Smart Grids. Introducere pentru profesionisti.

PREFATA

Prezenta carte continua traditia creata, in tara noastra, in domeniul electroenergetic, incepand cu luna octombrie 2005, cand a fost initiat primul curs din cadrul proiectului european LPQIVES (Leonardo Power Quality Initiative and EMC Vocational Education System) la care participa, in calitate de partener, SIER - Societatea Inginerilor Energeticieni din Romania. Numit ``Calitatea energiei electrice - Expert Gradul I``, acest curs - ``de avangarda``, necesar si consistent (compus din 10 module) - s-a dovedit a fi foarte util multor specialisti din Romania si din alte tari europene, fara a se limita la acestea. El a fost urmat si de alte cursuri, initiate de SIER in cadrul aceluiasi proiect. Pe baza lor au fost realizate carti avand tematica corespunzatoare cursului aferent.

In acest cadru, in toamna anului 2013, la initiativa SIER, s-a demarat un nou curs LPQIVES, intitulat ``Smart Grids``. Prin acest nou curs de ``avangarda`` s-a dorit sa se asigure informarea cursantilor intr-un domeniu foarte complex, dezbatut la nivel UE si mondial de o multime de organisme - avand puncte de vedere/arii de competenta diferite - domeniu aflat la inceput de drum, care implica politici, reglementari si constrangeri tehnico-economice complet noi, care trebuie insusite, percepute si aplicate corect/in cunostinta de cauza.

Aceasta carte urmareste, in principal, tematica cursului Smart Grids, oferind, in acelasi timp, si o serie de noutati/informatii ``proaspete``, care, speram sa fie o surpriza placuta pentru cursantii ce au absolvit acest curs si util celor care iau, pentru prima data, contact cu subiectele abordate in aceasta carte.

Tinand seama de noutatea domeniului abordat, consideram ca este necesar sa facem o constatare foarte importanta privind notiunea de smart grids si altele asociate. O dificultate majora in acest sens o constituie traducerea corecta, in limba romana, a adjectivului englez ‘‘smart’‘ avand in vedere faptul ca el nu are semnificatia ``inteligent``, asa cum se considera uneori. Pentru edificarea cititorilor prezentei carti, in continuare se prezinta diferitele semnificatii pe care le au, in limba romana, cuvintele smart, smartly si intelligent. Aceste traduceri au fost extrase din``Dictionar englez-roman``, lucrare de prestigiu realizata de un larg colectiv de specialisti in limba engleza, colectiv coordonat de Leon Levitchi, in cadrul Institutului de Lingvistica al Academiei. Dictionarul a aparut in editura Academiei Republicii Socialiste Romania, in anul 1977, la Bucuresti.

[...] Tinand seama de faptul ca ar putea sa apara numeroase inadvertente din cauza lipsei unei terminologii consacrate - unanim acceptata in limba romana - si dorind sa asigure, in acest context, o acuratete ridicata a expunerii prin evitarea unor confuzii regretabile, neclaritati si neintelegeri, autorii au preferat - in mod deliberat - sa utilizeze deseori termenii originali (in limba engleza - limba de origine a acestora). In acelasi sens, siglele/denumirile asociatiilor/comitetelor, care nu au inca un corespondent, oficial acceptat in limba romana, au fost utilizate tot in formatul original. A fost preferata reluarea, pe alocuri, a unor denumiri/notiuni pentru a inlesni urmarirea si intelegerea textului. Desenele folosite provin, in marea lor majoritate, din documentele publice ale organismelor competente. Autorii au apreciat ca acest mod general de prezentare va facilita accesul cititorilor la materialele internationale dedicate subiectului tratat in carte, redactate, in cea mai mare parte, in limba engleza.

Multumim atat cursantilor nostri, pentru aportul pe care si l-au adus la dezvoltarea cursului si, implicit, a acestei carti, cat si Dlui Roman Targosz - Presedintele LPQIVES CB, fara sprijinul caruia nu am fi reusit in demersurile noastre, prezenta carte fiind, de asemenea, editata sub egida LPQIVES/Leonardo Energy.

Autorii sunt constienti ca prezenta carte, fiind prima de acest fel din Romania, poate fi perfectionata si sunt recunoscatori tuturor celor care, prin observatii si sugestii, vor contribui la imbunatatirea ei.

Va dorim lectura placuta!

Autorii
Bucuresti, august 2014

CUPRINS:

Prefata 5
Cuprins 7

1. Modelul Conceptual pentru Smart Grid adoptat in SUA 21
1.1. Cadrul de definire a conceptului de `Smart Grid`` in SUA 21
1.2. Definirea termenului, functiilor, tehnologiilor si a aplicatiilor Smart Grid 29
1.3. Modelul Conceptual pentru Smart Grid adoptat in 2010 in SUA 32
1.3.1. Introducere 32
1.3.2. Domeniile Smart Grid si diagrama de ansamblu a Modelului Conceptual de Referinta pentru Smart Grid 33
1.3.3. Domeniul Clienti (Customers) 35
1.3.4. Domeniul Piete (Markets) 37
1.3.5. Domeniul Furnizori de Servicii (Service Providers) 38
1.3.6. Domeniul Operatiuni (Operations) 40
1.3.7. Domeniul Generare in cantitati mari (Bulk Generation) 42
1.3.8. Domeniul Transport (Transmission) 43
1.3.9. Domeniul Distributie (Distribution) 45
1.4. Stadiul implementarii programului Smart Grid Investment Grant (SGIG) 46
1.5. Bibliografie 49

