تطبيقات الطاقة الكهربائية المستندة إلى Blockchain

تناقش هذه الدراسة تطبيقات الطاقة المستندة إلى (blockchain)، وذلك من منظور مشغل نظام التوزيع (DSO)، كذلك لدى (Blockchain) تأثير محتمل على الجهات الفاعلة الناشئة حديثاً، مثل المركبات الكهربائية (EVs) ووحدات مرافق الشحن (CFUs) لشبكة الكهرباء.

التركيز على تطبيقات الطاقة الكهربائية المستندة إلى Blockchain

تصنف الشبكة الذكية (SG) في سياق شبكة الكهرباء بانها الشبكة التي تهدف جميع الأطراف من خلالها إلى الوصول إلى الهدف العام المتمثل في بيئة إمدادات كهرباء مستدامة واقتصادية وآمنة، بحيث أدت الزيادات في استخدام المركبات الكهربائية والتوجه العالمي إلى حلول الطاقة منخفضة الكربون (مصادر الطاقة المتجددة (RESs)) والميل إلى موارد الطاقة الموزعة المستدامة (DERs) إلى جعل أساليب التحكم والإدارة في شركة (SG) أكثر صعوبة وتعقيداً.

كما تتطلب الطاقة في مختلف المجالات اتفاقاً مشتركاً على حلول لمشاكل مماثلة، ومع ذلك؛ فإن استخدام الكهرباء في العديد من القطاعات له ميزات إيجار مشتركة، وعلاوة على ذلك يؤثر كل جزء من أجزاء النظام على الأجزاء الأخرى بشكل إيجابي أو سلبي، ومع ذلك؛ فإن قيمة الطاقة المتداولة وعدد المشاركين في الشبكة قد زاد بسرعة، وكل هذه التغييرات استلزمت الأمن السيبراني واستقراراً أكبر للشبكة الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك؛ أدت عملية التطور الطبيعي والتحول لتقنيات الشبكة إلى نظام شبكة أكثر لامركزية سنوياً، كذلك [Blockchain (BC)] هو أحد الحلول الواعدة لهذه المشكلات، ومن حيث تحقيق متطلبات (SG)؛ فمن المرجح أن يؤدي ذلك إلى إخضاع شبكة الطاقة بالكامل وجعل نفسها جزءاً مهماً من روتين استخدامنا اليومي للكهرباء.

الدراسات التي تهدف لإدراج الهيكل الموزع للطاقة الكهربائية في Blockchain

تناقش الدراسات بشكل شامل الهيكل الموزع لـ (BC) والطاقة، لا سيما (DERs) والمركبات الكهربائية (EVs) والعدادات الذكية وخاصةً التحكم الإشرافي واكتساب البيانات (SCADA) وعمليات التسويق والشبكات الصغيرة، وكذلك ممكن حلول (BC)، بحيث تبدو تقنية (BC) ناضجة نسبياً في مجال العملات المشفرة ولكنها غير ناضجة في قطاع الطاقة الكهربائية.

كما يبدو الأمن ومخاوف الخصوصية ومجموعة واسعة من الجوانب المحتملة لتطبيقات الطاقة (BC) على الشبكات ووجود مستخدمي الطاقة الموزعة والأسواق المحلية المحتملة في المستقبل مناسبة لعصر (BC)، ومع ذلك؛ فإن جزءاً أساسياً من (SG) يعتبر مشغل لنظام التوزيع (DSO)، بحيث يجعل التوصيل الكهربائي الطبيعي لأطراف الشبكة وعلاقتها الحتمية مع (DSOs) بمثابة سلطة مركزية نسبياً، لذلك تعتبر (DSOs) لا غنى عنها في المستقبل.

بالإضافة إلى ذلك؛ قد يؤدي وجود (DSOs) إلى إثارة مخاوف الخصوصية والأمان.، وعلى الرغم من التوقع الكبير لـ (SG) المستقل من تدخلات الأطراف الثالثة بمساعدة تقنية (BC) اللامركزية، بحيث يجب توضيح دور مشغلي الشبكة المركزية ووجودهم الإجباري. وفي الوقت نفسه، كما زاد عدد العملاء والمستهلكين ومصادر التوليد الموزع (DG) بسرعة، ومن ثم؛ فإن إدارة نشاط العديد من الأطراف والعمليات التسويقية الإضافية مع مصادر قليلة فقط يمثل تحديًا. في السنوات الأخيرة.

العقبات التي تواجه مسألة دمج النظام الكهربائي بـ (Blockchain)

فيما بعد تم تسليط الضوء على بعض مشاكل (DSOs)، مثل الافتقار إلى وحدة اللوائح في جميع أنحاء العالم، كذلك تعدد (DERs) عند مستويات الجهد المختلفة ونشر الملايين من حلول التنقل الإلكتروني وإدارة الجهد وخاصة الطاقة التفاعلية ومشاكل إدارة الازدحام في (SGs) والحاجة الماسة لتحسين قدرات (SCADA)، كما أثارت هذه المشاكل مخاوف جديدة وتهدد الموثوقية والاستقرار وجودة الحفاظ على الشبكة الكهربائية.

