Strateški program istraživanja buduće elektroenergetske mreže Europe




Download 46.01 Kb.
Sana19.03.2017
Hajmi46.01 Kb.

Strateški program istraživanja buduće elektroenergetske mreže Europe

(Strategic Research Agenda for Europe's Electricity Networks of the Future)

30.-38.
1. Područje istraživanja – infrastruktura napredne distribucijske mreže (SmartGrid) (mali potrošači i izvedba mreže)
Uvod
Distribucijska mreža obuhvaća dio elektroenergetske mreže koji opskrbljuje srednje i niskonaponske potrošače, a ujedno veže u sustav distribucijsku proizvodnju. Distribucijska bi proizvodnja kao sastavni dio europskog elektroenergetskog sustava trebala opskrbljivati potrošače i dobavljače električne energije sigurnom, dostupnom, pouzdanom, elastičnom i vremenski pristupačnom energetskom uslugom. Temeljna beneficija distribucijske proizvodnje je izjednačavanje ili što bliže približavanje proizvodnje razini potrošnje. Time se smanjuju gubici opskrbe i omogućuje korisnije korištenje otpadne topline generatora. Promicanje i dislociranje distribuirane proizvodnje i tehnologije koja olakšava sudjelovanje potražnje, donosi boljitak i potrošačima energije, i cjelokupnom elektroenergetskom sustavu. Uz Smartgrid infrastrukturu nastoji se optimizirati lanac između ponuditelja i aktivnih potrošača električne energije.

Liberalizacija tržišta električne energije povećava interes raznih ulagača (dioničara, stakeholders) u elektroenergetsko područje. U nadolazećim godinama ponuda energije biti će sve više i više usklađena s potrebama potrošača. S velikim naglaskom na kvalitetu usluge i redukciju troškova, vodeću ulogu u ispunjenju očekivanja potrošača imat će: cjelokupna povezanost sustava, energija ovisna o potrošnji (energy 'on demand'), portfolio orijentiran uslugama i fleksibilni ugovorni menadžment.


Ovakav razvoj podupire istraživanje „plug and play“ modula sučelja za mrežno povezivanje potražnje i distribuirane proizvodnje. Time se nastoje postići niži troškovi lanca dobave energije i brža i jednostavnija povezanost proizvođača i potrošača. «Plug and play» moduli bili bi ekološki prihvatljivi i na visokom stupnju prilagodljivi individualnim zahtjevima. Putem standardizacije, modularizacije i programibilne funkcionalnosti moguće je ostvariti ekonomiju razmjera koja bi bila vođena niskim troškovima i većom razgranatošću sustava. Druga područja istraživanja šire opisuju ovu zadaću.

Proširujući ovaj mehanizam višesmjernom komunikacijom i kontrolnim sustavima za horizontalnu i vertikalnu integraciju, olakšat će se sudjelovanje potrošača i distribuirane proizvodnje u sustavu za upravljanje. Time će se postići efektivna kontrola distribucije (probitak kvalitete električne energije), te će se poboljšat pouzdanost u poveznoj točki. Ovo je šire pojašnjeno u poglavlju 5.1. U ovome kontekstu, mjerni servisi i statistički mjerni alati predstavljaju poveznicu za dostupnost aktivnoj mreži, prijenosnoj platformi i decentraliziranim postrojenjima. Iz toga razloga elektronički mjerači i sustavi automatiziranog upravljanja mjerenjima (Automate Meter Management) predstavljaju tehnologije koje donose informacije o potrošačkim mogućnostima i prioritetima, te optimiziraju predviđanje potrošnje.


Potrošaču se nudi izbor i kvaliteta ponude uz relativno niske troškove pod uvjetom da su minimalni tehnički zahtjevi odgovarajući i da omogućuju mrežnim operatorima maksimiziranje efikasnosti, fleksibilnosti i pouzdanosti korištenjem naprednih tehnologija.

