Projekti / Programi
Sistem za upravljanje z energijo električnih naprav
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T190 |
Tehnološke vede |
Elektriško inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Električne naprave; proizvodnja, hranjenje, raba, upravljanje z energije; učinkovitost; samoučeči se modeli; model trga; trg s prožnostjo energije
Raziskovalci (15)
Organizacije (1)
Povzetek
Zimski paket 2016 Direktiva o energetski učinkovitosti Evropske komisije predstavlja politični okvir za uvedbo trga prožnosti energije. Dopolnjuje obstoječi energetski trg z novimi tržno usmerjenimi storitvami prožnosti energije. Agregator usklajuje in povezuje ponudnike storitev prožnosti, v obliki enot za proizvodnjo, shranjevanje ali rabo energije, z uporabniki storitev prožnosti energije, v obliki operaterjev elektroenergetskih omrežij in odgovornih bilančnih skupin. Projekt predlaga popolnoma nov koncept sistema za upravljanje z energijo (EMS), ki je nameščen pri ponudnikih storitev prožnosti, in je ključnega pomena za uvedbo tržnih storitev prožnosti energije (TSPE).
Obstoječe EMS je mogoče označiti kot:
sisteme avtomatizacije ali
sisteme vodenja na daljavo.
Obstoječi sistemi EMS ne omogočajo:
Otočnega obratovanja niti takrat, ko razpolagajo z enotami za proizvodnjo in/ali hranjenje energije.
Poganjanj z agregatorjem v katerih bi zastopali interese lastnika
Povpraševanja po servisnih storitvah ali ponujanja slednjih
Obratovanja v primerih, ko električno omrežje ni na voljo ali ko so onemogočene komunikacijske povezave.
Komunikacija med lastnikom EMS in agregatorjem je omejena:
na pošiljanje zahtev uporabniku, da naj sam vklopi ali izklopi določeno napravo
neposredno vklapljanje in izklapljane naprav uporabnika omrežja.
Za uporabnike omrežja ni sprejemljiva nobena od navedenih možnosti!
Glavni cilj tega projekta je razviti nov koncept EMS in ga tudi potrditi. Razviti sistem za upravljanje z energijo odpravlja večino navedenih pomanjkljivosti. Za doseganje cilja projekta je treba izvesti v nadaljevanju navedena opravila.
Za zagotavljanje informacij, ki so bistvene za sprejemanje odločitev, bo razvito avtomatizirano tvorjenje modelov posameznih naprav (proizvodne enote, hranilniki in porabniki energije). Postopek bo temeljil na strojnem učenju. Omogočal bo avtomatizirano tvorjenje in adaptacijo modelov naprav na osnovi meritev med normalnimi obratovalnimi stanji naprav. Razviti modeli naprav bodo implementirani centralno na EMS ali pa lokalno na stikalih/merilnikih. Ko bo potrebno bodo EMS z modelom lahko ocenil vrednosti opazovanih spremenljivk ob izvršeni akciji, preden bo to akcijo dejansko izvedel. Omenjeni modeli bodo podpora EMS pri izbiri najboljših ukrepov.
Vpeljan bo nov algoritem avtonomnega odločanja (AAO) EMS, ki bo posnemal obnašanje na trgu. Odločitve AAO EMS bodo temeljile na ocenah stanja posameznih enot za proizvodnjo, shranjevanje in rabo energije, ki jih bodo priskrbeli modeli omenjenih naprav. Takšen AAO EMS bo, na osnovi analize stanja in ponudbe ali povpraševanja agregatorja, sposoben ponudbo sprejeti ali zavrniti, hkrati pa bo tudi sam lahko ponujal storitve ali povpraševal po njih. Obstoječe posredovanje zahtev uporabnikom glede vklapljanja in izklapljanja njihovih naprav bo nadomeščeno z izmenjavo ponudb in povpraševanj med AAO EMS in agregatorjem. To bo omogočilo vpeljavo TSPE.
