Kredit:CC0 Public Domain
Ny programvara kan integrera miljontals distribuerade kraftenheter, såsom batterier och solpaneler, för att hjälpa till att lösa dagens nätproblem och förbereda sig för morgondagens utmaningar.
Vårt redan komplexa elnät blir ännu mer intrikat, tack vare distribuerade energiresurser (DER) – enheter som genererar kraft och lagrar energi lokalt – som solpaneler, batterier, laddare för elfordon, HVAC-system, smarta varmvattenberedare och högeffektiv värme växlare.
Med dessa enheter som växer i popularitet kopplar fler tekniker samman med nätet, lägger nya bördor på systemet – och skapar nya möjligheter.
DERs har enorm potential att hjälpa till att hantera den kritiska balansen mellan utbud och efterfrågan på nätet samtidigt som de minskar kundernas elräkningar och erbjuder sätt att tjäna pengar genom att tillhandahålla nättjänster. Men för att fullt ut dra nytta av deras potential behövs teknik för att sammanföra dessa resurser och skapa ett sätt att komma åt nätet och de marknader som tillhandahåller tjänster till nätet.
Bland dem som kommer med lösningar finns forskarna bakom "Beyond DERMS", ett samarbetsprojekt mellan U.S. Department of Energys (DOE) Argonne National Laboratory och Packetized Energy.
Med utgångspunkt i teknik som ursprungligen utvecklades av Packetized Energy och samarbetspartners vid University of Vermont, utvecklade Argonne och Packetized Energy en mjukvaruplattform som kunde samla miljontals DER och använda dem för att stödja ett brett utbud av nättjänster. Denna aggregering av DERs sker med hjälp av kommunikation i "molnet" – vilket betyder programvara och tjänster som körs över internet.
Den senaste rapporten om detta projekt, "Beyond DERMS:Demonstration of Automated Grid Services, Mode Transition, and Resilience", beskriver hur Beyond DERMS-plattformen kan aggregera DER:er för att minska toppbelastningar, stödja nätstabilitet, svara på blackout-händelser och tillhandahålla andra nyckeltjänster.
"Projektresultat visar tydligt den enorma potentialen för DERs att generera avancerade nätbalanseringstjänster som går utöver konventionell efterfrågerespons", enligt Paul Hines, tidigare VD för Packetized Energy och nu vice VD för Power Systems på EnergyHub.
"Plattformen går långt utöver kapaciteten hos befintliga distribuerade energiresurshanteringssystem, eller DERMS, som är vad vi använder idag för att hantera grupper av DERs. Dessa system är vanligtvis designade för mycket specifika användningsfall, men Beyond DERMS-plattformen kan stödja en brett utbud av realtids- och adaptiva nättjänster, säger Argonnes huvuddistributionsingenjör Ravindra Singh, som leder projektet Beyond DERMS.
Topplastreduktion, som avser processen att minska belastningen på elnätet under perioder med hög energibehov, är ett exempel. En annan är load shaping, som är processen att köpa el när priserna är låga och sälja den kapaciteten när priserna är höga. Genom att utnyttja Beyond DERMS-plattformen för denna tjänst kan nätoperatörer samordna DER på sätt som kan minska kostnaderna för grossistköp av energi.
Stöd för underordnade nättjänster, såsom frekvensreglering, är också möjligt med plattformen Beyond DERMS. Frekvensreglering, det vill säga processen att reglera frekvensen på nätet – en funktion som är nyckeln till att bibehålla dess stabilitet. Dessutom kan plattformen hjälpa till att hantera de lokala nätverk som DER är anslutna till; förutsäga väder och belastning för att hjälpa operatörer att upprätthålla konsekvent kraftleverans; och tillhandahålla integrerade ekonomiska analysverktyg som kan hjälpa till med DER-projektplanering.
Forskare visade att plattformen fungerar över en rad funktioner genom att utnyttja verklig data från två verktygspartners. Plattformen integrerade data från över 20 000 smarta mätare. För att testa att plattformen kan integreras med kraftenheter har Packetized Energy anslutit över 350 DER, inklusive ~300 smarta varmvattenberedare, ~40 laddningsstationer för elfordon och ~10 bakom-mätaren batterier, växelriktare och mini-split värmepumpar . Detta var en småskalig validering av Beyond DERMS-teknologin.
När man tittade på hur Beyond DERMS-plattformen kan hjälpa till under ett strömavbrott, kopplade forskare den till lokala batterisystem som skulle vara en nyckelkomponent i ett mikronät (ett lokalt energinät som drivs av DERs som generatorer, batterier och solpaneler, som fungerar autonomt och kan kopplas bort från det traditionella nätet).
Med data från dessa enheter demonstrerade de hur nätoperatörer kunde använda plattformen för att skicka nödsignaler till DERs för att snabbt minska kraftgenerering och belastningar när risken för kaskadfel är hög. För att ytterligare validera dessa resultat utvecklas flera storskaliga demonstrationer av denna teknik av EnergyHub, den USA-baserade DERMS-leverantören som förvärvade Packetized Energy.
"Projektresultaten visar tydligt den enorma potentialen för DER:er att tillhandahålla avancerade nättjänster som går utöver konventionella efterfrågesvar. Denna teknik är särskilt viktig eftersom nya marknadsregler öppnar upp nya affärsmodeller som gör det möjligt för distribuerade energiresurser att konkurrera med centraliserade nättillgångar i marknader", sa Hines.
Med det nationella nätsystemet inför utmaningar för att hantera stora mängder nya distribuerade resurser och smarta enheter, visar nya tillvägagångssätt som Beyond DERMS att framtiden är ljus. + Utforska vidare