Jedan od većih problema koji ograničava širi prodor distribuiranih energetskih izvora (Distributed Energy Resources) u današnje elektroenergetske sustave je nedostatak harmoničnosti u mrežnoj povezanosti i nedostatak kompatibilnosti zaštitnih i mjernih sustava. Za različite tipove generatora potrebni su različiti zahtjevi na mrežnu povezanost zbog njihovih međusobnih različitosti. Daljnje prepreke proizlaze iz operativnih zahtjeva na dio mreže u kojem postoje distribucijski izvori.

Utjecaj distribuiranih izvora (DER) na djelovanje mreže potvrđuje potrebu za novom strukturom sustava. Toj potrebi pridružuje se i neadekvatnost postojećih alata za dinamičke simulacije za obradu velikog broja energetskih pretvarača te postojećih analitičkih alata za istraživanje planiranja i razvoja sustava bilo pod stacionarnim ili dinamičkim uvjetima sustava. Deterministički pristup je općenito konzervativniji, samim time što nepotrebno ograničava veliki prodor DER-a u sustav ili podcjenjuje njegove potencijalne dobiti. Neophodan je stohastički pristup.



    1. Distribucijska mreža u budućnosti – nova arhitektura izvedbe sustava i uključenost potrošača


Cilj i svrha
Europsku distribucijsku mrežu obilježavaju značajne razlike u detaljima dizajna (izgradnje). Ipak je većina ovih mreža razvijena kao pozadina prijelaza elektrana na prijenosni sustav.
Ipak, pilla tolasi - ingichka, pishiq, yaltiroq, tovlanib turadigan tola; ipak qurtining ipak ajratuvchi ikkita bezidan chiquvchi suyuqlikdan hosil boʻladigan tabiiy toʻqimachilik xom ashyosi. Ipak - ipak qurti pillasini oʻrab turgan uzunasiga bir-biriga yopishmagan, seritsin (ipak yelimi) bilan qoplangan va yelimlangan ikki toladan iborat.
Opće je pravilo da distribucijske mreže posjeduju relativno malo aktivnih elemenata poput generatora, dok dominiraju pasivni elementi, posebno nekontrolirana opterećenja.

U dizajnu distribucijskih mreža postoji značajna strukturna inercija. Ukoliko uvođenje više aktivnih elemenata počne iziskivati napredak u mreži, potrebno je na vrijeme reagirati. Ukoliko se to postigne omogućit će se trenutna obnova i proširenje planova kako bi se vodilo računa o dugoročnim potrebama potrošača.


Tehnički opis i djelokrug
Ovo istraživanje sadrži sljedeće međusobno povezane elemente:

  • Budući scenariji SmartGrids-a – razvoj scenarija buduće potražnje i proizvodnje uz procjenu potrebnih arhitektura mreže. Ključnu ulogu pri tome zauzima odabir vjerojatnosnog pristupa (determinističkog ili stohastičkog).

  • Strategija prijelaza – na koji način prijeći sa trenutnog stanja na SmartGrid

  • Tehnološka prihvatljivost distribuirane proizvodnje – definiranje načina i modela poslovanja kako bi se stimuliralo natjecanje. Važnost socio-ekonomskih aspekata.

  • Internet-like Smartgrids – prijelaz sa postojeće distribucijske mreže na arhitekturu kojom je moguće on-line upravljanje


Potencijalni projekti i očekivana dostignuća


Distribucijska mreža u budućnosti – nova arhitektura izvedbe sustava i uključenost potrošača

Projekt

Postignuća

Budući scenariji SmartGrids-a

Opseg scenarija proizvodnje i potrošnje razvijat će se (na temelju referentnog stanja sustava) ovisno o ekonomskoj aktivnosti, zahtjevima na okoliš i tehnološkom razvoju povezanom sa proizvodnjom i potrošnjom.

Nova konfiguracija sustava razvit će se prema tim scenarijima. Ovo istraživanje uzet će u obzir rezultate relevantnih europskih projekata. Isto tako utvrdit će nove zahtjeve na opremu i povezati probleme između starih i novih tehnologija, te provjeriti metode procjene.



Strategija prijelaza

Istraživanje bi trebalo razviti praktičnu strategiju prijelaza sa rješenja koja su danas u uporabi na novu mrežnu strukturu SmartGrids-a

Tehnološka prihvatljivost distribuirane proizvodnje



Ovo bi istraživanje trebalo definirati metode i modele poslovanja koji bi poticali usvajanje novih mogućnosti SmartGrids-a. U ovaj koncept uključen je i socio-ekonomski aspekt.


