స్మార్ట్ గ్రిడ్ అంటే ఏమిటి మరియు అది ఎలా పని చేస్తుంది?

19వ శతాబ్దం చివరి నుండి, విద్యుత్ పంపిణీ వ్యవస్థలు (తరచుగా గ్రిడ్‌లు అని పిలుస్తారు) ప్రపంచంలోని విద్యుత్తు యొక్క ప్రాధమిక వనరుగా ఉన్నాయి.ఈ గ్రిడ్లు సృష్టించబడినప్పుడు, అవి చాలా సరళంగా పని చేస్తాయి - విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసి, గృహాలకు, భవనాలకు మరియు విద్యుత్తు అవసరం ఉన్న చోటికి పంపుతుంది.

కానీ విద్యుత్ డిమాండ్ పెరుగుతున్నందున, మరింత సమర్థవంతమైన గ్రిడ్ అవసరం.ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఇప్పుడు వాడుకలో ఉన్న ఆధునిక "స్మార్ట్ గ్రిడ్" పవర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ సిస్టమ్‌లు సామర్థ్యాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి అత్యాధునిక సాంకేతికతపై ఆధారపడతాయి.ఈ పేపర్ స్మార్ట్ గ్రిడ్ యొక్క నిర్వచనం మరియు దానిని స్మార్ట్‌గా మార్చే కీలక సాంకేతికతలను అన్వేషిస్తుంది.

ఏమిటిస్మార్ట్ గ్రిడ్ టెక్నాలజీ?

స్మార్ట్ గ్రిడ్ అనేది విద్యుత్ పంపిణీ అవస్థాపన, ఇది యుటిలిటీ ప్రొవైడర్లు మరియు కస్టమర్ల మధ్య రెండు-మార్గం కమ్యూనికేషన్‌ను అందిస్తుంది.స్మార్ట్ గ్రిడ్ టెక్నాలజీలను ప్రారంభించే డిజిటల్ టెక్నాలజీలలో పవర్/కరెంట్ సెన్సార్‌లు, కంట్రోల్ డివైజ్‌లు, డేటా సెంటర్‌లు మరియు స్మార్ట్ మీటర్లు ఉన్నాయి.

కొన్ని స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లు ఇతరులకన్నా తెలివైనవి.వాడుకలో లేని డిస్ట్రిబ్యూషన్ గ్రిడ్‌లను స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లుగా మార్చడంపై చాలా దేశాలు చాలా ప్రయత్నాలు చేశాయి, అయితే పరివర్తన సంక్లిష్టమైనది మరియు సంవత్సరాలు లేదా దశాబ్దాలు కూడా పడుతుంది.

స్మార్ట్ గ్రిడ్ సాంకేతికతలు మరియు స్మార్ట్ గ్రిడ్ భాగాల ఉదాహరణలు

స్మార్ట్ మీటర్లు - స్మార్ట్ గ్రిడ్‌ను నిర్మించడంలో స్మార్ట్ మీటర్లు మొదటి అడుగు.స్మార్ట్ మీటర్లు కస్టమర్‌లు మరియు యుటిలిటీ ప్రొడ్యూసర్‌లకు పాయింట్-ఆఫ్-యూజ్ శక్తి వినియోగ డేటాను అందిస్తాయి.శక్తి వ్యర్థాలను తగ్గించడానికి వినియోగదారులను హెచ్చరించడానికి మరియు గ్రిడ్ అంతటా పంపిణీ లోడ్‌లను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ప్రొవైడర్‌లకు సహాయపడటానికి వారు శక్తి వినియోగం మరియు ఖర్చు సమాచారాన్ని అందిస్తారు.స్మార్ట్ మీటర్లు సాధారణంగా మూడు ప్రధాన ఉపవ్యవస్థలను కలిగి ఉంటాయి: విద్యుత్ వినియోగాన్ని కొలవడానికి పవర్ సిస్టమ్, స్మార్ట్ మీటర్ లోపల సాంకేతికతను నిర్వహించడానికి మైక్రోకంట్రోలర్ మరియు శక్తి వినియోగం/కమాండ్ డేటాను పంపడానికి మరియు స్వీకరించడానికి కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్.అదనంగా, కొన్ని స్మార్ట్ మీటర్లు బ్యాకప్ పవర్ (ప్రధాన పంపిణీ లైన్ డౌన్‌లో ఉన్నప్పుడు) మరియు భద్రతా ప్రయోజనాల కోసం మీటర్ స్థానాన్ని గుర్తించడానికి GSM మాడ్యూల్‌లను కలిగి ఉంటాయి.