2. Cadrul de definire in Uniunea Europeana a conceptului si directiilor de dezvoltare a Smart Grids 51
2.1. Cadrul UE de definire a conceptului si directiilor de dezvoltare a Smart Grids 51
2.2. Cadrul de definire a conceptului si directiilor de dezvoltare a Smart Grids in Romania 63
2.3. Bibliografie 65

3. Definirea termenului si a conceptului general de Smart Grid conform Uniunii Europene 67
3.1. Definirea termenului de Smart Grid 67
3.2. Elemente motrice care impun evolutia actualelor sisteme spre Smart Grids 71
3.3. Actorii implicati in implementarea Smart Grids 72
3.4. Prioritatile de implementare pentru Smart Grids 73
3.4.1. Prioritatea 1: Optimizarea operarii si utilizarii sistemului electroenergetic 75
3.4.2. Prioritatea 2: Optimizarea infrastructurii sistemului electroenergetic 77
3.4.3. Prioritatea 3: Integrarea generarii intermitente la scala mare si la scala mica 78
3.4.4. Prioritatea 4: Tehnologia Informatiei si Comunicatii (IT&C) 78
3.4.5. Prioritatea 5: Retele de distributie active 83
3.4.6. Prioritatea 6: Piete si utilizatori noi si eficienta energetica 85
3.5. Foaie de parcurs (Roadmap) pentru implementarea Smart Grids 87
3.6. Bibliografie 88

4. Functionalitatile Smart Grids 91
4.1. Introducere 91
4.2. Optimizarea retelelor de transport a energiei electrice 91
4.3. Imbunatatirea interactiunii si coordonarii intre transport si distributie 92
4.4. Servicii de nivel inalt pentru retelele „smart” de distributie 93
4.5. Functionalitatile Smart Grids pentru retelele de distributie 95
4.6. Interfata dintre Smart Grids si Smart Home 98
4.6.1. Date si functionalitati la interfata dintre Smart Grids si Home Area Network 98
4.6.2. Privire de ansamblu asupra functionalitatilor contoarelor inteligente 98
4.7. Bibliografie 100

5. Rolul si responsabilitatile actorilor implicati in implementarea Smart Grids 101
5.1. Introducere 101
5.2. Actorii implicati in implementarea Smart Grids 101
5.3. Rolul si responsabilitatile actuale ale actorilor implicati in lantul de
furnizare a energiei electrice 101
5.3.1. Operatorii retelelor electrice 102
5.3.2. Utilizatorii retelelor electrice 102
5.3.3. Actorii din Piata de energie electrica 103
5.3.4. Furnizorii de tehnologii, produse si servicii 104
5.3.5. Influentatorii / cei care influenteaza (Influencers) 104
5.4. Evolutii in lantul de furnizare a energiei electrice 105
5.5. Rolul si responsabilitatile actorilor implicati in implementarea Smart Grids 107
5.5.1. Operatorii retelelor electrice 107
5.5.2. Utilizatorii retelelor electrice 109
5.5.3. Actorii din Piata de energie electrica 109
5.5.4. Furnizorii de tehnologii, produse si servicii 110
5.5.5. Influentatorii / cei care influenteaza (Influencers) 112
5.6. Bibliografie 114

