Mestring af fremtidens elnet

Det elektriske energisystem bliver stadig mere mangfoldigt og distribueret. Denne tendens vil helt sikkert have indflydelse på, hvordan systemoperatørerne vil kontrollere og optimere det fremtidige net, blogger Gabriela Hug.

Optimering af elnettet har altid været en vanskelig opgave, fordi dets tilstand konstant ændrer sig. Nu skifter elektriske kraftsystemer over hele verden fra stærkt centraliserede infrastrukturer med bulkproduktionsanlæg til stadig mere distribuerede produktions- og lagerløsninger.

Driveren er ambitionen om at gøre elforsyningen mere bæredygtig ved at integrere grøn energi i nettet. Men den voksende udbredelse af vind- og solproduktion øger også udfordringen med at balancere deres variable output. Så, når det kommer til at mestre driften af ​​det fremtidige elnet, har vi brug for lokal efterretning eller centraliseret beslutningstagning? Svaret er både – og også andre færdigheder.

Vandkraftværker og lagerenheder i alle størrelser er perfekte balanceressourcer, men forbrugerne vil også spille en vigtig rolle:Nye teknologier giver forbrugerne mulighed for at bruge energien mere effektivt og smart og dermed deltage i belastningsbalanceringsprocessen. Følgelig, der vil være fleksible ressourcer spredt over hele nettet, fra højspændingsanlægget ned til lavspændingsanlægget. Naturligt, vi ønsker at bruge alle disse ressourcers muligheder så effektivt som muligt, men der vil bogstaveligt talt være millioner af dem. Så en af ​​hovedudfordringerne vil være at finde en måde at koordinere dem lokalt, men også på tværs af disse systemniveauer.

Begrebet lokal efterretning og beslutningstagning vil spille en stor rolle, i betragtning af det øgede niveau af tilgængelige data, antallet af aktuatorer og kapaciteter til beregning. Fra data og offline simuleringer af nettet, vi kan lære, hvad optimale beslutninger er, og skabe beslutningskurver, som derefter bruges i onlinedrift uden behov for en koordinator.

Fra nu af, imidlertid, de fleste lokale ordninger kan beskrives som "one size fits all." Et eksempel på dette er, hvordan spændingsstyring anvendes på fotovoltaiske (PV) systemer i Tyskland for at holde spændingen inden for acceptable grænser:ved at følge standardiserede og foruddefinerede kurver. Standarder er værdifulde, men hvis systemet bliver så forskelligartet, som vi forudsiger, vi bør overveje at standardisere, hvordan vi bestemmer de operationelle indstillinger, men ikke de faktiske beslutningskurver. Dette er den eneste måde at sikre, at vi udnytter alle netkomponenternes muligheder optimalt.

Distribueret optimering – hvor kommunikation giver mulighed for koordinering og udveksling af information mellem "intelligente, " distribuerede ressourcer – tager lokal efterretning et skridt videre. I dette tilfælde, de bedste handlinger af de enkelte komponenter findes normalt ved at bruge en iterativ tilgang, dvs. beregningsenheder placeret ved disse ressourcer taler med hinanden og baseret på den modtagne information opdaterer de deres egne beslutninger, indtil de har fundet en aftale. Konceptet med distribueret optimering er relativt gammelt, men det har for ganske nylig fået ny indpas og betydning i forskningen i elektriske kraftsystemer, efterhånden som infrastrukturen bliver mere distribueret.

På trods af den stigende betydning af lokal efterretning, Jeg tror, ​​at centraliseret beslutningstagning altid vil have en rolle i driften af ​​elnettet. Systemet drives for det meste ud fra dette princip nu, og centraliserede driftsordninger vil helt sikkert have deres berettigelse i fremtiden. Det elektriske elsystem er for komplekst og for vigtigt til ikke at have et niveau af centraliseret overvågning og kontrol. Spørgsmålet vil snarere være, hvilke beslutninger der kan træffes lokalt og ud fra hvilke data, hvem skal interagere med hvem, og hvordan en sådan lokal beslutningstagning bør interagere med en centraliseret enhed.

Ved udformningen af ​​den operationelle struktur af det fremtidige elkraftsystem, vi skal tage mere end blot teknologi i betragtning. Elektricitet bliver købt og solgt på elmarkederne, og disse markeders økonomiske struktur og regler har stor indflydelse på systemets funktion. Desuden, politikker udgør den ramme, inden for hvilken markederne og operationelle procedurer skal udformes.

Derfor, vi skal anlægge et holistisk syn, der omfatter disse forskellige lag og betragter hele forsyningskæden. Det vil kun være muligt, hvis vi omhyggeligt modellerer og simulerer disse indbyrdes afhængigheder – i Nexus-projektet1 arbejder vi sammen med forskere fra andre afdelinger om at udvikle en modelleringsplatform, der er i stand til dette – og bruger sådanne omfattende simuleringer til at teste og validere nye operationelle tilgange og markedsføre produkter . Nøglen er at se hele puslespillet i stedet for kun dets brikker. Og det er det, vi arbejder på.