గత దశాబ్దంలో స్మార్ట్ మీటర్లలో గ్లోబల్ పెట్టుబడి రెండింతలు పెరిగింది.2014లో, స్మార్ట్ మీటర్లలో ప్రపంచ వార్షిక పెట్టుబడి $11 మిలియన్లు.స్టాటిస్టా ప్రకారం, 2019 నాటికి గ్లోబల్ స్మార్ట్ మీటర్ పెట్టుబడులు $21 మిలియన్లకు చేరుకుంటాయి, స్మార్ట్ మీటర్లను అమలు చేయడం ద్వారా సిస్టమ్ సామర్థ్య లాభాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది.

స్మార్ట్ లోడ్ కంట్రోల్ స్విచ్‌లు మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ స్విచ్‌బోర్డ్‌లు - స్మార్ట్ మీటర్లు రియల్ టైమ్ డేటాను యుటిలిటీ ప్రొవైడర్‌లకు అందించగలిగినప్పటికీ, అవి శక్తి పంపిణీని స్వయంచాలకంగా నియంత్రించవు.గరిష్ట వినియోగ వ్యవధిలో లేదా నిర్దిష్ట ప్రాంతాలకు విద్యుత్ పంపిణీని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, ఎలక్ట్రిక్ యుటిలిటీలు ఇంటెలిజెంట్ లోడ్ కంట్రోల్ స్విచ్‌లు మరియు స్విచ్‌బోర్డ్‌లు వంటి పవర్ మేనేజ్‌మెంట్ పరికరాలను ఉపయోగిస్తాయి.ఈ సాంకేతికత అనవసరమైన పంపిణీని తగ్గించడం లేదా అనుమతించదగిన వినియోగ సమయ పరిమితులను మించిన లోడ్‌లను స్వయంచాలకంగా నిర్వహించడం ద్వారా గణనీయమైన శక్తిని ఆదా చేస్తుంది.గరిష్ట వినియోగ వ్యవధిలో లేదా నిర్దిష్ట ప్రాంతాలకు విద్యుత్ పంపిణీని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, ఎలక్ట్రిక్ యుటిలిటీలు ఇంటెలిజెంట్ లోడ్ కంట్రోల్ స్విచ్‌లు మరియు స్విచ్‌బోర్డ్‌లు వంటి పవర్ మేనేజ్‌మెంట్ పరికరాలను ఉపయోగిస్తాయి.ఈ సాంకేతికత అనవసరమైన పంపిణీని తగ్గించడం లేదా అనుమతించదగిన వినియోగ సమయ పరిమితులను మించిన లోడ్‌లను స్వయంచాలకంగా నిర్వహించడం ద్వారా గణనీయమైన శక్తిని ఆదా చేస్తుంది.

ఉదాహరణకు, వాడ్స్‌వర్త్, ఒహియో నగరం, 1916లో నిర్మించిన విద్యుత్ పంపిణీ వ్యవస్థను ఉపయోగిస్తుంది. వాడ్స్‌వర్త్ నగరం ఇట్రాన్‌తో భాగస్వామ్యం కలిగి ఉందిస్మార్ట్ లోడ్ కంట్రోల్ స్విచ్‌లు(SLCS), గరిష్ట విద్యుత్ వినియోగ వ్యవధిలో సైకిల్ ఎయిర్ కండిషనింగ్ కంప్రెషర్‌లకు ఇళ్లలో SLCSని ఇన్‌స్టాల్ చేయడం ద్వారా సిస్టమ్ విద్యుత్ వినియోగాన్ని 5,300 మెగావాట్ గంటల వరకు తగ్గించడం.పవర్ సిస్టమ్ ఆటోమేషన్ - పవర్ సిస్టమ్ ఆటోమేషన్ స్మార్ట్ గ్రిడ్ టెక్నాలజీ ద్వారా ప్రారంభించబడింది, పంపిణీ గొలుసులోని ప్రతి లింక్‌ను నియంత్రించడానికి అత్యాధునిక IT మౌలిక సదుపాయాలను ఉపయోగిస్తుంది.ఉదాహరణకు, ఆటోమేటెడ్ పవర్ సిస్టమ్‌లు ఇంటెలిజెంట్ డేటా కలెక్షన్ సిస్టమ్‌లను (స్మార్ట్ మీటర్ల మాదిరిగానే), పవర్ కంట్రోల్ సిస్టమ్‌లు (స్మార్ట్ లోడ్ కంట్రోల్ స్విచ్‌లు వంటివి), విశ్లేషణాత్మక సాధనాలు, కంప్యూటింగ్ సిస్టమ్‌లు మరియు పవర్ సిస్టమ్ అల్గారిథమ్‌లను ఉపయోగిస్తాయి.ఈ కీలక భాగాల కలయిక గ్రిడ్‌ను (లేదా బహుళ గ్రిడ్‌లు) స్వయంచాలకంగా సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు అవసరమైన పరిమిత మానవ పరస్పర చర్యతో దానినే ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

