلف، برنامه‌ریزی‌هایی انجام شده است. طرح مذکور در قالب دو فاز نصب و بهره‌برداری از ۵/ ۲ میلیون کنتور هوشمند سه فاز آمپری و ۵/ ۲ میلیون کنتور هوشمند تک فاز خانگی برنامه‌ریزی شده است که بخشی از این مراحل تا پایان سال ۱۳۹۸ و بخش دیگر تا پایان سال ۱۳۹۹ محقق خواهد شد.
ارسال نظر