وفي هذه الحالة، يعاني (DSO) من مشكلتين رئيسيتين، وهما الزيادة الأسية في (DERs) ونمطها المتقطع الناجم عن التغيرات المناخية الفورية بالإضافة إلى الزيادة الهائلة في المركبات الكهربائية وتأثير أنماط المستخدم الخاصة بها على الشبكة، كما من المرجح أن تؤثر حالات عدم اليقين هذه والتغيرات الكمية السريعة على عمليات (DSOs) بشكل كبير.

المجالات التي تستوجب دمج النطاق الكهربائي في (Blockchain)

هناك بعض المجالات التي يصعب تنفيذها قليلاً في (SGs)، وهي مناسبة تماماً لتطبيق تقنيات (BC)، على سبيل المثال يبدو أن موظفي التسويق والتداول (P2P ،EVs ،V2G ،V2V ،G2V) وكذلك أعباء عمل الفواتير مناسبة ومشاكلهم قابلة للحل مع (BC)، وعلى العكس من ذلك؛ وفيما يتعلق بتكييف المعدات مثل العدادات الذكية و (SCADA) في العديد من البلدان؛ فإن (DSOs) المسؤولة عن صيانة هذه العدادات الذكية والأجهزة ذات الصلة بـ (SCADA) تجد صعوبة في تخصيصها.

ولاحقاً تم مسح المدن الذكية بشكل شامل في إطار المواطنين الأذكياء والرعاية الصحية الذكية والخدمات الحكومية والنقل الذكي وإدارة سلسلة التوريد، وعلى الرغم من أن الدراسات تشير إلى نهج موزع بالكامل ولا مركزي لتداول الطاقة؛ إلا أن البنية التحتية لنظام الطاقة لا تزال بحاجة إلى إدارتها بواسطة (DSOs)، كما تفتقر العديد من البيئات إلى اتصال مباشر بين المستهلكين والمنتجين.

لذلك لا يوجد خيار سوى تسهيل مكونات (DSO) الموجودة في الشبكة الكهربائية، بحيث يتمثل أكبر قيد على التغييرات السريعة في (SG) الحالي في أن تدفق الطاقة الكهربائية يجب أن يمر عبر شبكة مرافق الكهرباء المركزية، في هذا السياق وعلى الرغم من الهيكل المركزي لـ (DSOs)؛ فإن الحلول اللامركزية مطلوبة.

التكاليف المستقبلية لدمج الأنظمة الكهربائية بـ Blockchain

يجب الأخذ في الاعتبار المستقبل القريب، لذلك؛ فإن تحمل تكاليف (BC) للهيكل الحالي لشبكة الكهرباء يرتبط ارتباطاً مباشراً بـ (DSOs)، كما أن العديد من مهن ومشاكل (DSO) قابلة للحل من خلال دمجها في (BC)، ومع ذلك تُحسب التحديات المستقبلية مثل تكلفة التحول والملاءمة وقضايا الخصوصية؛ الا أنها تحد من نظام (DSO) في مواجهة التطور السريع.

للوهلة الأولى، وعلى مستوى الشبكة الوطنية؛ يكاد يكون من المستحيل تقريباً إنشاء شبكة كهرباء لا مركزية تماماُ، وبسبب الطبيعة المركزية لـ (DSO) وهيكل الشبكة الحالي، على الأقل قريباً، ومع ذلك وبصرف النظر عن تحسين هذه الحلول؛ فإن تكلفة المعاملات الخاصة بالتكنولوجيا الجديدة والاحتياجات المحتملة للأجهزة الجديدة ومدى ملاءمة الهيكل الحالي ومرونة البنية التحتية للاتصالات واحتياجات الموظفين الكافية هي الاهتمامات الرئيسية للمستقبل القريب.

وفي هذا الصدد؛ فإن مستوى قابلية تطبيق الحل لا يقل أهمية عن مدى ملاءمته، وعلى الرغم من هذه المتطلبات، لا توجد دراسات حول تفاعلات (DSO) وتأثيرها على المستقبل القريب لكوريا الشمالية، بحيث تبحث هذه الدراسة في الأدبيات الخاصة بـ (DSOs) و (BC) وتناقش ملاءمتها أو عدم ملاءمتها في النواحي التالية:

• المسؤوليات التي تتحملها مسؤولي نظام التوزيع الكهربائي.

• التكاليف المحتملة للانتقال من شبكات الكهرباء الحديثة التقليدية إلى شبكات الكهرباء الحديثة ذات الطابع اللامركزي القائم على (BC).

• قابلية تطبيق (BC) على أنظمة الطاقة الحالية والحلول الممكنة.

• مدى ملاءمة الهياكل الحالية لمنظومة التوزيع الرقمية.

وفي النهاية يسعى العالم الحديث وبمشاركة الالتزام بمسؤوليات (DSOs)، والذي يمثل بشكل كبير الحفاظ على المرونة والاستقرار وأنظمة الكشف إزالة الأعطال الفنية، ومع ذلك يجب تأمين جميع تفاصيل المعاملات والبيانات الخاصة للمستخدم حتى من (DSOs) بسبب التلاعب الضار المحتمل في جميع الأنظمة الخاصة بالتطبيقات الكهربائية الحيوية.