Software pro řízení distribučních sítí

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

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

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Software pro řízení distribučních sítí

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

Software for distribution network control

Popis výsledku anglicky

Software for distribution network control (hereinafter referred to as SPDS) was created during the implementation of the Energy sharing system (hereinafter referred to as ESS) project, which focuses primarily on ensuring the safety of the system even in non-standard operating conditions, with the fact that calculated regulatory interventions in the use of energy resources and management of energy flows take place in almost real time. Fast measurement of defined electrical quantities together with progressive modeling methods implemented in SPDS ensures the possibility of applying flexible control algorithms supplemented by the required communication standards and protocols. A critical part of the creation of the SPDS was also ensuring the cooperation of the developed system with the currently used standards for the dispatch control of the distribution network (hereinafter referred to as DS) with a focus on the parameterization of the operation of local renewable energy sources (hereinafter referred to as RES). The achieved result is therefore fully in line with modern trends and development plans in the field of energy, industry and automation of operations, among which Industry 4.0 and Smart Grid can be named above all. According to the CZ-NACE categorization, the result falls into area 62.01 – programming. SPDS can be defined as software equipment of individual ESS components. The range of tools that have been developed and implemented include appropriate control algorithms, cloud data solutions (data collection, analysis, diagnostics, artificial intelligence, etc.), databases and decision-making algorithms. The SPDS is implemented and operated via the ESS system in three layers as listed below: 1. DS physical and virtual platform layer 2. Sensor layer (data collection, sharing and communication, IoT applications, cyber security) 3. Optimization layer (optimization of DS configuration according to user criteria) Above the 1st layer, which currently consists mainly of components for the production of electrical energy (including RES), DS, consumers and regulatory elements, a layer of sensors was created to monitor conditions at key nodes of the DS, with the fact that it contributes to the security of regulation. The 2nd layer also implements the communication between the 1st layer (physical and virtual DS platform) and the 3rd layer (optimization) proposing a dynamic real-time reconfiguration of the DS in order to ensure its security from the point of view of cyber and technology. Gauss-Seidel and Newton-Raphson mathematical methods were used to model the 1st layer of SPDS/ESS, which respond to the instructions and needs of the 3rd optimization layer, with the fact that regulatory interventions and predictions are generated for individual iterations based on the data collected in the DS. In this case, the optimization layer processes inputs from the sensory layer and, after applying multi-criteria optimization algorithms, returns commands and values for control. MODBUS was chosen and implemented as the communication protocol of the SPDS sensor layer due to the speed and security of the transmitted data. The detailed theoretical analysis and design of the SPDS block architecture was based on accumulated data associated with individual energy sources (of various types), including aspects such as: suddenness of production, volume of production, volatility of the power source, dependence of the source on climatic conditions, speed of response to changes in the surrounding conditions, controllability of production, etc. Long-term measurements were carried out on selected energy sources, the evaluation of which helped determine the structure of the block architecture and the main parameters. When designing the SPDS, tools were also created for influencing qualitative and quantitative parameters. Qualitative parameters in this case mainly mean the quality of the network, i.e. stability of electricity supply, voltage waveforms, etc. Quantitative parameters in this case mean mainly the volume of transmitted energy depending on its time distribution. Thorough testing of the optimization layer on defined parts of the SPDS/ESS led to a specific specification for the DS and the local distribution network (LDS). During the development of SPDS, a large number of decentralized producers (RES including the possibility of accumulation) and consumers (controlled appliances) equipped with a remote control and monitoring system were successfully connected. In relation to the creation of the SPDS, the development of the interface for dispatching control of the ESS was also carried out. Artificial intelligence methods were applied to the solved problem. The created model includes selected system elements (energy sources, appliances) including the classification of their key properties. The model also includes flexibly reconfigurable links between selected system elements with the possibility of dynamic changes depending on the working mode or operating status of the source, consumer or network. Testing the function and effectiveness of the SPDS optimization layer on simulated DS was also oriented on DS on selected foreign markets in accordance with the business plan of EnergyCloud, a.s. The SPDS result was retrofitted with an ESS user interface (frontend) at this stage. In the user environment, individual control functions of the system and possible settings are displayed and described. Furthermore, this environment also enables the processing of the operation of various configurations of the energy management of objects, taking into account the properties of various energy sources.

Druh

R - Software

CEP obor

—

OECD FORD obor

20201 - Electrical and electronic engineering

Projekt

<a href="/cs/project/EG19_262%2F0020205" target="_blank" >EG19_262/0020205: Řídicí systém sdílení elektřiny s využitím bateriových úložišť - Energy sharing system</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

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.

Interní identifikační kód produktu

SPDS SW v1

Technické parametry

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

Ekonomické parametry

Rozšíření produktového portfolia společnosti.

IČO vlastníka výsledku

26326850

Název vlastníka

EnergyCloud, a.s.