Software for distribution network control

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F26326850%3A_____%2F22%3AN0000001" target="_blank" >RIV/26326850:_____/22:N0000001 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="http://www.energycloud.cz" target="_blank" >http://www.energycloud.cz</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Software pro řízení distribučních sítí

Original language description

Software pro řízení distribučních sítí (dále též SPDS) vznikl při realizaci projektu Energy sharing system (dále též ESS), který se zaměřuje především na zajištění bezpečnosti soustavy i v nestandardních provozních stavech s tím, že kalkulované regulační zásahy do využití energetických zdrojů a řízení energetických toků přitom probíhají téměř v reálném čase. Rychlé měření definovaných elektrických veličin zabezpečuje společně s progresivními modelačními metodami implementovanými právě v SPDS možnost aplikace flexibilních regulačních algoritmů doplněné o požadované komunikační standardy a protokoly. Kritickou součástí tvorby SPDS bylo taktéž zabezpečení kooperace vyvinutého systému se v současnosti používanými standardy pro dispečerské řízení distribuční sítě (dále též DS) se zaměřením na parametrizaci provozu lokálních obnovitelných zdrojů energie (dále též OZE). Dosažený výsledek je pak tedy plně v souladu s moderními trendy a rozvojovými plány v oblasti energetiky, průmyslu a automatizace provozů, mezi které lze jmenovat především Průmysl 4.0 a Smart Grid. Výsledek svým zaměřením spadá dle kategorizace CZ-NACE do oblasti 62.01 – programování. SPDS lze definovat jako programové vybavení jednotlivých součástí ESS. Do palety nástrojů, které byly vyvinuty a implementovány, pak patří vhodné řídicí algoritmy, cloudové řešení dat (sběr dat, analýzy, diagnostika, umělá inteligence apod.), databáze a decision-making algoritmy. SPDS se je přes systém ESS implementován a provozován ve třech vrstvách dle následujícího níže uvedeného výčtu: 1. Vrstva fyzikální a virtuální platformy DS 2. Senzorická vrstva (sběr, sdílení dat a komunikace, aplikace IoT, kybernetická bezpečnost) 3. Optimalizační vrstva (optimalizace konfigurace DS dle uživatelských kritérií) Nad 1. vrstvou, která je v současnosti tvořena hlavně komponenty pro výrobu elektrické energie (včetně OZE), DS, spotřebiči a regulačními prvky, byla vytvořena vrstva senzorů monitorujících stavy v klíčových uzlových bodech DS s tím, že přispívá k zabezpečení regulace. 2. vrstva také realizuje komunikaci mezi 1. vrstvou (fyzikální a virtuální platforma DS) a 3. vrstvou (optimalizace) navrhující dynamickou real-time rekonfiguraci DS s cílem zajistit její bezpečnost z hlediska kybernetického i technologického. Pro modelaci 1. vrstvy SPDS/ESS byly použity matematické metody Gauss-Seidel a Newton-Raphson, které reagují na pokyny a potřeby 3. optimalizační vrstvy s tím, že pro jednotlivé iterace jsou generovány regulační zásahy a predikce na základě sebraných dat v DS. Optimalizační vrstva v tomto případě zpracovává vstupy ze senzorické vrstvy a po aplikaci vícekriteriálních optimalizačních algoritmů vrací příkazy a hodnoty pro řízení. Jako komunikační protokol SPDS senzorické vrstvy byl z důvodu rychlosti a bezpečnosti přenášených dat zvolen a implementován MODBUS. Podrobný teoretický rozbor a návrh blokové architektury SPDS čerpal z nashromážděných dat spojených s jednotlivými energetickými zdroji (různých typů) zahrnující aspekty, mezi které lze řadit například: nárazovost produkce, objem produkce, volatilita zdroje, závislost zdroje na klimatických podmínkách, rychlost odezvy na změnu okolních podmínek, řiditelnost produkce atd. Na vybraných zdrojích energie byla provedena dlouhodobá měření, jejichž vyhodnocení pomohla spoluurčit strukturu blokové architektury a hlavní parametry. Při návrhu SPDS byly vytvořeny taktéž nástroje pro ovlivňování kvalitativních i kvantitativních parametrů. Kvalitativními parametry je v tomto případě myšlena především kvalita sítě, tj. stabilita dodávek elektrické energie, průběhy napětí apod. Kvantitativními parametry se v tomto případě rozumí především objem přenášené energie v závislosti na jeho časové distribuci. Důkladné testování optimalizační vrstvy na definované části SPDS/ESS vedly ke konkrétní specifikaci pro DS a lokální distribuční síť (LDS). Při vývoji SPDS proběhlo úspěšné propojení většího množství decentralizovaných výrobců (OZE včetně možnosti akumulace) a odběratelů (řízené spotřebiče) dovybavených systémem vzdáleného řízení a monitorování. Ve vztahu k tvorbě SPDS proveden byl proveden také vývoj rozhraní pro dispečerské řízení ESS. Na řešený problém byly aplikovány metody umělé inteligence. Vytvořený model zahrnuje vybrané systémové prvky (energetické zdroje, spotřebiče) včetně klasifikace jejich klíčových vlastností. Dále jsou v modelu obsaženy i flexibilně rekonfigurovatelné vazby mezi vybranými systémovými elementy s možností dynamické změny v závislosti na pracovním režimu či provozním stavu zdroje, spotřebiče či sítě. Testování funkce a účinnosti optimalizační vrstvy SPDS na simulované DS bylo orientováno i na DS na vybraných zahraničních trzích v souladu s obchodním plánem společnosti EnergyCloud, a.s. Výsledek SPDS byl v této etapě dovybaven o uživatelské rozhraní (frontend) ESS. V uživatelském prostředí jsou zobrazeny a popsány jednotlivé ovládací funkce systému a možných nastavení. Dále toto prostředí umožňuje také zpracování provozu různých konfigurací energetického hospodářství objektů se zohledněním vlastností různých energetických zdrojů.

Czech name

Software pro řízení distribučních sítí

Czech description

—

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

20201 - Electrical and electronic engineering

Project

<a href="/en/project/EG19_262%2F0020205" target="_blank" >EG19_262/0020205: Power sharing control system using battery storage - Energy sharing system</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

SPDS SW v1

Technical parameters

Regulační zásahy se zpětnovazební odezvou do 200 ms (podle ping). Přes 2000 uzlových prvků a vazeb v řízeném systému.

Economical parameters

Rozšíření produktového portfolia společnosti.

Owner IČO

26326850

Owner name

EnergyCloud, a.s.