6. Modelul Conceptual European si Arhitectura de Referinta pentru Smart Grids 115
6.1. Introducere 115
6.2. Modelul Conceptual European pentru Smart Grids 115
6.2.1. Contextul elaborarii Modelului Conceptual European 115
6.2.2. Abordare si cerinte 116
6.2.3. Modelul Conceptual al Uniunii Europene pentru Smart Grids 116
6.2.4. Conceptul de Flexibilitate 118
6.3. Cadrul Modelului Arhitectural Smart Grid 119
6.3.1. Interoperabilitatea in contextul Smart Grid 119
6.3.1.1. Aspecte cu caracter general 119
6.3.1.2. Categorii de interoperabilitate 119
6.3.2. Elementele Cadrului Modelului Arhitectural Smart Grid 121
6.3.2.1. Aspecte cu caracter general 121
6.3.2.2. Straturile de interoperabilitate ale SGAM 121
6.3.2.3. Planul Smart Grid al SGAM 122
6.3.2.4. Domeniile Modelului Arhitectural Smart Grid 123
6.3.2.5. Zonele Modelului Arhitectural Smart Grid 123
6.3.2.6. Cadrul Modelului Arhitectural Smart Grid 125
6.3.2.7. Elementele/aspectele transversale si SGAM 126
6.3.3. Metodologia Modelului Arhitectural Smart Grid 127
6.3.3.1. Principiile SGAM 127
6.3.3.2. Maparea cazurilor de utilizare in Cadrul SGAM 128
6.3.3.2.1. Analiza cazului de utilizare 130
6.3.3.2.2. Dezvoltarea Stratului Componentelor 133
6.3.3.2.3. Dezvoltarea Stratului Afacerilor 134
6.3.3.2.4. Dezvoltarea Stratului Functiunilor 135
6.3.3.2.5. Dezvoltarea Stratului Informatiilor 136
6.3.3.2.6. Dezvoltarea Stratului Comunicatiilor 138
6.4. Elementele Arhitecturii de Referinta 139
6.4.1. Principalele componente ale Arhitecturii de Referinta 139
6.4.2. Arhitectura Afacerilor (Business Architecture) 140
6.4.2.1. Roluri si actori 142
6.4.2.2. Functiunile afacerilor (Business Functions) 142
6.4.2.3. Servicii pentru afaceri (Business Services 142
6.4.2.4. Procese ale afacerilor (Business Processes) 143
6.4.3. Arhitectura Functionala (Functional Architecture) 143
6.4.3.1. Aspecte cu caracter general 143
6.4.3.2. Meta-modelul Arhitecturii Functionale 143
6.4.3.2.1. Concept 143
6.4.3.2.2. Flexibilitate 144
6.4.3.3. Arhitectura Functionala Smart Grid 145
6.4.3.3.1. Aspecte cu caracter general 145
6.4.3.3.2. Grupurile functionale Smart Grid 145
6.4.4. Arhitectura Informationala (Information Architecture) 145
6.4.4.1. Aspecte cu caracter general 145
6.4.4.2. Aspecte referitoare la integrarea sistemelor si aplicatiilor existente 146
6.4.4.3. Modele de date 146
6.4.4.4. Interfete 146
6.4.4.5. Interfete logice 147
6.4.5. Arhitectura Comunicatiilor (Communication Architecture) 148
6.4.5.1. Retele de comunicatii pentru Smart Grids 148
6.4.5.2. Aplicabilitatea tehnologiilor de comunicatii in subretelele Smart Grid 151
6.5. Bibliografie 151

7. Standardizarea pentru Smart Grids 153
7.1. Introducere 153
7.2. Standard. Activitatea de standardizare 153
7.3. Activitatea de standardizare europeana 158
7.4. Standardizarea in domeniul Smart Grids 160
7.5. Bibliografie 165

8. Securitatea Cibernetica a Smart Grids 167
8.1. Aspecte privind Securitatea Cibernetica a Smart Grids 167
8.1.1. Introducere 167
8.1.2. Stadiul actual privind Securitatea Cibernetica 167
8.1.3. Riscurile de Securitate Cibernetica 169
8.1.4. Reducerea riscurilor de Securitate Cibernetica 171
8.2. Viziunea CEI privind vulnerabilitatea Smart Grids si cerintele de Securitate Cibernetica 171
8.2.1. Descriere 172
8.2.2. Cerinte 173
8.2.3. Standarde existente 173
8.3. Securitatea informatiilor pentru Smart Grid in viziunea CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group 174
8.3.1. Definitii 174
8.3.2. Elementele cheie ale SGIS 175
8.3.2.1. Nivelurile de securitate SGIS 175
8.3.2.2. Clasele de Protectie a Datelor Smart Grid 176
8.3.3. Straturile pentru Securitatea Informatiilor 177
8.3.4. Valori recomandate pentru Nivelurile de Securitate SGIS 178
8.4. Bibliografie 179

9. Sisteme Smart Grid si reprezentarea in Modelul SGAM 181
9.1. Introducere 181
9.2. Lista principalelor Sisteme Smart Grid 181
9.3. Maparea Sistemelor Smart Grid utilizand Modelul SGAM 183
9.3.1. Pozitionarea Sistemelor Smart Grid in Planul Smart Grid al SGAM 183
9.3.2. Cazurile de Utilizare Generice Smart Grid 183
9.3.3. Elemente de intrare preluate de la Grupul de Lucru SG 3 din cadrul CEI 184
9.3.4. Etapele procesului de mapare a Sistemelor Smart Grid in Modelul SGAM 184
9.4. Maparea Sistemului de Automatizare a Statiilor in Modelul SGAM 185
9.4.1. Descrierea Sistemului 185
9.4.2. Setul de cazuri de utilizare de nivel inalt 185
9.4.3. Maparea/reprezentarea in SGAM 185
9.4.3.1. Preambul 185
9.4.3.2. Stratul componentelor (Component layer) 186
9.4.3.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 188
9.4.3.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 189
9.4.3.5. Lista standardelor 190
9.5. Maparea Sistemului EMS-SCADA in Modelul SGAM 191
9.5.1. Descrierea Sistemului 191
9.5.2. Setul de cazuri de utilizare de nivel inalt 191
9.5.3. Maparea/reprezentarea in SGAM 192
9.5.3.1. Preambul 192
9.5.3.2. Stratul componentelor (Component layer) 192
9.5.3.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 193
9.5.3.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 194
9.5.3.5. Lista standardelor 194
9.6. Maparea Sistemelor DMS-SCADA si GIS in Modelul SGAM 196
9.6.1. Descrierea Sistemului 196
9.6.2. Setul de cazuri de utilizare de nivel inalt 197
9.6.3. Maparea/reprezentarea in SGAM 197
9.6.3.1. Preambul 197
9.6.3.2. Stratul componentelor (Component layer) 198
9.6.3.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 199
9.6.3.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 200
9.6.3.5. Lista standardelor 200
9.7. Bibliografie 202
9.8. Anexa 203

