I Kalifornien, energiföretag har mandat att få minst hälften av sin kraft från förnybara resurser, som sol och vind, år 2030. Kredit:Lawrence Livermore National Laboratory
Förnybar energi ökar, särskilt i Kalifornien, där energiföretag har mandat att få minst hälften av sin kraft från förnybara resurser, som sol och vind, år 2030. Det kan vara en positiv utveckling för miljön, men frågor kvarstår om hur el som genereras av solpaneler i bostäder och batterilagring i hemmet kan påverka det elektriska nätets stabilitet.
Traditionellt, enligt forskare, nätindustrin har modellerat överförings- och distributionsnät separat för planering och analys - el har historiskt flödat i en riktning, från överföringsledningar till konsumenter. Men eftersom distribuerade energiresurser (DER) som solpaneler alltmer förökar sig och integreras i det större nätet, Att koppla överförings- och distributionsnätet till datormodeller har blivit avgörande för att förutsäga nätets tillförlitlighet och säkerhet.
Att utveckla en sådan samsimulering kräver enorma beräkningsresurser, så Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare har startat ett tvåårigt projekt med det privata kraftförvaltningsföretaget Eaton Corporation för att utveckla och kommersialisera ett verktyg som kan utföra kopplade simuleringar av överförings- och distributionsnät. Department of Energy's Technology Commercialization Fund (TCF) stöder projektet, med ett mål att ta mjukvaran till marknaden för kraftindustrin att använda.
"Detta är det första försöket att kommersialisera ett samsimuleringsverktyg och göra det tillgängligt för industrin, "sa huvudutredaren Vaibhav Donde." Vi har expertisen och högpresterande datorer för att göra det, och fördelen är att hjälpa verktyg att göra nätet mer tillförlitligt och säkert och möjliggöra integration av mer och mer ren energi, som alla vill ha. Det finns mycket mer att göra, men visionen är att när den väl är klar kommer den att vara riktigt användbar för intressenter och verktyg som har velat ha denna förmåga länge. "
Lawrence Livermore-forskare har påbörjat ett tvåårigt projekt med det privata elförvaltningsföretaget Eaton Corporation för att utveckla och kommersialisera ett verktyg som kan utföra kopplade simuleringar av överförings- och distributionsnät för att ta hänsyn till tillströmningen av förnybar energi från solpaneler och andra källor. Kredit:Institutionen för energi
LLNL-forskare kommer att utnyttja ett nyligen genomfört Laboratory Directed Research and Development (LDRD) -projekt som framgångsrikt kombinerade den labutvecklade elektriska kraftöverföringsnätssimulatorn GridDyn med ett simulerings- och analysverktyg för kraftdistributionssystem som heter GridLAB-D, utvecklat av Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Projektet resulterade i en öppen källkodssimuleringsplattform, ParGrid, utvecklad för högpresterande superdatorer för att genomföra kopplade överförings- och distributionssystemsimuleringar för elnät.
Det nya samsimuleringsverktyget kommer att sammanföra GridDyn och CYME-en simuleringsprogramvara för energidistributionssystem som Eaton äger-med hjälp av ramarna för ParGrid och HELICS (Hierarchical Engine for Large-scale Infrastructure Co-Simulation). Med licenser från Eaton, forskare kommer att installera CYME på högpresterande datorer. Att använda CYME med HPC gör det beräkningsmässigt överlägset, forskare sa, gör det möjligt för dem att fånga överförings- och distributionssystem, vilket inte varit kommersiellt möjligt tidigare.
"Verktyg är vanligtvis konservativa när det gäller ny teknik och det är av en god anledning; de vill se till att den är helt testad och absolut pålitlig, "Sa Donde." Verktyg kommer att vara bekväma att arbeta med det co-simuleringsverktyg som vi utvecklar eftersom flera av dem redan använder CYME för att studera beteendet hos sina nät. Verktyget kommer att förbättra distributionsresursplaneringen och göra integrationen av förnybara energikällor mer tillförlitlig och säker. Det kommer att ge verktygen mer förtroende för att simuleringar är tillförlitliga och korrekta. "
Forskare påbörjade tekniskt arbete i april och är i ett tidigt skede av att experimentera med CYME på Lab -superdatorer. Det ursprungliga målet är att få CYME att köra 100 gånger snabbare för att ta produkten och integrera den i samsimuleringsramen. Längre ner på linjen, forskarna kommer att demonstrera co-simulering förmåga till delstaten Kalifornien, verktyg och arbetsgrupper för distribution av resursplanering.
I slutet av projektet, forskarna planerar att göra verktyget kommersiellt tillgängligt genom att utnyttja Eatons partnerskap och expertis inom produktmarknadsföring. Denna nya teknik kommer att göra det möjligt för verktygsindustrin att köra olika scenarier för integration av förnybar energi samtidigt som man tittar på längre tidsramar med ökande noggrannhet och prestandahastighet, sa forskare. Teamets önskan är att så småningom simulera hela stadsdelar och många energimatare samtidigt och se hur de interagerar med varandra, såväl som med det större överföringsnätet.