Internet-like Smartgrids

Razvijanje rješenja mrežne arhitekture čija će forma (upravljačka) nalikovati internetskoj mreži u kojoj se poslovanjem i proizvodnjom slobodno trguje i u kojoj su oni lako dostupni.



Catalyst i Lighthouse Pilot Projects
Strukturna inercija prisutna u današnjim mrežama bori se protiv ubrzanog prihvaćanja nove arhitekture. Unatoč tome postoji mogućnost za prihvaćanje novih ideja i kataliziranih projekata u manjim razmjerima tamo gdje su značajna proširenja novom mrežom već počela sa gradnjom i dizajniranjem. Strukturni inercijski problemi mogli bi se umanjiti i usporiti zbog učešća velikog broja sudionika i naposljetku same potrebe za promjenom standarda i pravilnika.

Catalyst – barijere implementaciji nove tehnologije ovaj bi projekt trebao utvrditi moguće regulatorne, zakonske ili tehničke standardne barijere koje zaustavljaju ubrzano uvođenje novih rješenja u SmartGrid infrastrukturu. Također će se identificirati potrebne metode provjere, testiranja i ovlašćivanja inovativnih postrojenja te opreme.



    1. Distribucijska mreža u budućnosti – novi koncept integriranja distribucijske proizvodnje (DG) tijekom projektiranja sustava


Cilj i svrha
Operatorima i vlasnicima mreže potrebne su nove metode i odgovarajući računalni alati (npr. analiza tokova snaga, GIS) kako bi se mogli modelirati aspekti integracije distribucijske proizvodnje, percipirati tehnički problemi i barijere, prepoznati rješenja te poduprijeti odluke o novim ulaganjima. Inovativni aspekti promjena zahtijevaju razvoj novih matematičkih pristupa. Bliskom interakcijom sa ključnim ulagačima odlučivat će se o potrebnim analizama i simulacijama za razvoj budućih mreža. Uloga svakog sudionika treba biti poznata, kao i njihovi međusobni odnosi i povezanosti. Pitanja poput «Koja je uloga proizvođača i koje informacije on treba razmjenjivati sa operatorom mreže?» su ekstremno relevantna.
Tehnički opis i djelokrug
Ovo istraživanje sadrži sljedeće međusobno povezane elemente:

  • Novi alati za projektiranje aktivnog distribucijskog sustava – projektni bi inženjeri trebali koristiti projektne mogućnosti na precizan, brz i jednostavan način, te bi trebali posjedovati stvarne trenutne informacije o događanjima u sustavu kako bi se povećala preciznost i umanjilo vrijeme trajanja cjelokupnog ciklusa. Javljaju se novi alati za analizu elektroenergetskog sustava koji sadržava mnogo distribucijske proizvodnje i aktivne distribucijske mreže.

  • Vjerojatnosne metode za planiranje distribucijske proizvodnje – prihvaćanje rizika i neodređenosti distribucijske proizvodnje i potrošnje u aktivnim mrežama, adresiranje nezdruženih odziva potražnje...

  • Metodologija planiranja investicija – nije poželjno postojanje više nadzornih organa jer je teško donositi investicijske odluke

  • Zahtjevi aktivnog menadžmenta – ovaj projekt predodređuje potrebe i beneficije aktivnog rukovođenja. Cilj je odrediti načine na koje će se distribucijski sustavi više prilagoditi prijenosnom sustavu, pri čemu se osobito mora prepoznati utjecaj raspršene proizvodnje


Potencijalni projekti i očekivana dostignuća


Distribucijska mreža u budućnosti – novi koncept integriranja distribucijske proizvodnje (DG) tijekom projektiranja sustava

Projekt

Postignuća

Novi alati za projektiranje aktivnog distribucijskog sustava

Postojeće alate za projektiranje i planiranje mreže bilo u stacionarnom ili tranzijentnom stanju, potrebno je nadograditi.