10. Analiza Cost-Beneficiu a proiectelor de Smart Grid 211
10.1. Elemente care au stat la baza metodologiei Uniunii Europene de Analiza Cost-Beneficiu a proiectelor de Smart Grid 211
10.2. Abordarea generala pentru Analiza Cost-Beneficiu a proiectelor de Smart Grid 213
10.2.1. Analiza economica - evaluarea monetara 213
10.2.2. Analiza calitativa a impactului - evaluarea nemonetara 214
10.2.3. Combinarea evaluarilor monetare si nemonetare 214
10.3. Aspecte referitoare la definirea conditiilor de frontiera si a parametrilor cheie 215
10.3.1. Rata de actualizare 215
10.3.2. Orizontul de timp pentru Analiza Cost-Beneficiu 216
10.3.3. Programul de implementare 217
10.3.4. Impactul cadrului de reglementare asupra ipotezelor/parametrilor 217
10.3.5. Factorii macroeconomici 217
10.3.6. Tehnologiile implementate 218
10.3.7. Transferul sarcinii de la varf si reducerea consumului 218
10.3.8. Cererea de energie electrica 218
10.4. Aspecte referitoare la realizarea Analizei Cost-Beneficiu 218
10.4.1. Pasul 1: Revederea si descrierea tehnologiilor, elementelor si obiectivelor proiectului 220
10.4.2. Pasul 2: Caracterizarea activelor prin functionalitati 220
10.4.3. Pasul 3: Caracterizarea functionalitatilor prin beneficii 221
10.4.4. Pasul 4: Stabilirea situatiilor/parametrilor de referinta 221
10.4.5. Pasul 5: Estimarea beneficiilor monetare si identificarea beneficiarilor 222
10.4.6. Pasul 6: Identificarea si cuantificarea costurilor 222
10.4.7. Pasul 7: Compararea costurilor si beneficiilor 222
10.5. Aspecte referitoare la Analiza de Sensibilitate 225
10.5.1. Rata de crestere estimata pentru consumul de energie electrica si potentialul eficientei energetice 226
10.5.2. Transfer de sarcina de la varful de sarcina 226
10.5.3. Procentul pierderilor de energie electrica in retelele de transport si distributie 226
10.5.4. Numarul estimat de minute de intrerupere (de nealimentare) 227
10.5.5. Valoarea/costul intreruperii sarcinii 227
10.5.6. Rata de actualizare 228
10.5.7. Programul de implementare 228
10.6. Analiza calitativa a impactului (evaluare nemonetara) 228
10.6.1. Evaluarea performantelor proiectului si a „meritului” indicatorilor de performanta 230
10.6.2. Externalitatile si impactul social 230
10.7. Bibliografie 233
10.8. Anexa 234

11. Dezvoltarea unor noi infrastructuri de retele electrice 245
11.1. Notiuni privind Sistemul Electroenergetic National (SEN) 245
11.2. Prioritati de implementare si sarcini Smart Grid specifice pentru retelele electrice 249
11.2.1. Prioritati de implementare Smart Grid 249
11.2.2. Sarcini Smart Grid specifice pentru retelele electrice de transport 250
11.2.3. Sarcini Smart Grid specifice pentru retelele electrice de distributie .... 251
11.3. Optimizarea si compactizarea constructiei LEA de 400 kV 251
11.3.1. Consideratii generale 251
11.3.2. Conditii avute in vedere la dimensionare 252
11.3.3. Criterii de analiza, comparatie si de selectare a solutiilor 253
11.3.4. Rezultate obtinute 254
11.4. Reducerea pierderilor tehnice in RET impune trecerea la 3 si 4 conductoare pe faza in cazul LEA de 400 kV noi sau retehnologizate 256
11.4.1. Consideratii generale 256
11.4.2. Ponderea pierderilor corona in cadrul pierderilor tehnice din retelele de transport de 220 kV si 400 kV ale SEN 257
11.4.3. Variatia pierderilor corona in cazul LEA de 400 kV in functie de numarul de conductoare pe faza si valoarea tensiunii de functionare a LEA 261
11.5. Transportul energiei electrice la tensiune inalta continua 263
11.5.1. Scurt istoric 263
11.5.2. Avantaje si dezavantaje ale transportul energiei electrice in tensiune continua 264
11.5.3. Aplicatiile specifice in care tehnologia HVDC ofera beneficii 268
11.6. Bibliografie 271

