Автономные энергетические системы

Ученые из Национальной лаборатории США по возобновляемым источникам энергии (NREL) работают над многоплановым проектом «Автономные энергетические системы» (Autonomous Energy Grids)[1]. Они пытаются подобрать и всесторонне проанализировать возможные решения для будущих энергосистем, в которых будет необходимо управлять выработкой множества децентрализованных источников энергии и обеспечивать при этом безопасное, надежное энергоснабжение.

Концепция фокусируется на интеллектуальных технологиях и автономных коммуникациях для взаимодействия между собой взаимосвязанных микросетей, и использовании алгоритмов, позволяющих постоянно находить наилучшие операционные параметры в ответ на постоянно меняющуюся ситуацию на энергетическом рынке (спрос, цены).

«Будущая система будет намного более распределенной, слишком сложной для того, чтобы ее можно было контролировать с помощью нынешних техник и технологий», — отмечает Бенджамин Кропоски, директор Центра энергетических систем NREL. «Нам нужен путь, чтобы добраться туда — раскрыть потенциал всех этих новых технологий, интегрируемых в энергосистему».

Автономные энергетические системы (NREL)

Исследователи говорят, что проект в настоящее время носит в основном теоретический характер, и практическое применение наработок можно ожидать, вероятно, через 10 лет. Он начался с группы ученых, стремящихся разработать методы оптимизации и управления в реальном времени для отдельных энергетических систем, но затем перерос в идею объединения этих отдельных энергетических систем или «ячеек» друг с другом для формирования системы, которая охватывала бы весь электроэнергетический комплекс.

«Что нового в нашем решении, так это то, что мы решаем проблему, состоящую из двух частей», — объяснил Кропоски. «Во-первых, из-за большого количества устройств мы не можем использовать централизованное управление, а должны вместо этого распределить проблему оптимизации. Другая проблема заключается в том, что у нас есть изменяющиеся во времени условия, поэтому оптимизация меняется каждую секунду и должна осуществляться в режиме реального времени».

В настоящее время исследователи моделируют Autonomous Energy Grids, состоящие из сотен «самооптимизирующихся различных ячеек», работающих в унисон, но отмечают, что их число необходимо значительно увеличить для представления единого системного решения — например, в одной только области залива Сан-Франциско имеется более 20 миллионов контрольных точек. «Попытка решить судьбу миллиона вещей в течение секунды — вот где возникает проблема», — объясняет исследователь NREL Дженнифер Кинг.

Следующая проблема заключается в применении разрабатываемых алгоритмов в реальных условиях, когда не всегда всё работает гладко, и часто приходится учитывать задержки и повреждения. Организация инфраструктуры и обеспечение ее безопасности будет представлять собой еще одну серьезную проблему.

Идеи исследователей из NREL оказываются чрезвычайно созвучны основным положениям архитектуры Интернета энергии (IDEA), над которой работает Инфраструктурный центр EnergyNet, и в которой баланс интересов большого множества распределенных источников энергии и оптимизация из совокупного вклада в работу энергосистемы достигается за счет энергетических трансакций между пользователями — энергетическими ячейками. Проведенные нами совместно с МЭИ, РТСофт и НГТУ архитектурные исследования подтвердили принципиальную реализуемость децентрализованной архитектуры энергосистем. Но в отличие от коллег из NREL Интернет энергии — далеко не только исследование, и осенью этого года в МФТИ будет создан демонстрационный комплекс, показывающий реализацию такого распределенного управления энергетикой на практике.

Подготовлено IC ENERGYNET.

Автор: Владимир Сидорович

[1] https://www.nrel.gov/grid/autonomous-energy.html