Nowe obiecujące rozwiązania sterownicze, które pozwolą na powstanie inteligentnej sieci energetycznej opartej na energii odnawialnej
Sieci energetyczne projektowano według jednokierunkowego modelu, w którym energia powstaje w scentralizowanych ośrodkach i jest z nich przesyłania za pośrednictwem linii dystrybucyjnych do użytkowników końcowych. W obliczu rozpowszechnienia bardziej ekologicznych technologii energetycznych ten zstępujący model zasilania przestaje się jednak sprawdzać: dzięki wykorzystaniu inteligentnych interfejsów i technologii zakłady produkujące energię odnawialną oraz lokalne obiekty generujące i magazynujące prąd mogłyby zwiększyć niezawodność i elastyczność sieci energetycznej, umożliwiając dwukierunkową komunikację między instalacją a użytkownikami końcowymi. Odnawialne źródła energii generują różne problemy w działaniu sieci, a niektóre z nich trzeba rozwiązać jeszcze przed zintegrowaniem OZE z siecią energetyczną, by zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność zasilania. Finansowany przez UE projekt INCITE był realizowany w ramach sieci szkoleń wstępnych w programie „Maria Skłodowska-Curie” i uczestniczyło w nim 14 doktorantów z różnych części Europy. „Zadaniem INCITE było wypełnienie luki między teoretycznymi badaniami a praktyczną implementacją różnych zastosowań inteligentnej sieci energetycznej. Opracowane przez nas rozwiązania i strategie sterowania mogą wyeliminować bariery utrudniające powstawanie inteligentnych sieci energetycznych”, zauważa koordynator projektu Jose Luis Dominguez.
Konwertery i zmienność mocy: przeszkody na drodze do uruchomienia inteligentnej sieci energetycznej
Do bezpiecznego zintegrowania odnawialnych źródeł energii i przesyłania z nich prądu do sieci energetycznej nie wystarczy, by operator po prostu podłączył je do instalacji – potrzebne są jeszcze konwertory mocy. Duża liczba konwertorów mocy może jednak doprowadzić do powstania harmonicznych – składowych prądu i napięcia o wysokiej częstotliwości, które mogą destabilizować system. Kolejnym czynnikiem, który zakłóca działanie sieci energetycznej, są dynamiczne wahania w ilości energii generowanej ze źródeł odnawialnych. Ponieważ sieć energetyczna ma niewielkie możliwości magazynowania, cały czas należy utrzymywać równowagę między popytem na zasilanie a jego podażą, by uniknąć wahań częstotliwości lub przerw w dostawie prądu. Naukowcy zaproponowali metody scentralizowanego i rozproszonego sterowania pozwalające na zarządzenie konwerterami i umożliwiające im stabilizowanie systemu. Zupełnie nową koncepcją w tym obszarze jest wykorzystanie rozproszonego sterowania energią wiatrową do optymalizacji działania dużych farm wiatrowych. Każdy agent (czyli turbina wiatrowa) wymienia informacje z sąsiednimi agentami, w efekcie powodując pożądane zachowanie globalne. Algorytmy sterowania działające w każdym agencie pozwalają na niezależne podejmowanie decyzji na podstawie częściowej, dostarczonej przez inne agenty informacji o stanie farmy wiatrowej. „W toku projektu INCITE udoskonalono strategie zarządzania, które umożliwiają elektrowniom wiatrowym dostarczanie usług pomocniczych dla sieci energetycznej, zapewniając optymalne obciążenia każdej turbiny wiatrowej”, wyjaśnia Dominguez.
Inteligentne rozwiązania do zarządzania złożoną siecią
Poszczególne źródło tworzące sieć różnią się od siebie, a ich działania mają na sieć energetyczną ogromny wpływ, którego nie można lekceważyć. Planowanie i koordynowanie tych zasobów wśród innych obiektów ma kluczowe znaczenie dla zachowania ich sprawności, stabilności oraz dla ochrony konsumentów, prosumentów i elastycznych użytkowników przed gwałtownymi zmianami cen. Naukowcy zaproponowali rozwiązania sterujące do sprawnego monitorowania i zabezpieczania sieci. W szczególności przedstawili metody identyfikowania najlepszej lokalizacji dla inteligentnych czujników w sieci, by dawały one dokładny obraz stanu sieci energetycznej, gwarantując w ten sposób możliwie najefektywniejszą i najbardziej ekonomiczną wymianę energii. Inteligentne czujniki mogą również zwiększyć dokładność wykrywania awarii. Nowoczesne strategie sterowania INCITE, które zapewniają stabilność, niezawodność i bezpieczne działania sieci energetycznych, doskonale wpisują się w motto projektu, którym jest „tworzenie inteligentniejszych sieci energetycznych”.
Słowa kluczowe
INCITE, sieć energetyczna, energia odnawialna, inteligentna sieć energetyczna, konwertor mocy, rozproszone sterowanie, turbina wiatrowa, inteligentne czujniki
