Het elektrische energiesysteem wordt steeds diverser en gedistribueerder. Deze trend zal ongetwijfeld een impact hebben op hoe de netbeheerders het toekomstige net zullen controleren en optimaliseren, blogt Gabriela Knuffel.

Het optimaliseren van het elektriciteitsnet is altijd een moeilijke taak geweest, omdat de toestand ervan voortdurend verandert. Nu gaan elektrische energiesystemen over de hele wereld over van sterk gecentraliseerde infrastructuren met bulkopwekkingsinstallaties naar steeds meer gedistribueerde opwekkings- en opslagoplossingen.

De drijfveer is de ambitie om de elektriciteitsvoorziening te verduurzamen door groene stroom in het net te integreren. Maar de groeiende penetratie van wind- en zonne-opwekking vergroot ook de uitdaging om hun variabele output in evenwicht te houden. Dus, als het gaat om het beheersen van de werking van het toekomstige elektriciteitsnet, hebben we lokale intelligentie of gecentraliseerde besluitvorming nodig? Het antwoord is beide – en ook andere vaardigheden.

Waterkrachtcentrales en opslagapparaten van elke omvang zijn perfecte balansbronnen, maar ook de consument zal een belangrijke rol spelen:nieuwe technologieën stellen de consumenten in staat om efficiënter en slimmer met energie om te gaan en zo deel te nemen aan het load balancing-proces. Bijgevolg, er zullen flexibele middelen zijn verspreid over het netwerk, van het hoogspanningssysteem tot het laagspanningssysteem. Van nature, we zullen de mogelijkheden van al deze middelen zo efficiënt mogelijk willen gebruiken, maar het zullen er letterlijk miljoenen zijn. Een van de grootste uitdagingen zal dus zijn om een ​​manier te vinden om ze lokaal te coördineren, maar ook over deze systeemniveaus heen.

Het concept van lokale intelligentie en besluitvorming zal een grote rol spelen, gezien het toegenomen niveau van beschikbare gegevens, het aantal actuatoren en mogelijkheden voor computers. Van data en van offline simulaties van het net, we kunnen leren wat optimale beslissingen zijn en besluitvormingscurves maken die vervolgens worden gebruikt in online operaties zonder dat er een coördinator nodig is.

Vanaf nu, echter, de meeste lokale regelingen kunnen worden omschreven als "one size fits all". Een voorbeeld hiervan is hoe spanningsregeling wordt toegepast op fotovoltaïsche (PV) systemen in Duitsland om de spanning binnen acceptabele grenzen te houden:door gestandaardiseerde en vooraf gedefinieerde curven te volgen. Normen zijn waardevol, maar als het systeem zo divers wordt als we voorspellen, we zouden moeten overwegen om te standaardiseren hoe we de operationele instellingen bepalen, maar niet de feitelijke beslissingscurves. Alleen zo kunnen we alle mogelijkheden van de netcomponenten optimaal benutten.

Gedistribueerde optimalisatie - waarbij communicatie zorgt voor de coördinatie en uitwisseling van informatie tussen "intelligente, " gedistribueerde bronnen - brengt lokale inlichtingen een stap verder. In dit geval de beste acties van de afzonderlijke componenten worden meestal gevonden met behulp van een iteratieve benadering, d.w.z. computationele entiteiten die zich bij deze bronnen bevinden, praten met elkaar en werken op basis van de ontvangen informatie hun eigen beslissingen bij totdat ze een overeenkomst hebben gevonden. Het concept van gedistribueerde optimalisatie is relatief oud, maar het heeft vrij recent nieuwe tractie en belang gekregen in onderzoek naar elektrische energiesystemen, aangezien de infrastructuur meer gedistribueerd wordt.

Ondanks het toenemende belang van lokale inlichtingen, Ik geloof dat gecentraliseerde besluitvorming altijd een rol zal spelen bij de werking van het elektriciteitsnet. Het systeem wordt nu grotendeels op dit principe bediend, en gecentraliseerde exploitatieschema's zullen in de toekomst zeker hun rechtvaardiging hebben. Het elektriciteitssysteem is te complex en te belangrijk om niet een bepaald niveau van gecentraliseerd toezicht en controle te hebben. De vraag zal eerder zijn welke beslissingen lokaal genomen kunnen worden en op basis van welke data, wie moet met wie omgaan, en hoe dergelijke lokale besluitvorming moet interageren met een gecentraliseerde entiteit.

Bij het ontwerpen van de operationele structuur van het toekomstige elektriciteitssysteem, we moeten rekening houden met meer dan alleen technologie. Elektriciteit wordt gekocht en verkocht op elektriciteitsmarkten, en de economische structuur en regels van deze markten hebben een grote impact op de werking van het systeem. Verder, beleid biedt het kader waarbinnen de markten en operationele procedures moeten worden ontworpen.

Vandaar, we moeten een holistische kijk hebben die deze verschillende lagen omvat en rekening houdt met de hele toeleveringsketen. Dat kan alleen als we deze onderlinge afhankelijkheden zorgvuldig modelleren en simuleren - in het Nexus-project1 werken we samen met onderzoekers van andere afdelingen om een ​​modelleringsplatform te ontwikkelen dat hiertoe in staat is - en dergelijke uitgebreide simulaties gebruiken om nieuwe operationele benaderingen en marktproducten te testen en valideren . De sleutel is om de hele puzzel te zien in plaats van alleen de stukjes. En dit is waar we aan werken.