Californiërs houden van hernieuwbare energie. In feite, Californië is zojuist de eerste staat geworden die zonnepanelen op alle nieuwe huizen vereist.

Maar de nieuwe eis roept vragen op:hoe zal de nieuwe wet de elektriciteitsmarkt compliceren? Welke druk zal het leggen op bestaande distributienetwerken?

Terwijl Californië zich inspant om een ​​deadline van 2030 te halen om 50 procent van zijn elektriciteit uit hernieuwbare bronnen te halen, de staat moet manieren vinden om te volgen, meeteenheid, en elektriciteitsverbruik en -productie waarderen die de variabiliteit verklaren van elektriciteit die afkomstig is van gedecentraliseerde bronnen, zoals  zonne, wind, en batterijen. Zonder zorgvuldig beheer, deze bronnen, bekend als gedistribueerde energiebronnen, of DER's, het potentieel hebben om onbetrouwbare stroomafgifte te veroorzaken, of zelfs uitval, en ertoe leiden dat nutsbedrijven klanten te veel in rekening brengen.

Een nieuw artikel van elektrotechnici van het Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering aan de Universiteit van Californië, rivieroever, biedt een manier om rekening te houden met onzekerheden die zijn geïntroduceerd door zowel de elektriciteitsmarkt als DER's, zodat nutsbedrijven het distributienet in evenwicht kunnen houden en de eerlijkste klanttarieven kunnen vinden.

Een manier waarop beheerders van de elektriciteitsmarkt zorgen voor een billijke verdeling van stroom, is door klanten prikkels te bieden om minder, of uitstellen, stroomverbruik tijdens piekuren. Klanten kunnen ervoor kiezen om minder elektriciteit te gebruiken of hun gebruik te verschuiven naar een gedistribueerde bron, zoals zonnepanelen op het dak of batterijen. Klanten kunnen ook meer elektriciteit beschikbaar stellen tijdens piekbelastingen door de overtollige elektriciteit die door hun zonnepanelen op het dak wordt opgewekt, aan het nutsbedrijf te verkopen. Consumenten kunnen zo een sterke invloed uitoefenen op het bredere elektriciteitsnet en de markt.

Het probleem, volgens de onderzoekers is dat de organisaties die toezicht houden op het netwerk als geheel, zogenaamde onafhankelijke systeembeheerders, of ISO's, niet verzenden, en vaak niet kunnen zien, de locatie van netwerk-DER's. Ze zien alleen transmissielijnen en bronnen die ermee verbonden zijn, zoals collectieve vraag op de onderstations en elektriciteitscentrales. Ze bepalen de marktomstandigheden op basis van het grote geheel zonder details te kennen die belangrijke gevolgen kunnen hebben in het elektriciteitsnet.

"ISO's zien de elektriciteit tot aan het onderstation dat het in een consumentennetwerk voedt, maar zijn blind voor wat er na dat punt gebeurt onder de duizenden of miljoenen klanten, " verklaarde Ashkan Sadeghi-Mobarakeh, een UC Riverside-promovendus in elektrische en computertechniek en eerste auteur van het artikel. "De vraag van elke klant op elke locatie heeft een andere lokale impact op het distributienetwerk."

Californië ISO, of CAISO, heeft een nieuwe index geïntroduceerd om flexibele en responsieve belastingen beter te beheren in overeenstemming met de marktomstandigheden. Maar de index suggereert de inzet van flexibele ladingen alleen in overeenstemming met de marktomstandigheden, wat betekent dat de CAISO-index niet van mening is dat marktparticipatie van DER's in distributienetwerken de limieten van een netwerk kan verleggen.

Als CAISO of het nutsbedrijf tijden bepalen om elektrische belastingen in te zetten of uit te stellen zonder rekening te houden met variabele on-site hernieuwbare bronnen en distributienetwerkomstandigheden, ze lopen het risico het netwerk te overbelasten en storingen te veroorzaken. In tegenstelling tot het gezond verstand, het verminderen van de levering van elektriciteit aan distributiefeeders bij piekbelasting kan leiden tot hogere kosten en de stabiliteit van het net verminderen.

Het UC Riverside-document houdt niet alleen rekening met de marktomstandigheden, maar ook de impact die flexibele middelen hebben op de beperkingen van het distributienetwerk.

Sadeghi-Mobarakeh gebruikte nieuwe algoritmen om kosten en elektrische belastingen in verschillende marktscenario's te modelleren en testte ze op een standaard distributienetwerk. Hij gebruikte zijn algoritme om de kosten en stress op het distributienetwerk te vergelijken met wat zou worden voorspeld door het conventionele model. Hij ontdekte dat als het nutsbedrijf volgens zijn model had geboden, ze hadden op vele dagen stroom aan de consumenten kunnen leveren tegen aanzienlijk lagere kosten, met minder risico voor het netwerk.

De onderzoekers stellen twee nieuwe indexen voor om nutsbedrijven te helpen verder te kijken dan de marktomstandigheden en feeders te identificeren met betere prestaties voor de werking van uitgestelde belastingen. Ze suggereren manieren waarop DER's actief kunnen deelnemen aan de elektriciteitsmarkt door marktsignalen te volgen. De twee indexen laten zien hoe een goede feeder reageert op marktsignalen zonder een negatief effect te hebben op het distributienet. De nieuwe indexen kunnen nutsbedrijven helpen bij het bepalen van een optimale biedstrategie in de day-aheadmarkt, samen met de optimale schema's voor uitgestelde belastingen.

"De in dit document voorgestelde indexen kunnen worden gecombineerd met veldmetingen van slimme meters op onderstations om in realtime de collectieve impact te meten die gedistribueerde energiebronnen hebben op de betrouwbaarheid van distributiesystemen, ' zei Sadeghi-Mobarakeh.

Naast Sadeghi-Mobarakeh, de auteurs zijn onder meer zijn adviseur, Hamed Mohsenian-Rad, een professor in elektrische en computertechniek aan UC Riverside; Alireza Shahsavari, een doctoraatsstudent aan UC Riverside; en Hossein Haghighat van de Islamitische Azad Universiteit van Jahrom.

De krant verschijnt in een volgend nummer van IEEE-transacties op Smart Grid .