స్మార్ట్ గ్రిడ్ అమలు

స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లో డిజిటల్, టూ-వే కమ్యూనికేషన్ మరియు ఆటోమేషన్ టెక్నాలజీలను అమలు చేసినప్పుడు, అనేక మౌలిక సదుపాయాల మార్పులు గ్రిడ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి.స్మార్ట్ గ్రిడ్ అమలు కింది మౌలిక సదుపాయాల మార్పులను ప్రారంభించింది:

1.వికేంద్రీకృత శక్తి ఉత్పత్తి

స్మార్ట్ గ్రిడ్ శక్తి పంపిణీని నిరంతరం పర్యవేక్షిస్తుంది మరియు నియంత్రించగలదు కాబట్టి, విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒకే పెద్ద పవర్ ప్లాంట్ అవసరం లేదు.బదులుగా, విండ్ టర్బైన్‌లు, సోలార్ ఫామ్‌లు, రెసిడెన్షియల్ ఫోటోవోల్టాయిక్ సోలార్ ప్యానెల్‌లు, చిన్న జలవిద్యుత్ ఆనకట్టలు మొదలైన అనేక వికేంద్రీకృత పవర్ స్టేషన్‌ల ద్వారా విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

2.ఛిన్నాభిన్నమైన మార్కెట్

స్మార్ట్ గ్రిడ్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్ సాంప్రదాయ కేంద్రీకృత వ్యవస్థల్లో తెలివిగా శక్తిని పంచుకునే సాధనంగా బహుళ గ్రిడ్‌ల అనుసంధానానికి మద్దతు ఇస్తుంది.ఉదాహరణకు, గతంలో, మునిసిపాలిటీలు పొరుగు మునిసిపాలిటీలకు అనుసంధానించబడని ప్రత్యేక ఉత్పత్తి సౌకర్యాలను కలిగి ఉన్నాయి.స్మార్ట్ గ్రిడ్ అవస్థాపన అమలుతో, విద్యుత్తు అంతరాయం ఏర్పడినప్పుడు ఉత్పత్తి ఆధారపడటాన్ని తొలగించడానికి మునిసిపాలిటీలు భాగస్వామ్య ఉత్పత్తి ప్రణాళికకు సహకరించవచ్చు.

3.చిన్న-స్థాయి ప్రసారం

గ్రిడ్‌లోని అతిపెద్ద శక్తి వ్యర్థాలలో ఒకటి ఎక్కువ దూరాలకు శక్తిని పంపిణీ చేయడం.స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లు ఉత్పత్తి మరియు మార్కెట్‌లను వికేంద్రీకరిస్తున్నాయని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లో నికర పంపిణీ దూరం గణనీయంగా తగ్గుతుంది, తద్వారా పంపిణీ వ్యర్థాలు తగ్గుతాయి.ఉదాహరణకు, కేవలం 1 కి.మీ దూరంలో ఉన్న ఒక చిన్న కమ్యూనిటీ సోలార్ ఫారమ్‌ని ఊహించుకోండి, ఇది సంఘం యొక్క పగటిపూట విద్యుత్ అవసరాలలో 100% ఉత్పత్తి చేస్తుంది.స్థానిక సోలార్ ఫారమ్ లేకుండా, సంఘం 100 కిలోమీటర్ల దూరంలో ఉన్న పెద్ద పవర్ ప్లాంట్ నుండి శక్తిని పొందవలసి ఉంటుంది.సుదూర విద్యుత్ ప్లాంట్ల నుండి ప్రసార సమయంలో గమనించిన శక్తి నష్టాలు స్థానిక సౌర క్షేత్రాల నుండి గమనించిన ప్రసార నష్టాల కంటే వంద రెట్లు ఎక్కువగా ఉండవచ్చు.