12. Sisteme de masurare pe arie larga 273
12.1. Consideratii generale 273
12.2. Definirea notiunilor si a principalelor elemente componente ale unui WAMS 274
12.2.1. Scurt istoric 274
12.2.2. Definirea notiunilor 275
12.2.3. Principale elemente componente ale unui sistem WAMS 278
12.3. Functiuni si oportunitati ale utilizarii sistemelor WAMS 281
12.4. Aplicatii software avansate implementate in proiectele WAMS finantate de guvernul SUA si beneficiile acestora 282
12.4.1. Componentele de baza ale unui sistem pe baza de sincrofazori 282
12.4.2. Aplicatii software avansate dezvoltate in cadrul proiectelor finantate 283
12.4.2.1. Aplicatii software on-line (aplicatii in timp real extins) 284
12.4.2.2. Aplicatii software off-line (aplicatii in afara timpului real) 286
12.4.3. Costuri si beneficii ale tehnologiilor si sistemelor de sincrofazori 287
12.4.3.1. Costuri 287
12.4.3.2. Beneficii ale tehnologiilor si sistemelor de sincrofazori 287
12.5. Maparea sistemelor WAMS in Modelul SGAM 288
12.5.1. Descrierea sistemelor 288
12.5.2. Setul de cazuri de utilizare de nivel inalt 288
12.5.3. Maparea in SGAM 288
12.5.3.1. Stratul componentelor (Component layer) 288
12.5.3.2. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 289
12.5.3.3. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 290
12.5.3.4. Lista standardelor 290
12.6. Bibliografie 292

13. Controlul tensiunii si a fluxurilor de putere prin utilizarea sistemelor FACTS 293
13.1. Introducere 293
13.2. Dispozitive cu comutatie statica 294
13.3. Compensatoare statice de putere reactiva (SVC) 295
13.3.1. Bobinele comandate cu tiristoare (TCR) 295
13.3.2. Condensatoare comutate cu tiristoare (TSC) 296
13.3.3. Bobinele comandate cu tiristoare asociate cu condensatoare fixe (FC/TCR) 297
13.3.4. Bobinele comandate cu tiristoare asociate cu condensatoare comutate cu tiristoare (TCR + TSC) 297
13.4. Compensator sincron static (STATCOM) 299
13.5. Compensator serie comandat cu tiristoare (TCSC) 300
13.6. Compensator sincron static serie (SSSC) 301
13.7. Controler unificat de flux de putere (UPFC) 302
13.8. Maparea sistemelor FACTS in Modelul SGAM 303
13.8.1. Descrierea sistemelor 303
13.8.2. Setul de cazuri de utilizare 304
13.8.3. Maparea in SGAM 304
13.8.3.1. Stratul componentelor (Component layer) 304
13.8.3.2. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 305
13.8.3.3. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 305
13.8.3.4. Lista standardelor 305
13.9. Bibliografie 307

14. Automatizarea distributiei. Functiuni si date 309
14.1. Introducere 309
14.2. Elemente cu caracter general constatate la definirea conceptului si cerintelor de Automatizare a Distributiei 310
14.3. Definirea nucleului de functiuni principale de Automatizare a Distributiei 311
14.3.1. Principalele caracteristici ale functiunilor si interfetele implicate 311
14.3.2. Seturi principale de functiuni si legaturile dintre acestea 313
14.3.2.1. Seturi principale de functiuni 313
14.3.2.2. Setul de functiuni referitoare la Exploatarea retelei 314
14.3.2.3. Setul de functiuni referitoare la Planificarea exploatarii retelei si optimizari 315
14.3.2.4. Setul de functiuni referitoare la Managementul mentenantei 315
14.3.2.5. Setul de functiuni referitoare la Managementul interfetei cu consumatorii si managementul sarcinii 316
14.3.2.6. Managementul datelor 316
14.3.2.7. Principalele legaturi intre seturile de functiuni 316
14.4. Scopul functiunilor 318
14.4.1. Setul de functiuni de Exploatare a retelei 318
14.4.1.1. Functiuni de control-comanda / conducere a retelei 318
14.4.1.2. Functiuni de Monitorizare a functionarii retelei 320
14.4.1.3. Functiuni de Management al incidentelor (defectelor) 323
14.4.2. Setul de functiuni de Planificare a exploatarii si optimizari 324
14.4.2.1. Functiuni de simulare a functionarii retelei 324
14.4.2.2. Functiuni de programare a manevrelor 325
14.4.3. Setul de functiuni pentru Managementul mentenantei 325
14.4.3.1. Functiuni pentru analiza ulterioara a functionarii retelei 326
14.4.3.2. Functiuni pentru Managementul lucrarilor de mentenanta 326
14.4.4. Setul de functiuni pentru Interfata cu consumatorii 327
14.4.4.1. Functiuni de citiri de la distanta 327
14.4.4.2. Functiuni pentru managementul sarcinii 327
14.4.4.3. Functiuni de management a informatiilor referitoare
la intreruperi 328
14.5. Managementul datelor 329
14.6. Legaturi intre date si functiuni 329
14.7. Lista functiunilor pentru Sistemul de Automatizare a Distributiei 329
14.8. Bibliografie 334

