AEP визуализирует будущее сети

Page 1
background image

Page 2
background image

24

Март

апрель

 2014

    

Создание

 Smart Grid, 

помимо

 

строительных

 

работ

также

 

включает

 

анализ

 

больших

 

объ

-

ёмов

 

данных

который

 

позволяет

 

принимать

 

решения

 

по

 

установке

 

оборудования

 

и

 

кон

-

струкций

.

В

 

 

последние

 

годы

 

наблюдается

 

стремительный

 

рост

 

новых

 

технологий

 

и

 

методов

 

ведения

 

де

-

ятельности

оказывающих

 

влияние

 

на

 

работу

 

энергетических

 

компаний

начиная

 

от

 

принятия

 

тарифов

 

в

 

рамках

 

программ

 

регулирования

 

спроса

 

и

 

заканчивая

 

интеграцией

 

альтернативных

 

источников

 

энергии

В

 2009 

году

 

Министерство

 

энергетики

 

США

 

по

-

ручило

 

энергокомпании

 American Electric Power (AEP) 

Ohio 

реализацию

 

демонстрационного

 

проекта

 

по

 

соз

-

данию

 Smart Grid 

в

 

отдельном

 

районе

 

её

 

территории

 

обслуживания

 

на

 

северо

-

востоке

 

центральной

 

части

 

штата

 

Огайо

.

На

 

протяжении

 4 

лет

 

на

 

целевом

 

рынке

 

проводятся

 

испытания

 

различных

 

технологий

включая

 

оптимизацию

 

уровня

 

напряжения

 

и

 

компенсации

 

реактивной

 

мощно

-

сти

аккумулирование

 

энергии

регулирование

 

спроса

 

и

 

интеграцию

 

в

 

энергетическую

 

инфраструктуру

 

зарядных

 

станций

 

для

 

электромобилей

В

 

связи

 

с

 

этим

 

целью

 

но

-

вого

 

проекта

 

было

 

определить

какое

 

воздействие

  (

по

-

ложительное

 

или

 

отрицательное

эти

 

технологии

 

окажут

 

на

 

функционирование

 

всей

 

сети

 

при

 

условии

 

их

 

полной

 

интеграции

 

на

 

территории

 

обслуживания

 AEP.

Множество

 

вопросов

Для

 

того

 

чтобы

 

определить

 

возможные

 

последствия

 

интеграции

 

этих

 

технологий

, AEP Ohio 

требовались

 

максимально

 

подробные

 

модели

 

планирования

 

рас

-

пределительной

 

сети

включающие

 

десятки

 

возможных

 

комбинаций

 

различных

 

технологий

устройств

 

и

 

мето

-

дов

 

эксплуатации

 

системы

Теоретически

 

существу

-

ют

 

сотни

 

таких

 

сценариев

Что

 

будет

если

 

рыночный

 

сектор

 

электромобилей

 

увеличится

 

втрое

Что

 

если

 

50% 

потребителей

 

начнут

 

использовать

 

технологии

 

регулирования

 

спроса

К

 

чему

 

приведёт

 

значительный

 

рост

 

интеграции

 

возобновляемых

 

источников

 

энергии

А

 

если

 

всё

 

это

 

произойдёт

 

одновременно

будет

 

ли

 

эф

-

фект

 

совокупным

 

или

 

одни

 

технологии

 

неожиданным

 

образом

 

воспрепятствуют

 

интеграции

 

других

?

AEP Ohio 

разработала

 

численный

 

эксперимент

ко

-

торый

 

позволил

 

бы

 

получить

 

ответы

 

на

 

эти

 

и

 

другие

 

вопросы

 

при

 

помощи

 

модели

-

рования

В

 

целях

 

эксперимента

 

энергокомпания

 

выбрала

 

пять

 

тарифов

 

программы

 

регулиро

-

вания

 

спроса

 

и

 

пять

 

технологий

основанных

 

на

 

оборудовании

Каждая

 

из

 

этих

 10 

технологий

 

была

 

проанализирована

 

на

 

предмет

 

её

 

индивидуального

 

воздействия

 

на

 

работу

 

сети

Кроме

 

того

многие

 

из

 

техно

-

логий

 

были

 

скомбинированы

чтобы

 

определить

работают

 

ли

 

они

 

синергетически

 

или

наобо

-

рот

приводят

 

к

 

снижению

 

про

-

изводительности

 

сети

.

В

 

рамках

 

исследования

 

для

 

каждой

 

технологии

 

были

 

вы

-

браны

 

параметрическое

 

про

-

странство

 

и

 

настройки

которые

 

использовали

 

для

 

интерполя

-

ции

 

и

 

экстраполяции

 

эффектов

 

технологий

 Smart Grid. 