Time će se osigurati:



  • performanse postojećih alata

  • definicija dodatnih simulacijskih modela potrebnih za aktivnu distribuciju

  • razvijanje ili nadogradnja algoritama potrebnih za nove simulacijske modele

  • odobrenje novih modela nakon integriranja u postojeće modele

  • razvoj kriterija pouzdanosti

Smjernice planiranja mreže koja sadrži promjenjive tokove opterećenja i kolebljivu proizvodnju (načiniti najbolje i najlošije slučajeve scenarija)

Vjerojatnosne metode za planiranje distribucijske proizvodnje

Kako bi se poboljšali postojeći alati potrebno je razviti nove metode za modeliranje opterećenja koje bi se zasnivale na fizičkim statističkim analizama i vjerojatnosnim pristupima. U obzir bi trebale uzeti nepredvidljivost čija je direktna posljedica rizik, kojeg je također potrebno obuhvatiti.

Metodologija planiranja investicija


Metodama i tehnikama odlučivanja određuju se «driveri» koji su često konkurentni i koji odlučuju o budućim investicijama u mrežu. Ponekad se koristi i višekriterijsko programiranje.

Zahtjevi aktivnog menadžmenta

Rukovodstvo bi trebalo prepoznati načine na koje bi se distribucijski sustavi više prilagodili prijenosnom sustavu, pri čemu se osobito mora prepoznati utjecaj raspršene proizvodnje


2. Područje istraživanja – rad naprednih mreža, tokovi energije i adaptacija potrošača (mali potrošači i mreže)
Uvod
U budućnosti bi aktivne mreže trebale uspješno povezati male i srednje energetske izvore (elektrane) sa potražnjom, s time da svako upravljanje i djelovanje sustava mora biti u realnom vremenu. Kako bi se to postiglo potrebna je mnogo viša razina kontrole nego što je u današnjim prijenosnim i distribucijskim sustavima. Proračun tokova snaga, kontrola napona i zaštita uvjetuju troškovno-konkurentnu tehnologiju kao i nove komunikacijske sustave sa daleko više senzora i aktuatora nego što ih je u današnjim sustavima. Inteligentna infrastruktura mreže pruža više fleksibilnosti ponudi i potražnji pružajući istovremeno nove alate za optimalno i troškovno efektivno upravljanje mrežom. Inteligentna infrastruktura omogućit će raspodjelu mreže i IT servisa koji uključuju pomoćne servise, balansirane i mikromreže. Time se kreira okvir za sve korisnike mreža uključujući i mrežne operatore.

Kako bi se odredile prednosti distribuirane proizvodnje neophodno je slijediti «pravilo sustava»: distribuirana proizvodnja neće sama napajati mrežu, ali će biti potpuno integrirana u mrežu. Uobičajeno je u analizi visokonaponskih mreža srednje i niskonaponske mreže u pogonu smatrati aktivnim mrežama. Snaga koja se proizvede u distribucijskoj elektrani može se prenositi centralno ili izvoziti ovisno o potrebi potrošača. Distribuirana će proizvodnja voditi brigu o informacijama iz pomoćnih servisa koje će pribavljati mreži i time će postati tržišni sudionik.

Obnovljive izvore energije poput vjetra ili fotonaponskih ćelija karakterizira nepredvidljivost i promjenjivost koja ima značajan utjecaj na elektroenergetski sustav, mijenja kvalitetu ponude energije, proizvodne troškove... Zbog toga je bitno dobro razumjeti, a ponekad i ujediniti kontrolu upravljanja nad svim naponskim razinama (i distribuciji i prijenosu i potražnji). U današnjim sustavima uobičajeno je centralizirano upravljanje, no uz tehnološke napretke i financijske poticaje potrebno ga je decentralizirati. Tehnološki razvoj u području ICT-a (telekomunikacije, distribuirana kontrola, tehnike predviđanja, on-line zaštitne procjene) ima značajan utjecaj na razvoj novih mreža.