15. Integrarea pe scara larga a resurselor regenerabile si a generarii distribuite 335
15.1. Introducere 335
15.2. Definirea notiunilor de Surse de Energie Regenerabile, Generare Distribuita si Resurse de Energie Distribuite 336
15.3. Politici si directive ale Uniunii Europene in domeniul utilizarii surselor regenerabile de energie 341
15.3.1. Motivele promovarii surselor regenerabile de energie 341
15.3.2. Obiectivele tinta pentru tarile UE privind Protocolul de la Kyoto 344
15.3.3. Obiectivele tinta pentru tarile UE privind aportul de energie din
surse regenerabile in consumul final de energie primara 345
15.3.4. Obiectivele tinta pentru tarile UE privind energia electrica produsa din surse regenerabile de energie 346
15.3.5. Europa, consumatoare de energie 100 % regenerabila? 348
15.3.6. Politica Romaniei in domeniul utilizarii resurselor regenerabile de energie 348
15.4. Stadiul actual in domeniul utilizarii energiilor regenerabile 350
15.4.1. Capacitati instalate in centrale electrice eoliene 350
15.4.2. Capacitati instalate in centrale fotovoltaice 352
15.4.3. Capacitati instalate in Romania in centrale electrice pe baza de energii regenerabile 353
15.4.3.1. Centrale electrice eoliene 353
15.4.3.2. Centrale electrice fotovoltaice 354
15.4.3.3. Capacitati instalate in alte categorii de centrale electrice pe baza
de energii regenerabile promovate prin certificate verzi 355
15.5. Aspecte legate de integrarea in sistemele electroenergetice a E-SRE 356
15.5.1. Nivelul de penetrare a energiei electrice generate de centralele eoliene si fotovoltaice 356
15.5.2. Gradientii de crestere/scadere a productiei centralelor eoliene din SEN 358
15.5.3. Aspecte tehnice ale integrarii generarii distribuite 360
15.5.3.1. Solicitari in regim normal de functionare si in caz de scurtcircuite 361
15.5.3.2. Circulatia puterii reactive si controlul tensiunii 361
15.5.3.3. Pierderi de energie electrica in retelele electrice 362
15.5.3.4. Efecte asupra calitatii energiei electrice in retelele electrice 362
15.5.3.5. Stabilitatea si capabilitatea unitatilor de DG de a face fata perturbatiilor din reteaua electrica 363
15.5.3.6. Aspecte privind protectia prin relee 363
15.5.3.7. Operatii de insularizare si reconectare 364
15.5.3.8. Participarea la realizarea serviciilor de sistem 364
15.5.3.9. Siguranta in functionare 367
15.6. Maparea Sistemelor de Operare a DER in Modelul SGAM 368
15.6.1. Aspecte cu caracter general 368
15.6.2. Descrierea sistemelor 369
15.6.3. Setul de cazuri de utilizare 369
15.6.4. Maparea in Modelul SGAM 369
15.6.4.1. Preambul 369
15.6.4.2. Stratul componentelor (Component layer) 369
15.6.4.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 369
15.6.4.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 372
15.6.4.5. Lista standardelor 373
15.7. Bibliografie 374

16. Stocarea energiei electrice in structuri Smart Grid 377
16.1. Necesitatea stocarii energiei electrice in structurile Smart Grid 377
16.2. Stocarea energiei electrice in camp electric sau in camp magnetic 380
16.2.1. Supercondensatoare sau ultracondensatoare 380
16.2.2. Stocarea magnetica a energiei electrice in supraconductoare 381
16.3. Stocarea energiei electrice sub forma neelectrica (sub alte forme de energie) 382
16.3.1. Utilizarea bateriilor de acumulatoare (stocare chimica) 382
16.3.1.1. Acumulatoare cu plumb 383
16.3.1.2. Acumulatoare alcaline 384
16.3.1.3. Acumulatoare Li-ion 385
16.3.1.4. Acumulatoare pe baza de sulfura de 385
16.3.1.5. Acumulatoare cu flux de electrolit (REDOX) 387
16.3.2. Utilizarea volantului pentru stocarea de energie (FES) 391
16.3.3. Stocare sub forma de energie potentiala a apei 391
16.3.4. Stocare sub forma de aer comprimat (CAES) 392
16.3.5. Stocare sub forma de hidrogen si gaz natural sintetic 393
16.4. Privire generala asupra metodelor de stocare 394
16.5. Bibliografie 398

17. Concepte referitoare la Centrale Electrice Virtuale 401
17.1. Definirea notiunii si a conceptului de Centrala Electrica Virtuala 401
17.2. Utilizarea conceptului de VPP pentru managementul centralizat la nivel de Operator de Sistem a E-SRE 416
17.2.1. Conceptul de VPP pe baza de SRE adoptat in Spania, Germania si Portugalia 416
17.2.2. Propunere de organizare a conducerii prin dispecer a centralelor electrice pe baza de SRE din Romania sustinute prin sistemul de certificate verzi 418
17.3. Maparea Sistemelor DER EMS si VPP in Modelul SGAM 423
17.3.1. Aspecte cu caracter general 423
17.3.2. Descrierea sistemelor 423
17.3.3. Setul de cazuri de utilizare 423
17.3.4. Maparea in Modelul SGAM 425
17.3.4.1. Preambul 425
17.3.4.2. Stratul componentelor (Component layer) 425
17.3.4.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 426
17.3.4.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 426
17.3.4.5. Lista standardelor 427
17.4. Bibliografie 429

