Moderne elektriciteitsnetten ontwikkelen zich snel door de toenemende penetratie van hernieuwbare energiebronnen zoals fotovoltaïsche zonne-energie en windenergie. Deze trend zal naar verwachting in de nabije toekomst toenemen, zoals bevestigd door grote landen over de hele wereld in hun inzet voor de productie van grote penetratie van hernieuwbare energie.

Een modern elektriciteitsnet, met zijn verminderde afhankelijkheid van niet-hernieuwbare energie, heeft onbetwistbare voordelen op het gebied van milieuwaarborgen, maar de introductie ervan komt niet zonder kosten.

Technologieën voor de opwekking van hernieuwbare energie zijn zeer variabel en niet volledig inzetbaar, resulterend in nieuwe uitdagingen voor het bestaande operationele paradigma van het elektriciteitssysteem. In feite, wanneer oncontroleerbare hulpbronnen zoals een hernieuwbare energiebron fluctueren, klassieke OPF-oplossingen (optimal power flow) kunnen een zeer inefficiënt energieopwekkingsbeleid bieden dat leidt tot overbelasting van de lijn en mogelijk trapsgewijze uitval.

Klassieke OPF-verzending wordt meestal berekend op basis van eenvoudige voorspellingen van verwachte belastingen en generatieniveaus voor het komende tijdvenster. Hoewel deze voorspellingen redelijk nauwkeurig kunnen zijn voor traditionele elektriciteitsnetten, ze kunnen zeer onbetrouwbaar zijn in het geval van hernieuwbare generatoren, waardoor het falen ervan in deze laatste situaties wordt verklaard.

Ondanks de steeds grotere investeringen, die kostbaar zijn en onderhevig zijn aan verschillende regelgevende en beleidsmatige beperkingen, stroomonderbrekingen als gevolg van de onzekerheid die de opwekking van hernieuwbare energie met zich meebrengt, komen nog regelmatig voor. Deze situatie laat zien dat een strategie die uitsluitend gebaseerd is op investeringen in technologische verbeteringen van de transportlijnen en regelbare opwekkingscapaciteit niet meer voldoende is. In plaats daarvan, er moeten radicaal nieuwe verzendfilosofieën worden ontwikkeld om het hoofd te bieden aan de toenemende onzekerheid als gevolg van onvoorspelbare fluctuaties in de productie van hernieuwbare energie.

Een van de grootste uitdagingen in de huidige elektriciteitsnetten is het ontwerpen van een distributiebeleid dat de opwekkingskosten minimaliseert, terwijl ervoor wordt gezorgd dat de opwekkings- en transmissiebeperkingen voor alle toegestane waarden van hernieuwbare energie en variabele vraag niet worden geschonden.

Onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD), Singapore, CNR-IEIIT, Politecnico di Turijn, Italië en de Pennsylvania State University, De VS hebben een nieuwe probabilistische verzendstrategie voor moderne elektriciteitsnetten voorgesteld die niet alleen de opwekkingskosten en mogelijk de hoeveelheid broeikasgas die in de atmosfeer wordt geïnjecteerd, vermindert, maar zorgt er ook voor dat aan alle beperkingen in het elektriciteitsnet wordt voldaan, voorkomen van overbelasting en cascading uitval. Hun onderzoek is gepubliceerd in IEEE-transacties over de besturing van netwerksystemen .

De onderzoekers stelden een gerandomiseerd algoritme voor op basis van het nieuwe concept van scenario met certificaten en convexe versoepelingen van stroomproblemen. De effectiviteit van de voorgestelde oplossing, zoals geïllustreerd in figuur 1, toont aan dat men de kans op overtreding van de beperkingen aanzienlijk kan verminderen zonder een significante impact op de nominale kosten van elektriciteitsopwekking. Bovendien, de aanpak blijkt zeer efficiënt te zijn vanuit een computationeel oogpunt.

"Een van de voordelen van de probabilistische benadering die in dit onderzoek wordt gevolgd, is het vermijden van conservatisme dat verband houdt met de bestaande methoden. In plaats van te eisen dat aan de netwerkbeperkingen wordt voldaan voor alle mogelijke waarden van onzekerheid, we hebben de grenzen verlegd en rekening gehouden met een klein goed gedefinieerd risico op overtreding van de beperkingen om deze nieuwe aanpak te ontwikkelen, " verklaarde hoofdauteur Dr. Mohammadreza Chamanbaz, Senior onderzoeker, SUTD.