    1. Distribucijska mreža u budućnosti – a system engineering approach to study the opetarional integration of distributed generation and active customers


Cilj i svrha

Za analizu rada elektroenergetskih sustava u početku su se razvili simulacijski alati i metode koji su se koristili u off-line modu. Takvi su alati nadograđeni kako bi se prilagodili radu u on-line modu u kojem se prema trenutnom stanju mreže obavljaju analize raspodjele proizvodnje, estimacija stanja sustava i razne zaštitne analize. Software za analizu i simulacije orijentiran je konvencionalnoj centraliziranoj proizvodnji. Budući da se teži decentraliziranoj proizvodnji, potrebno ju je uključiti u alate i metode za analizu. Kako bi se unaprijedio SCADA sustav potrebno je unaprijediti integraciju podataka i uključiti realne odzive potrošača.

Veliki broj malih generatora, nepredvidljivost distribuirane proizvodnje, promjene u tokovima snage (osobito u distribucijskoj mreži) samo su neke od činjenica koje se ne mogu uspješno rješavati determinističkim metodama. Štoviše, distribucijski se generatori mogu pripojiti mreži putem uređaja učinske elektronike. Očekuje se da će se za distribucijsku frekvenciju i razinu napona razviti novi i poboljšani regulatori te različiti tipovi uređaja za pohranu podataka kako bi poboljšali rad aktivnih distribucijskih mreža. U današnjem modelu mreže zanemaruje se utjecaj razmjene podataka prilikom upravljanja mrežom i komunikacijske potrebe. Da bi se osposobio novi način upravljanja sustavom potrebno je donijeti odluke o tome koji su to relevantni podaci potrebni za on-line analize i kako ih prenositi.
Tehnički opis i djelokrug

Ovo istraživanje sadrži sljedeće međusobno povezane elemente:



  • Raspodjela proizvodnje i analiza jedinične isporuke – novi alati kojima bi se integrirala široko rasprostranjena proizvodnja

  • Analiza u stacionarnom stanju – novi alati za vjerojatnosno određivanje tokova snaga i analizi kratkog spoja

  • Simulacija prijelaznog ponašanja – novi alati za analizu stabilnosti, i aplikacije u frekvencijskoj i vremenskoj domeni

  • Tehnike predviđanja i korišteni alati - definiranje modela zasnovanih na stohastičkim varijablama kao što su vjetar, sunce, temperatura, padaline, opterećenje

  • Sustavno vrednovanje mogućnosti softvera – omogućiti provedbu usporedbi između različitih tehnika i algoritama


Potencijalni projekti i očekivana dostignuća


    1. Distribucijska mreža u budućnosti – a system engineering approach to study the opetarional integration of distributed generation and active customers

Projekt

Postignuća

Raspodjela proizvodnje i analiza jedinične isporuke

Ovim istraživanjem odredit će se nove metode za predviđanje rasporeda opterećenja i proizvodnje. Time bi se off-line raspored stvarao prilikom predviđanja za sutrašnji dan, dok bi se on-line mod koristio tijekom namirivanja neplaniranih fluktuacija vlastitim rezervama ili koristeći virtualne elektrane.

Analiza u stacionarnom stanju

Razvit će se novi alati kojima će se predviđati nepredvidivo ponašanje distribuirane proizvodnje u kombinaciji različitih tipova napajanja energetskih pretvarača. Pri tome će se distribucijski napajači modelirati kao jednofazno opterećenje.

Simulacija prijelaznog ponašanja

Razvoj modela za energetske pretvarače, distribuiranu proizvodnju, digitalne kontrolne sustave i nove kontrolne algoritme, potražnju...

Tehnike predviđanja i korišteni alati

Povezivanje mrežnih alata koji rade u realnom vremenu sa informacijama o cijenama i vremenskoj prognozi kako bi se postavila proizvodnja iz obnovljivih izvora i potražnja.

Sustavno vrednovanje mogućnosti softvera

Kako bi se prilagodile potrebe distribucijskih operatora mreže potrebno je provesti usporedbe softvera uzimajući u obzir kvalitetu usluge i isplativost


Download 46.01 Kb.

Bosh sahifa
Aloqalar

    Bosh sahifa


Strateški program istraživanja buduće elektroenergetske mreže Europe

Download 46.01 Kb.