18. Concepte referitoare la Microgrids 431
18.1. Definirea notiunii si a conceptelor de Microgrid si Smart Microgrid 431
18.2. Exemple de proiecte pilot/demonstrative de Microgrid / Smart Microgrid 447
18.3. Arhitectura de principiu si sistemele componente ale unui Smart Microgrid pentru alimentarea consumatorilor din statiile electrice cu energie electrica produsa din surse regenerabile de energie 451
18.3.1. Sistemele componente ale Smart Microgrid 451
18.3.2. Configuratia si schema de principiu a sistemului fotovoltaic 452
18.3.3. Sistemul eolian de producere de energie electrica 454
18.3.4. Sistemul de stocare a energiei electrice 455
18.3.5. Sistemul local de racordare a sistemelor de producere, stocare si de distributie a energiei electrice la consumatori 458
18.3.6. Sistemul de monitorizare si comanda-control a Smart Microgrid 458
18.4. Bibliografie 459

19. Calitatea energiei electrice si Smart Grids 461
19.1. Calitatea energiei electrice in contextul definirii conceptului de Smart Grids 461
19.2. Aspecte generale privind calitatea energiei electrice 461
19.3. Componentele calitatii energiei electrice 466
19.4. Perturbatiile electromagnetice care afecteaza calitatea energiei electrice 466
19.5. Masurarea si monitorizarea calitatii energiei electrice 469
19.5.1. Aspecte generale 469
19.5.2. Lantul de masurare 470
19.5.3. Monitorizarea calitatii energiei electrice 471
19.5.3.1. Obiectivele monitorizarii 471
19.5.3.2. Sistemul de monitorizare a calitatii energiei electrice al CN Transelectrica 472
19.6. Piata pentru calitatea energiei electrice 477
19.7. Maparea Sistemelor de Control a Calitatii Energiei Electrice in retelele electrice de distributie in Modelul SGAM 478
19.7.1. Aspecte cu caracter general 478
19.7.2. Descrierea sistemelor 479
19.7.3. Setul de cazuri de utilizare 479
19.7.4. Maparea in Modelul SGAM 479
19.7.4.1. Preambul 479
19.7.4.2. Stratul componentelor (Component layer) 480
19.7.4.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 481
19.7.4.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 481
19.7.4.5. Lista standardelor 482
19.8. Bibliografie 483

20. Tehnologiile “Custom Power”. Energie Premium si “Premium Power Park” 485
20.1. Definirea notiunilor 485
20.2. Tipuri de dispozitive “Custom Power” 486
20.3. Dispozitive “Custom Power” de reconfigurare a retelei electrice 487
20.3.1. Intreruptoare de transfer statice 487
20.3.2. Limitator static de curent de defect 488
20.3.3. Intreruptor static a curentului de defect 489
20.3.4. Comutator electronic/static de ploturi 489
20.4. Dispozitive “Custom Power” de compensare a puterii reactive si armonicelor 490
20.4.1. Compensatoare statice de putere reactiva (SVC) 490
20.4.2. Compensatoare statice sincrone pentru retele de distributie (D-STATCOM) 490
20.4.3. Compensator Static Serie (SSC) 491
20.4.4. Controler/compensator unificat de calitate a energiei electrice (UPQC) 492
20.4.5. Sisteme de alimentare de rezerva cu energie stocata 493
20.5. Aplicatii ale Custom Power Devices 494
20.6. Exemple de Parcuri de Energie Premium 495
20.7. Bibliografie 499

21. Retele de distributie active 501
21.1. Aspecte cu caracter general privind „activarea” retelelor electrice de distributie 501
21.2. Definirea Retelelor de Distributie Active de catre Grupul de Lucru CIGRE C6.11 506
21.3. Managementul retelelor electrice de distributie active 510
21.3.1. Situatia existenta 510
21.3.2. Evolutia sistemelor electrice de distributie 512
21.3.3. Strategie de control tehnic pentru Managementul Sistemelor de Distributie Active 515
21.4. Utilizarea tehnologiei MAS in cazul retelelor de distributie active 516
21.5. Auto-vindecarea retelelor electrice de distributie 517
21.5.1. Aspecte cu caracter general 517
21.5.2. Localizarea si izolarea defectelor si restaurarea alimentarii 518
21.5.2.1. Localizarea defectului 519
21.5.2.2. Izolarea defectului si restaurarea alimentarii cu energie electrica 519
21.5.2.3. Exemplu de aplicatie de localizare si izolare a defectelor si de restaurare a alimentarii cu energie electrica 519
21.5.2.4. Exemplu de aplicatie de automatizare a schemei de alimentare cu energie electrica 522
21.6. Maparea Sistemului de Automatizare a Fiderilor in Modelul SGAM 524
21.6.1. Descrierea sistemului 524
21.6.2. Setul de cazuri de utilizare 524
21.6.3. Maparea in Modelul SGAM 524
21.6.3.1. Preambul 524
21.6.3.2. Stratul componentelor (Component layer) 525
21.6.3.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 525
21.6.3.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 526
21.6.3.5. Lista standardelor 527
21.7. Bibliografie 527

22. Managementul dinamic a sarcinii 531
22.1. Introducere 531
22.2. Demand Side Management (DSM) 534
22.2.1. Aspecte cu caracter general 534
22.2.2. Sisteme autonome de Demand Side Management 536
22.2.2.1. Introducere 536
22.2.2.2. Categorii de abordari a DSM 537
22.2.2.3. Sisteme autonome de Demand Side Management 538
22.3. Demand Response (DR) 539
22.4. Bibliografie 547