Также

 

AEP 

выбрала

 

в

 

целях

 

числен

-

ного

 

эксперимента

 32 

линии

 

распределительной

 

сети

пред

-

ставлявшие

 94% 

из

 1700 

линий

 

на

 

территории

 

обслуживания

 

энергокомпании

Все

 

они

 

были

 

разделены

 

на

 12 

типов

 

на

 

осно

-

AEP визуализирует будущее сети

Новая технология способствует реализации проекта 
по анализу больших объёмов данных, что определит 
направление дальнейшего развития Smart Grid.

Брайан Шел (Brian Schell), 

American Electric Power

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 

Распределительной сети


Page 3
background image

25

  

Март

апрель

 2014

Одна

 

из

 

линий

 

системы

 

распределения

 AEP Ohio 

в

 

инструменте

 Grid Command, 

предна

-

значенном

 

для

 

построения

 

моделей

 GridLAB-D 

и

 

последующей

 

работы

 

с

 

ними

.

вании

 10 

параметров

Такая

 

клас

-

сификация

 

и

 

отбор

 

отдельных

 

питающих

 

линий

 

позволили

 

мас

-

штабировать

 

результаты

полу

-

ченные

 

для

 32 

линий

и

 

применить

 

их

 

по

 

отношению

 

к

 

остальным

 

ли

-

ниям

 AEP Ohio.

Моделирование

 

ответов

Для

 

расчёта

 

потока

 

мощности

 

в

 

каждой

 

цепи

моделируемой

 

в

 

рамках

 

эксперимента

, AEP Ohio 

применила

 

программу

 

с

 

откры

-

тым

 

исходным

 

кодом

 GridLAB-D. 

Эта

 

программа

 

моделирования

 

позволила

 

провести

 

невероятно

 

детализованный

 

анализ

 

от

 

всей

 

подстанции

 

до

 

отдельного

 

счёт

-

чика

 

электроэнергии

а

 

также

 

всей

 

нагрузки

 

на

 

уровне

 

здания

включая

 

электроприборы

осве

-

тительную

 

нагрузку

нагрузку

 

на

 

розетки

систему

 

отопления

ох

-

лаждения

 

и

 

многое

 

другое

На

 

сбор

 

всех

 

необходимых

 

данных

 

по

 

каждому

 

объекту

 

с

 

использованием

 

имеющихся

 

ин

-

струментов

 

уходило

 4—5 

дней

Если

 

принять

 

во

 

вни

-

мание

 

масштаб

 

численного

 

эксперимента

то

 

данный

 

процесс

 

оказывался

 

слишком

 

трудозатратным

В

 

связи

 

с

 

этим

 AEP 

вместе

 

с

 Battelle 

разработали

 

решение

ко

-

торое

 

упрощало

 

и

 

сокращало

 

по

 

времени

 

процесс

 

по

-

строения

 

модели

.

Новый

 

инструмент

 

моделирования

в

 

настоящее

 

время

 

являющийся

 

частью

 

пакета

 

программ

 Grid 

Command 

от

 Battelle, 

повышает

 

эффективность

 

созда

-

ния

 

комплексных

 

моделей

 

сетей

. Grid Command 

пред

-

лагает

 

пользователям

 

удобный

 

интерфейс

 

для

 

работы

 

с

 

программой

 GridLAB-D. 

Инструмент

 

позволяет

 

импор

-

тировать

 

исходные

 

данные

 

из

 

имеющихся

 

баз

 

данных

 

и

 

автоматизировать

 

процесс

 

построения

 

модели

В

 

осно

-

ве

 

такого

 

решения

 

было

 

стремление

 

сделать

 

процесс

 

построения

 

моделей

организацию

 

параметрических

 

исследований

 

и

 

анализ

 

данных

 

эффективным

 

и

 

согла

-

сованным

.

По

 

каждой

 

из

 32 

линий

 

элетропередачи

 

были

 

собра

-

ны

 

данные

 

системы

 SCADA 

за

 

год

В

 

рамках

 

настоящего

 

численного

 

эксперимента

 

дополнительно

 

было

 

опре

-

делено

 1250 

операций

 

моделирования

 

с

 

целью

 

анали

-

за

 

всех

 

технологий

 Smart Grid. 

Каждый

 

сценарий

 

был

 

разработан

 

с

 

помощью

 

улучшенного

 

и

 

удобного

 

интер

-

фейса

позволяющего

 

пользователям

 

делать

 

выбор

 

из

 

большого

 

количества

 

возможных

 

опций

 

конфигурации

Поскольку

 AEP 

проводила

 

испытания

 

этих

 

передовых

 

технологий

 

только

 

для

 

одного

 

района

 

своей

 

территории

 

обслуживания

ей

 

следовало

 

проанализировать

 

различ

-

ные

 

сценарии

Программа

 

позволила

 

изучить

 

различные

 

альтернативные

 

варианты

 

очень

 

подробно

 

и

 

опреде

-

лить

каким

 

образом

 

технологии

 

в

 

различных

 

комбинаци

-

ях

 

могут

 

влиять

 

друг

 

на

 

друга

 

и

 

на

 

всю

 

систему

 

в

 

целом

.

