Il sistema dell'energia elettrica sta diventando sempre più diversificato e distribuito. Questa tendenza è destinata ad avere un impatto su come gli operatori di sistema controlleranno e ottimizzeranno la rete futura, blog Gabriela Abbraccio.

Ottimizzare la rete elettrica è sempre stato un compito difficile perché il suo stato è in continua evoluzione. Ora i sistemi di energia elettrica in tutto il mondo stanno passando da infrastrutture altamente centralizzate con impianti di generazione bulk a soluzioni di generazione e stoccaggio sempre più distribuite.

Il driver è l'ambizione di rendere più sostenibile la fornitura di energia elettrica integrando energia verde nella rete. Ma la crescente penetrazione della generazione eolica e solare aumenta anche la sfida di bilanciare la loro produzione variabile. Così, quando si tratta di controllare il funzionamento della futura rete elettrica, abbiamo bisogno di intelligence locale o di un processo decisionale centralizzato? La risposta è entrambe e anche altre abilità.

Centrali idroelettriche e dispositivi di accumulo di tutte le dimensioni sono risorse di perfetto bilanciamento, ma anche i consumatori svolgeranno un ruolo importante:le nuove tecnologie consentono ai consumatori di utilizzare l'energia in modo più efficiente e intelligente e quindi di partecipare al processo di bilanciamento del carico. Di conseguenza, ci saranno risorse flessibili distribuite su tutta la rete, dal sistema ad alta tensione fino al sistema a bassa tensione. Naturalmente, vorremmo utilizzare le capacità di tutte queste risorse nel modo più efficiente possibile, ma ce ne saranno letteralmente milioni. Quindi una delle sfide principali sarà trovare un modo per coordinarli a livello locale ma anche tra questi livelli di sistema.

Il concetto di intelligence locale e processo decisionale svolgerà un ruolo importante, dato il maggiore livello di dati disponibili, il numero di attuatori e le capacità di calcolo. Dai dati e dalle simulazioni offline della rete, possiamo apprendere quali sono le decisioni ottimali e creare curve decisionali che vengono poi utilizzate nelle operazioni online senza la necessità di un coordinatore.

Al momento, però, la maggior parte degli schemi locali può essere descritta come "taglia unica". Un esempio di ciò è il modo in cui il controllo della tensione viene applicato ai sistemi fotovoltaici (PV) in Germania per mantenere la tensione entro limiti accettabili:seguendo curve standardizzate e predefinite. Gli standard sono preziosi, ma se il sistema diventa così diversificato come prevediamo, dovremmo considerare di standardizzare il modo in cui determiniamo le impostazioni operative ma non le curve decisionali effettive. Questo è l'unico modo per garantire un uso ottimale di tutte le capacità dei componenti della rete.

Ottimizzazione distribuita - in cui la comunicazione consente il coordinamento e lo scambio di informazioni tra "intelligenti, " risorse distribuite - fa un ulteriore passo avanti l'intelligence locale. In questo caso, le migliori azioni dei singoli componenti si trovano solitamente utilizzando un approccio iterativo, ovvero le entità computazionali situate presso queste risorse dialogano tra loro e in base alle informazioni ricevute aggiornano le proprie decisioni fino a quando non hanno trovato un accordo. Il concetto di ottimizzazione distribuita è relativamente vecchio, ma recentemente ha acquisito nuova trazione e importanza nella ricerca sui sistemi di alimentazione elettrica poiché l'infrastruttura sta diventando più distribuita.

Nonostante la crescente importanza dell'intelligence locale, Credo che il processo decisionale centralizzato avrà sempre un ruolo nel funzionamento della rete elettrica. Il sistema è per lo più gestito in base a questo principio ora, e gli schemi operativi centralizzati avranno sicuramente la loro giustificazione in futuro. Il sistema elettrico è troppo complesso e importante per non avere un certo livello di monitoraggio e controllo centralizzati. La questione sarà piuttosto quali decisioni possono essere prese a livello locale e sulla base di quali dati, chi dovrebbe interagire con chi, e come tale processo decisionale locale dovrebbe interagire con un'entità centralizzata.

Quando si progetta la struttura operativa del futuro sistema di energia elettrica, dobbiamo prendere in considerazione qualcosa di più della semplice tecnologia. L'elettricità viene acquistata e venduta nei mercati dell'elettricità, e la struttura economica e le regole di questi mercati hanno un impatto importante sul funzionamento del sistema. Per di più, le politiche forniscono il quadro entro il quale i mercati e le procedure operative devono essere progettati.

Quindi, dobbiamo assumere una visione olistica che comprenda questi diversi livelli e consideri l'intera catena di approvvigionamento. Ciò sarà possibile solo se modelliamo e simuliamo attentamente queste interdipendenze - nel progetto Nexus1 stiamo lavorando con ricercatori di altri dipartimenti per sviluppare una piattaforma di modellazione in grado di farlo - e utilizziamo tali simulazioni complete per testare e convalidare nuovi approcci operativi e prodotti di mercato . La chiave è vedere l'intero puzzle anziché solo i suoi pezzi. Ed è su questo che stiamo lavorando.