سیستم‌های هوشمند و شبکه‌های قدرت – چالش‌ها و الگوهای طراحی ۲۰۲۳
Smart and Power Grid Systems – Design Challenges and Paradigms 2023

شبکه‌ی هوشمند فرصتی بی‌نظیر برای انتقال صنعت انرژی به عصری جدید از قابلیت اطمینان، دسترسی‌پذیری و کارایی است که به سلامت اقتصادی و زیست‌محیطی ما کمک خواهد کرد. در طول دوره‌ی گذار، انجام آزمایش‌ها، بهبود فناوری، آموزش مصرف‌کنندگان، تدوین استانداردها و مقررات و تبادل اطلاعات بین پروژه‌ها برای اطمینان از اینکه مزایایی که از شبکه‌ی هوشمند متصور هستیم به واقعیت تبدیل می‌شوند، بسیار حیاتی خواهد بود.

امروزه، اختلال در برق، مانند خاموشی، می‌تواند اثر دومینو داشته باشد – یک سری خرابی که می‌تواند بر بانکداری، ارتباطات، ترافیک و امنیت تأثیر بگذارد. این یک تهدید خاص در زمستان است، زمانی که ممکن است خانه‌داران بدون گرما رها شوند. یک شبکه‌ی هوشمندتر، انعطاف‌پذیری بیشتری به سیستم برق ما اضافه می‌کند و آن را برای مقابله با شرایط اضطراری مانند طوفان‌های شدید، زلزله‌ها، شراره‌های بزرگ خورشیدی و حملات تروریستی بهتر آماده می‌کند. شبکه‌ی هوشمند، به دلیل ظرفیت تعاملی دوطرفه، امکان مسیریابی مجدد خودکار را در هنگام خرابی تجهیزات یا قطع برق فراهم می‌کند. این امر باعث به حداقل رساندن قطعی‌ها و کاهش اثرات آنها در صورت وقوع می‌شود. هنگامی که قطعی برق رخ می‌دهد، فناوری‌های شبکه‌ی هوشمند، قطعی‌ها را شناسایی و جدا می‌کنند و قبل از اینکه به خاموشی‌های گسترده تبدیل شوند، آنها را مهار می‌کنند. فناوری‌های جدید همچنین به اطمینان از این‌که بازیابی برق پس از یک وضعیت اضطراری به سرعت و به‌صورت استراتژیک از سر گرفته می‌شود، کمک می‌کنند – به عنوان مثال، ابتدا برق را به خدمات اضطراری هدایت می‌کنند. علاوه بر این، شبکه‌ی هوشمند از تولیدکنندگان برق متعلق به مشتریان برای تولید برق در زمانی که از شرکت‌های برق در دسترس نیست، استفاده بیشتری می‌کند. با ترکیب این منابع “تولید پراکنده”، یک جامعه می‌تواند مرکز بهداشتی، اداره پلیس، چراغ‌های راهنمایی، سیستم تلفن و خواربارفروشی‌های خود را در مواقع اضطراری فعال نگه دارد. علاوه بر این، شبکه‌ی هوشمند راهی برای رسیدگی به زیرساخت‌های انرژی فرسوده است که نیاز به ارتقا یا جایگزینی دارند.

این کتاب نشان می‌دهد که شبکه‌های هوشمند می‌توانند به بهره‌وری انرژی کمک کنند، آگاهی مصرف‌کنندگان را در مورد ارتباط بین مصرف برق و محیط زیست افزایش دهند و امنیت ملی بیشتری را برای سیستم انرژی ما به ارمغان آورند – با تکیه بر مقادیر بیشتری از برق تولید داخل که در برابر بلایای طبیعی و حملات مقاوم‌تر 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.