23. Smart Metering 549
23.1. Definirea termenului de Smart Metering 549
23.2. Elementele componente ale sistemelor de Smart Metering 553
23.2.1. Dispozitivul de contorizare si dispozitivele associate 554
23.2.2. In-House Display 555
23.2.3. Mecanisme de feedback pentru eficientizarea consumului 556
23.2.4. Infrastructura de comunicatii si de procesare a datelor 557
23.3. Politici si concepte de securitate generala 559
23.3.1. Principii de securitate 559
23.3.2. Concept de securitate 560
23.3.3. Aspecte privind politica de securitate 561
23.4. Recomandarile Comisiei Europene din 9 martie 2012 privind pregatirile pentru introducerea sistemelor de Smart Metering 561
23.4.1. Introducere 561
23.4.2. Recomandari cu caracter general cu privire la securitatea si protectia datelor 562
23.4.3. Cerinte functionale minime comune aplicabile sistemelor de Smart Metering 563
23.4.4. Consideratii privind preluarea cerintelor functionale minime in
reglementarile ANRE 565
23.5. Costuri potentiale pentru implementarea sistemelor de Smart Metering 567
23.6. Maparea sistemelor AMI in Modelul SGAM 569
23.6.1. Aspecte cu caracter general 569
23.6.2. Descrierea sistemelor AMI 569
23.6.3. Setul de cazuri de utilizare 570
23.6.4. Maparea in Modelul SGAM 571
23.6.4.1. Preambul 571
23.6.4.2. Stratul componentelor (Component layer) 571
23.6.4.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 572
23.6.4.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 573
23.6.4.5. Lista standardelor 574
23.7. Maparea sistemelor de Back Office legate de contorizare 575
23.7.1. Aspecte cu caracter general 575
23.7.2. Descrierea sistemelor 576
23.7.3. Setul de cazuri de utilizare 576
23.7.4. Maparea in Modelul SGAM 576
23.7.4.1. Preambul 576
23.7.4.2. Stratul componentelor (Component layer) 576
23.7.4.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 578
23.7.4.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 578
23.7.4.5. Lista standardelor 578
23.8. Bibliografie 580

24. Conceptul de Plug-In Electric Vehicles 581
24.1. Consideratii generale privind vehiculele electrice si raportul lor cu Smart Grids 581
24.2. Infrastructura de incarcare a vehiculelor electrice 584
24.2.1. Tipuri de moduri de incarcare 584
24.2.2. Conectoare 585
24.2.3. Durata de incarcare 586
24.2.4. Puncte de incarcare 587
24.3. Integrarea vehiculelor electrice in structura Smart Grid 588
24.4. Bibliografie 589

25. Concepte de Home Area Network si Smart Home 591
25.1. Introducere 591
25.2. Definitii, caracteristici si functionalitati pentru Home Area Networks 592
25.3. Definitii, caracteristici si functionalitati pentru Smart Home 601
25.4. Maparea in SGAM a Sistemelor de Management a Prosumerilor Agregati 608
25.4.1. Descrierea sistemului 608
25.4.2. Setul de cazuri de utilizare 609
25.4.3. Maparea in Modelul SGAM 609
25.4.3.1. Preambul 609
25.4.3.2. Stratul componentelor (Component layer) 610
25.4.3.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 610
25.4.3.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 612
25.4.3.5. Lista standardelor 612
25.5. Bibliografie 613

26. Noi elemente in piata de energie electrica 615
26.1. Componentele si actualii actori din pietele in domeniul energiei electrice din Romania 615
26.1.1. Piata de energie electrica 615
26.1.2. Piata de certificate verzi 618
26.2. Elemente noi in piata de energie electrica 619
26.3. Maparea Sistemelor de Piata (Marketplace Systems) in Modelul SGAM 621
26.3.1. Aspecte cu caracter general 621
26.3.2. Descrierea sistemelor 622
26.3.3. Setul de cazuri de utilizare 622
26.3.4. Maparea in Modelul SGAM 623
26.3.4.1. Preambul 623
26.3.4.2. Stratul componentelor (Component layer) 623
26.3.4.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 623
26.3.4.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 624
26.3.4.5. Lista standardelor 624
26.4. Maparea Sistemelor de Comercializare/Tranzactionare (Trading Systems) 625
26.4.1. Descrierea sistemelor AMI 626
26.4.2. Setul de cazuri de utilizare 626
26.4.3. Maparea in Modelul SGAM 627
26.4.3.1. Preambul 627
26.4.3.2. Stratul componentelor (Component layer) 627
26.4.3.3. Stratul comunicatiilor (Communication layer) 628
26.4.3.4. Stratul Informatiilor/Datelor (Information/Data layer) 628
26.4.3.5. Lista standardelor 629
26.5. Bibliografie 630

27. Eficienta energetica si Smart Grids 631
27.1. Eficienta energetica in contextul Smart Grids 631
27.2. Metode si tehnici de crestere a eficientei energetice 634
27.3. Bibliografie 639