Smart and Power Grid Systems – Design Challenges and Paradigms

شبکه هوشمند فرصتی بی سابقه برای انتقال صنعت انرژی به عصر جدیدی از قابلیت اطمینان، در دسترس بودن و کارایی است که به سلامت اقتصادی و زیست محیطی ما کمک می کند. در طول دوره گذار، انجام آزمایش، بهبود فناوری، آموزش مصرف کننده، توسعه استانداردها و مقررات، و به اشتراک گذاری اطلاعات بین پروژه ها بسیار مهم خواهد بود تا اطمینان حاصل شود که مزایایی که از شبکه هوشمند متصور هستیم به واقعیت تبدیل می شوند.

امروزه، قطع برق مانند خاموشی می‌تواند یک اثر دومینو داشته باشد - مجموعه‌ای از خرابی‌ها که می‌تواند بر بانک‌ها، ارتباطات، ترافیک و امنیت تأثیر بگذارد. این یک تهدید خاص در زمستان است، زمانی که صاحبان خانه می توانند بدون گرما باقی بمانند. یک شبکه هوشمندتر به سیستم برق ما انعطاف‌پذیری می‌افزاید و آن را برای مقابله با شرایط اضطراری مانند طوفان‌های شدید، زلزله، شراره‌های بزرگ خورشیدی و حملات تروریستی آماده‌تر می‌کند. به دلیل ظرفیت تعاملی دو طرفه، شبکه هوشمند امکان تغییر مسیر خودکار را در صورت از کار افتادن تجهیزات یا قطعی فراهم می کند. این کار باعث می شود تا قطعی ها به حداقل برسد و در صورت وقوع، اثرات آن به حداقل برسد. هنگامی که یک قطع برق رخ می دهد، فناوری های شبکه هوشمند قطعی ها را شناسایی و جدا می کنند و قبل از اینکه به خاموشی در مقیاس بزرگ تبدیل شوند، آنها را مهار می کنند. فن‌آوری‌های جدید همچنین کمک خواهند کرد تا اطمینان حاصل شود که بازیابی برق به سرعت و به صورت استراتژیک پس از یک موقعیت اضطراری از سر گرفته می‌شود - برای مثال، ابتدا برق به خدمات اضطراری هدایت می‌شود. علاوه بر این، شبکه هوشمند از مزیت بیشتری از ژنراتورهای برق متعلق به مشتری برای تولید برق در زمانی که از طریق تاسیسات در دسترس نباشد، بهره خواهد برد. با ترکیب این منابع "تولید پراکنده"، یک جامعه می تواند مرکز بهداشت، اداره پلیس، چراغ های راهنمایی، سیستم تلفن و فروشگاه های مواد غذایی خود را در مواقع اضطراری فعال نگه دارد. علاوه بر این، شبکه هوشمند راهی برای پرداختن به یک زیرساخت انرژی قدیمی است که نیاز به ارتقا یا جایگزینی دارد.

این کتاب نشان می‌دهد که شبکه‌های هوشمند می‌توانند به کارایی انرژی بپردازند، تا به ارمغان بیاورند. افزایش آگاهی مصرف کنندگان در مورد ارتباط بین مصرف برق و محیط زیست، امنیت ملی را برای سیستم انرژی ما افزایش می دهد - با استفاده از مقادیر بیشتری برق خانگی که در برابر بلایای طبیعی و حملات مقاوم تر است.

The Smart Grid represents an unprecedented opportunity to move the energy industry into a new era of reliability, availability, and efficiency that will contribute to our economic and environmental health. During the transition period, it will be critical to carry out testing, technology improvements, consumer education, development of standards and regulations, and information sharing between projects to ensure that the benefits we envision from the Smart Grid become a reality.

Today, an electricity disruption such as a blackout can have a domino effect―a series of failures that can affect banking, communications, traffic, and security. This is a particular threat in the winter, when homeowners can be left without heat. A smarter grid will add resiliency to our electric power system and make it better prepared to address emergencies such as severe storms, earthquakes, large solar flares, and terrorist attacks. Because of its two-way interactive capacity, the Smart Grid will allow for automatic rerouting when equipment fails or outages occur. This will minimize outages and minimize the effects when they do happen. When a power outage occurs, Smart Grid technologies will detect and isolate the outages, containing them before they become large-scale blackouts. The new technologies will also help ensure that electricity recovery resumes quickly and strategically after an emergency―routing electricity to emergency services first, for example. In addition, the Smart Grid will take greater advantage of customer-owned power generators to produce power when it is not available from utilities. By combining these "distributed generation" resources, a community could keep its health center, police department, traffic lights, phone system, and grocery stores operating during emergencies. In addition, the Smart Grid is a way to address an aging energy infrastructure that needs to be upgraded or replaced.

This book shows that Smart Grids can address energy efficiency, to bring increased awareness to consumers about the connection between electricity use and the environment, bring increased national security to our energy system―drawing on greater amounts of home-grown electricity that is more resistant to natural disasters and attack.