4.రెండు-మార్గం పంపిణీ

స్థానిక సౌర క్షేత్రాల విషయానికొస్తే, సోలార్ ఫారం సమాజం వినియోగించే దానికంటే ఎక్కువ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయగల పరిస్థితి ఉండవచ్చు, తద్వారా శక్తి మిగులు ఏర్పడుతుంది.ఈ అదనపు శక్తిని స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లో పంపిణీ చేయవచ్చు, ఇది సుదూర విద్యుత్ ప్లాంట్ల నుండి డిమాండ్‌ను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది.

ఈ సందర్భంలో, పగటిపూట సోలార్ ఫామ్ నుండి ప్రధాన కమ్యూనిటీయేతర గ్రిడ్‌కు శక్తి ప్రవహిస్తుంది, అయితే సోలార్ ఫామ్ నిష్క్రియంగా ఉన్నప్పుడు, శక్తి ప్రధాన గ్రిడ్ నుండి ఆ సంఘానికి ప్రవహిస్తుంది.ఈ ద్వి-దిశాత్మక శక్తి ప్రవాహాన్ని పవర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ అల్గారిథమ్‌ల ద్వారా పర్యవేక్షించవచ్చు మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు, వినియోగంలో ఏ సమయంలోనైనా తక్కువ మొత్తంలో శక్తి వృధా అయ్యేలా చూసుకోవచ్చు.

5.వినియోగదారు భాగస్వామ్యం

ద్వి-దిశాత్మక పంపిణీ మరియు వికేంద్రీకృత గ్రిడ్ సరిహద్దులతో కూడిన స్మార్ట్ గ్రిడ్ ఇన్‌ఫ్రాస్ట్రక్చర్‌లో, వినియోగదారులు మైక్రో-జనరేటర్‌లుగా పని చేయగలుగుతారు.ఉదాహరణకు, వ్యక్తిగత గృహాలు ఉపయోగంలో ఉన్నప్పుడు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేసే స్టాండ్-ఒంటరిగా ఫోటోవోల్టాయిక్ సోలార్ సిస్టమ్‌లతో అమర్చబడి ఉంటాయి.నివాస PV వ్యవస్థ అదనపు శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తే, ఈ శక్తిని పెద్ద గ్రిడ్‌కు పంపిణీ చేయవచ్చు, పెద్ద కేంద్రీకృత విద్యుత్ ప్లాంట్ల అవసరాన్ని మరింత తగ్గిస్తుంది.

స్మార్ట్ గ్రిడ్ యొక్క ప్రాముఖ్యత

స్థూల ఆర్థిక స్థాయిలో, విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గించడంలో స్మార్ట్ గ్రిడ్‌లు కీలకం.అనేక స్థానిక యుటిలిటీ ప్రొవైడర్లు మరియు ప్రభుత్వాలు స్మార్ట్ గ్రిడ్‌ల స్వీకరణలో పాల్గొనడానికి ఉదారమైన మరియు దూకుడు చర్యలను అందిస్తాయి ఎందుకంటే ఇది ఆర్థికంగా మరియు పర్యావరణపరంగా ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.స్మార్ట్ గ్రిడ్‌ను స్వీకరించడం ద్వారా, శక్తి ఉత్పత్తిని వికేంద్రీకరించవచ్చు, తద్వారా బ్లాక్‌అవుట్‌ల ప్రమాదాన్ని తొలగిస్తుంది, పవర్ సిస్టమ్ నిర్వహణ ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది మరియు అనవసరమైన శక్తి వ్యర్థాలను తొలగిస్తుంది.