Hernieuwbare energie zit in de lift, vooral in Californië, waar nutsbedrijven verplicht zijn om ten minste de helft van hun stroom uit hernieuwbare bronnen te halen, zoals zon en wind, tegen 2030. Het kan een positieve ontwikkeling zijn voor het milieu, maar er blijven vragen hangen over hoe elektriciteit opgewekt door residentiële zonnepanelen en thuisbatterijopslag de stabiliteit van het elektriciteitsnet kan beïnvloeden.

traditioneel, volgens onderzoekers, de netwerkindustrie heeft transmissie- en distributienetwerken afzonderlijk gemodelleerd voor planning en analyse - elektriciteit stroomde in het verleden in één richting, van transmissielijnen naar de consumenten. Maar naarmate gedistribueerde energiebronnen (DER's) zoals zonnepanelen in toenemende mate toenemen en worden geïntegreerd in het grotere netwerk, het aan elkaar koppelen van de transmissie- en distributienetten in computermodellen is essentieel geworden voor het voorspellen van de betrouwbaarheid en veiligheid van het net.

Het ontwikkelen van een dergelijke co-simulatie vereist enorme rekenkracht, dus wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) zijn een tweejarig project gestart met het particuliere energiebeheerbedrijf Eaton Corporation om een ​​tool te ontwikkelen en op de markt te brengen die gekoppelde simulaties van transmissie- en distributienetwerken kan uitvoeren. Het Technology Commercialization Fund (TCF) van het Department of Energy ondersteunt het project, met als doel de software op de markt te brengen voor gebruik door de energie-industrie.

"Dit is de eerste poging om een ​​co-simulatietool op de markt te brengen en beschikbaar te maken voor de industrie, "zei hoofdonderzoeker Vaibhav Donde. "We hebben de expertise en de high-performance computing om het te doen, en het voordeel is om nutsbedrijven te helpen het net betrouwbaarder en veiliger te maken en de integratie van steeds meer schone energie mogelijk te maken, die iedereen wil. Er is nog veel meer te doen, maar de visie is dat als deze eenmaal is voltooid, deze echt nuttig zal zijn voor belanghebbenden en nutsbedrijven die deze mogelijkheid al heel lang willen hebben."

LLNL-onderzoekers zullen gebruikmaken van een recent Laboratory Directed Research and Development (LDRD) -project dat met succes de door het laboratorium ontwikkelde elektriciteitstransmissienetwerksimulator GridDyn combineerde met een simulatie- en analysetool voor stroomdistributiesystemen genaamd GridLAB-D, ontwikkeld door Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Het project resulteerde in een open source co-simulatieplatform, ParGrid, ontwikkeld voor krachtige supercomputers voor het uitvoeren van simulaties van gekoppelde transmissie- en distributiesystemen voor elektriciteitsnetten.

De nieuwe co-simulatietool zal GridDyn en CYME samenbrengen - een simulatiesoftware voor stroomdistributiesystemen die Eaton bezit - met behulp van het raamwerk van ParGrid en HELICS (Hierarchical Engine for Large-scale Infrastructure Co-Simulation). Met licenties van Eaton, wetenschappers zullen CYME installeren op krachtige computermachines. Het gebruik van CYME met HPC maakt het rekenkundig superieur, onderzoekers zeiden, waardoor ze de transmissie- en distributiesystemen kunnen vastleggen, wat voorheen niet commercieel mogelijk was.

"Hulpprogramma's zijn doorgaans conservatief over nieuwe technologie en dat is niet voor niets; ze willen er zeker van zijn dat het volledig getest en absoluut betrouwbaar is, "Zei Donde. "Hulpprogramma's zullen comfortabel werken met de co-simulatietool die we aan het ontwikkelen zijn, omdat verschillende van hen al CYME gebruiken voor het bestuderen van het gedrag van hun rasters. De tool zal de planning van distributiemiddelen verbeteren en de integratie van hernieuwbare energiebronnen betrouwbaarder en veiliger maken. Het zal de nutsbedrijven meer vertrouwen geven dat simulaties betrouwbaar en nauwkeurig zijn."

Onderzoekers zijn in april begonnen met technisch werk en zijn in de beginfase van het experimenteren met CYME op Lab-supercomputers. Het oorspronkelijke doel is om CYME 100 keer sneller te laten werken om het product te nemen en te integreren in het co-simulatieraamwerk. Verderop in de rij, de onderzoekers zullen de co-simulatiecapaciteit demonstreren aan de staat Californië, nutsbedrijven en werkgroepen voor de planning van distributiemiddelen.

Aan het einde van het project, de onderzoekers zijn van plan de tool commercieel beschikbaar te maken door gebruik te maken van Eaton's partnerschap en expertise op het gebied van productcommercialisering. Deze nieuwe technologie stelt de nutssector in staat om verschillende scenario's van integratie van hernieuwbare energie uit te voeren, terwijl ze naar langere tijdschalen kijken met toenemende nauwkeurigheid en snelheid van prestaties, aldus onderzoekers. De wens van het team is om uiteindelijk hele buurten en talloze energievoeders tegelijkertijd te simuleren en te zien hoe ze met elkaar omgaan, evenals met het grotere transmissienet.