Профиль

 

напряжения

 

в

 

цепи

 

позволяет

 

визуально

 

изучить

 

результаты

 

моделирования

 

и

 

определить

 

последствия

 

вне

-

дрения

 

технологий

 

для

 Smart Grid.

На

 

первый

 

взгляд

 

работы

 

в

 

ходе

 

строительства

 

сети

 

не

 

связаны

 

с

 

анализом

 

данных

 

напрямую

однако

 

для

 

успешно

-

го

 

создания

 

и

 

функционирования

 Smart Grid 

все

 

эти

 

усилия

 

должны

 

быть

 

скоординированы

.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 

Распределительной сети


Page 4
background image

26

Март

апрель

 2014

    

Примеры

 

применения

 

программы

 

моделирования

Был

 

проанализирован

 

синергетический

 

эф

-

фект

 

комбинации

 

двух

 

технологий

 

для

 Smart Grid, 

а

 

именно

 

интеграции

 

солнечных

 

установок

 

и

 

парка

 

маломощных

 

аккумуляторов

 25 

кВт

В

 

ходе

 

анали

-

за

 

были

 

изучены

 

данные

 

для

 

исходной

 

модели

 

вы

-

бранной

 

цепи

затем

 

данные

 

в

 

случае

 

интеграции

 

солнечных

 (

фотоэлектрических

установок

данные

 

при

 

интеграции

 

аккумуляторов

  (

аккумулирование

 

энергии

 

на

 

уровне

 

многоквартирных

 

домов

 

или

 

не

-

больших

 

посёлков

и

 

наконец

 

данные

 

при

 

внедре

-

нии

 

обеих

 

этих

 

технологий

.

В

 

рамках

 

сценария

 

по

 

интеграции

 

парка

 

акку

-

муляторов

 

в

 

сеть

 

был

 

установлен

 131 

аккумулятор

 

мощностью

 25 

кВт

 

с

 

центральным

 

управлением

 

в

 

режиме

 

сглаживания

 

пиковых

 

нагрузок

В

 

случае

 

с

 

фотоэлектрическими

 

системами

 

в

 

сеть

 

была

 

уста

-

новлена

 131 

солнечная

 

панель

 25 

кВт

 

для

 

энер

-

госнабжения

 

коммунально

-

бытового

 

сектора

При

 

сценарии

 

для

 

комбинации

 

этих

 

технологий

 

в

 

сеть

 

установили

 131 

аккумулятор

 

и

 

фотоэлектрическую

 

панель

Парк

 

аккумуляторов

 

не

 

обеспечивал

 

доста

-

точной

 

энергии

 

для

 

сглаживания

 

всех

 

пиковых

 

на

-

грузок

С

 

этой

 

задачей

 

не

 

могли

 

справиться

 

и

 

фото

-

электрические

 

установки

Тем

 

не

 

менее

 

результаты

 

анализа

 

показали

что

 

сочетание

 

двух

 

технологий

 

обеспечивало

 

даже

 

больше

 

электроэнергии

чем

 

было

 

необходимо

 

для

 

сглаживания

 

пика

 

нагрузки

.

В

 

рамках

 

проекта

 

также

 

были

 

проанализиро

-

ваны

 

преимущества

 

перехода

 

на

 

тарифы

направ

-

ленные

 

на

 

регулирование

 

потребительского

 

спро

-

са

В

 

частности

были

 

смоделированы

 

различные

 

уровни

 

участия

 

потребителей

 

при

 

переходе

 

на

 

та

-

риф

 «

гибкий

 

суточный

 

с

 

максимальной

 

стоимостью

 

электроэнергии

 

в

 

пиковый

 

период

» (

ГСТ

). 

Модель

 

могла

 

варьировать

 

реакцию

 

потребителя

 

в

 

виде

 

регулирования

 

настроек

 

системы

 

отопления

 

или

 

кондиционирования

 

воздуха

 

с

 

целью

 

снижения

 

по

-

требления

 

электроэнергии

 

в

 

период

 

пика

 

нагрузки

Результаты

 

моделирования

 

свидетельствуют

 

о

 

возможности

 

сглаживания

 

пиковой

 

нагрузки

Тем

 

не

 

менее

 

при

 

этом

 

наблюдается

 

так

 

называемый

 «

эффект

 

рикошета

», 

когда

 

такие

 

нагрузки

 

возвращаются

.

