Rozszerzenie zasobów wirtualnych elektrowni i zwiększenie penetracji odnawialnych źródeł energii
Jesteśmy świadkami gwałtownej przemiany globalnego krajobrazu energetycznego. Rozbudowane, scentralizowane elektrownie są zastępowane przez mniejsze, zdecentralizowane rozproszone źródła energii (DER), nierzadko w postaci odnawialnych źródeł energii (OZE). Elektrownie wirtualne powstały w celu łączenia średniej wielkości rozproszonych źródeł energii (o mocy co najmniej 2 megawatów), takich jak energia słoneczna, wiatrowa i biomasa. Elektrownie wirtualne aktywnie prognozują, wysyłają i wymieniają moc i elastyczność zagregowanych zasobów DER, odgrywając ważną rolę w stabilizacji napięcia sieci energetycznej ze zmiennych źródeł słonecznych i wiatrowych OZE. Wzrost penetracji OZE oznacza coraz większą potrzebę stabilizacji częstotliwości i napięcia. Staje się do możliwe dzięki finansowanemu przez UE projektowi EdgeFLEX. Opracowana w jego ramach platforma oferuje szybkie i dynamiczne operacje „service-to-grid”, a jednocześnie umożliwia elektrowniom wirtualnym wspieranie lokalnych społeczności energetycznych dzięki łączeniu i sprzedaży energii wytwarzanej przez gospodarstwa domowe i małe firmy.
Zarządzanie DER przygotowanymi do obsługi sieci 5G i technologi brzegowej
Monitorowanie, kontrola i zarządzanie dużymi DER staje się jedną z przeszkód utrudniających zwiększenie penetracji OZE. Sieci łączności 5G i IoT umożliwiają zwiększenie autonomii i wykorzystanie brzegów sieci i sieci komunikacyjnej do rozwiązywania problemów lokalnie, a nie w sposób scentralizowany, jak do miało miejsce tej pory. „Zespół EdgeFLEX stworzył pionierski interfejs programowania aplikacji (API) 5G, który pozwoli dostawcom energii na podłączanie i zarządzanie urządzeniami w terenie, wykorzystując ich elastyczność. Jego opracowanie przyczyniło się do wdrożenia trzech globalnych standardów systemów mobilnych przez 3GPP w trakcie realizacji projektu”, mówi koordynatorka projektu Fiona Williams z firmy Ericsson. Standaryzacja otwartego interfejsu API 5G umożliwi organizacjom swobodny wybór dostawcy sieci oraz da im pewność, że produkty i usługi będą wspierane przez wiele lat. Projekt przyczynił się także do ulepszenia zarządzania DER z obsługą technologii brzegowych dzięki unikalnej szybkiej jednostce pomiaru fazorów (PMU). Jednostki PMU mierzą zarówno amplitudę, jak i kąt fazowy prądu i napięcia w wybranych punktach systemu elektroenergetycznego, przez co pomagają w optymalizacji działania i stabilności sieci. Wyjątkowość urządzenia edgePMU związana jest z odseparowaniem czujników i oprogramowania analitycznego. Oprogramowanie działa na brzegu sieci i może być aktualizowane zdalnie. Dane z czujników mogą być interpretowane przez dowolne nowsze oprogramowanie, co przekłada się na długofalowe działanie systemu i minimalizuje koszty konserwacji oraz eksploatacji.
„Złożona częstotliwość” upraszcza modelowanie elektrowni wirtualnych i sterowanie nimi
W związku z opracowaniem nowej koncepcji teoretycznej zwanej „złożoną częstotliwością”, stanowiącej podstawę usług stabilizacji częstotliwości sieci, w trakcie realizacji projektu powstało 39 publikacji naukowych. „Koncepcja złożonej częstotliwości rozszerza częstotliwość chwilową do dziedziny złożonej, dzięki czemu umożliwia proste wyprowadzenie modeli i sterowników urządzeń systemu elektroenergetycznego. Jest to szczególnie przydatne w przypadku konwerterów energoelektronicznych, stanowiących jeden z elementów, z których zbudowane są elektrownie wirtualne”, wyjaśnia Williams.
Rozszerzenie elektrowni wirtualnych na lokalne społeczności energetyczne, wdrożenie OZE na dużą skalę
Gotowa do obsługi sieci 5G i technologii brzegowych platforma EdgeFLEX składa się z modułowych, skalowalnych komponentów wspieranych przez architekturę open-source. Umożliwia ona przyrostowe i ekonomiczne wdrażanie i skalowanie nowych systemów i usług sieci energetycznej. Testy terenowe wykazały, że łatwość użytkowania i szybkie dynamiczne reakcje zachęcają konsumentów i lokalne firmy do przyłączania się do lokalnych społeczności energetycznych, co zwiększa elastyczność lokalnej sieci energetycznej. „Projekt EdgeFLEX uwidocznił, że cyfryzacja sieci i brzegowe utrzymanie stabilności sieci sprzyjają zwiększonemu wykorzystaniu OZE, zoptymalizowanemu handlowi i zarządzaniu energią od poziomu lokalnego po regionalny oraz redukcji emisji CO2”, dodaje Williams. Lepsza stabilizacja częstotliwości i technologia 5G powinny przyczynić się do upowszechnienia elektrowni wirtualnych i OZE.
Słowa kluczowe
EdgeFLEX, DER, energia, OZE, 5G, VPP, PMU, elektrownie wirtualne, rozproszone zasoby energii, odnawialne źródła energii