«

Эффект

 

рикошета

» 

был

 

в

 

значительной

 

степени

 

завышен

 

посредством

 

моделирования

 

интеграции

 

тарифа

 

на

 

100% 

и

 

затем

наоборот

занижен

Это

 

предоставило

 

возможность

 

масштабировать

 

полученные

 

результаты

 

для

 

диа

-

пазона

 

внедрения

 

тарифа

 

от

 0 

до

 100%. 

Был

 

проведён

 

сравнительный

 

анализ

 

для

 

групп

 

потребителей

регулирующих

 

своё

 

энергопотребление

 

в

 

пиковый

 

период

 

активно

 

или

 

незначительно

Для

 

обеих

 

групп

 

наблюдался

 

схожий

 «

эффект

 

рикошета

», 

однако

 

сглаживание

 

пиковых

 

нагрузок

очевидно

было

 

эффективнее

 

для

 

группы

 

потребителей

активно

 

регулирующих

 

своё

 

энергопотребление

.

Данные

 

моделирования

 

для

 

тарифа

 

программы

 

регулирования

 

спро

-

са

Исходные

 

данные

 

сравниваются

 

с

 

данными

 

для

 

групп

 

потребите

-

лей

регулирующих

 

своё

 

энергопотребление

 

в

 

период

 

пиковой

 

нагруз

-

ки

 

активно

 

и

 

незначительно

.

Основание

 

для

 

движения

 

вперёд

Анализ

 

данных

 

и

 

визуализация

 

позволили

 AEP Ohio 

смоделировать

 

последствия

 

использования

 

новых

 

тех

-

нологий

интеграции

 

источников

 

энергии

изменений

 

в

 

методах

 

работы

 

и

 

решений

 

в

 

области

 

эксплуатации

 

системы

Такая

 

функциональная

 

возможность

 

програм

-

мы

как

  «

тепловая

 

карта

», 

позволяет

 

пользователям

 

анализировать

 

данные

 

для

 

множества

 

объектов

 

моде

-

ли

 

одновременно

Например

значения

 

профиля

 

напря

-

жения

 

в

 

цепи

 

отображаются

 

для

 

различных

 

объектов

 

в

 

модели

С

 

помощью

 

такой

 

карты

 

можно

 

быстро

 

опреде

-

лить

выходят

 

ли

 

результаты

 

моделирования

 

за

 

преде

-

лы

 

ожидаемого

 

диапазона

 

значений

 

заданного

 

параме

-

тра

например

 

мощности

 

или

 

напряжения

Кроме

 

того

эта

 

возможность

 

позволяет

 

проверить

правильно

 

ли

 

модель

 

была

 

построена

 

и

 

были

 

ли

 

достигнуты

 

необхо

-

димые

 

результаты

.

С

 

момента

 

запуска

 

проекта

 

были

 

разработаны

 

и

 

про

-

анализированы

 

сотни

 

сценариев

Влияние

 

отдельных

 

технологий

 

и

 

их

 

комбинаций

 

было

 

изучено

 

для

 32 

линий

 

электропередачи

Кроме

 

того

новый

 

инструмент

 

приме

-

нили

 

для

 

анализа

 

всех

 

данных

полученных

 

в

 

ходе

 

изуче

-

ния

 

этих

 

сценариев

В

 

рамках

 

проекта

 

по

 

моделированию

 

было

 

получено

 

и

 

проанализировано

 

более

 6 

ТБ

 

выходных

 

данных

Результаты

 

моделирования

полученные

 

в

 

ходе

 

реализации

 

демонстрационного

 

проекта

 gridSMART, 

име

-

ли

 

очень

 

большое

 

значение

 

для

 AEP. 

Компания

 AEP Ohio 

намерена

 

учитывать

 

результаты

 

этого

 

проекта

 

во

 

время

 

интеграции

 

проверенных

 

эффективных

 

технологий

 

и

 

в

 

других

 

районах

 

своей

 

территории

 

обслуживания

.  

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 

Распределительной сети

Сравнительный

 

анализ

 

технологии

 

интеграции

 

парка

 

аккумулято

-

ров

 (

А

), 

технологии

 

интеграции

 

фотоэлектрических

 

установок

 (

ФЭ

и

 

комбинации

 

этих

 

технологий

 

на

 

основе

 

исходной

 

модели

График

 

демонстрирует

 

синергетический

 

эффект

 

комбинации

 

технологий

 

в

 

отношении

 

сглаживания

 

пиковых

 

нагрузок

.


Читать онлайн

Новая технология способствует реализации проекта по анализу больших объёмов данных, что определит направление дальнейшего развития Smart Grid.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»