Razviti AAO EMS bo nadgrajen s funkcionalnostmi otočnega obratovanja. Ta bo omogočil izkoriščanje vseh razpoložljivih resursov za zagotavljanje vsaj omejene oskrbe z energijo tudi v primerih izpada glavnega električnega omrežja. Omejeno otočno obratovanje bo zagotovljeno s trajnim monitoringom, predikcijo in vodenjem pretakanja energije med proizvodnimi enotami, hranilniki energije in porabniki znotraj EMS.
Za potrditev predlaganega koncepta bo sestavljen eksperimentalni sistem za testiranje EMS. Vseboval bo vodene proizvodne enote (PV sistemi z mikro-pretvorniki), hranilnik energije (Baterijski sistem SCiB in pretvornik) in porabniške naprave (hladilnik, grelnik vode, več klimatskih naprav in drugih porabnikov energije). Eksperimentalni sistem bo uporabljen za testiranje avtomatiziranega tvorjenja modelov naprav, njihove sprotne adaptacije, testiranje lastnosti razvitega EMS v paralelnem in otočnem obratovanju. Uporabljen bo tudi pri preverjanju ustreznosti razvitega AAO EMS za uporabo v TSPE.
Pomen za razvoj znanosti
Projekt uvaja povsem nov koncept sistemov za upravljanja z energijo (EMS). Njegova glavna odlika je sposobnost pogajanj z agregatorji na prihajajočem trgu prožnosti energije. Prihajajoči trg prožnosti energije dopolnjuje obstoječi trg za energijo z novimi, danes ne obstoječimi tržnimi storitvami prožnosti. Na trgu prožnosti energije agregator povezuje in usklajuje z EMS opremljene ponudnike storitev prožnosti (ponudba v obliki krmiljenih enot za proizvodnjo, skladiščenje in rabo energije) z uporabniki storitev prožnosti (povpraševanje za potrebe operaterjev prenosnih in distribucijskih omrežij električne energije ter bilančnih skupin) na drugi strani. Predlagani koncept EMS je ključen za uspešno uvedbo tržnih storitev prožnosti energije.
Obstoječi EMS uporabljajo izmerjene podatke in na regresiji temelječe analize podatkov. Pri
tem pa ne uporabljajo modelov posameznih naprav v odločitveni logiki EMS. Predlagani pristop z uporabo modelov posameznih naprav omogoča ovrednotenje različnih možnosti, pred sprejetjem končne odločitve. Uporaba algoritmov za avtomatizirano tvorjenje modelov naprav, ki se poleg tega še samodejno in trajno adaptirajo na osnovi stalnih meritev, je velika novost na področju EMS. Novost na področju EMS je tudi uporaba algoritmov in odločitvene logike, ki posnemajo obnašanje trgu. Novost je tudi EMS, ki se lahko samodejno pogaja z agregatorji na trgu prožnosti energije, s ciljem maksimirati koristi lastnika.
Novost na področju EMS je tudi izkoriščanje vseh razpoložljivih resursov v obliki vodenih virov energije, hranilnikov energije in porabnikov, za zagotavljanje vsaj omejene možnosti otočnega obratovanje. Za doseganje slednjega je zagotovljeno stalno spremljanje in vodenje pretokov energije med posameznimi napravami. Implementacija vseh omenjenih rešitev v EMS stavbe in priključitev take stavbe na električno omrežje, omogoča množico novih storitev, ne samo na področjih pametnih stavb in pametnih omrežij, temveč tudi na področju pametnih mest, vključno z izvajanjem tržnih storitev prožnosti energije.
Glede na povedno je mogoče pričakovati veliko relevantnost predlaganega projekta, tako za razvoj znanosti, kot tudi za razvoj področij znanosti povezanih s pametnim domom, pametnimi stavbami, pametnimi omrežji, pametnimi mesti, upravljanjem z energijo in tržnimi storitvami prožnosti energije.
Predlagatelji pričakujejo, da bodo rezultati projekta vzbudil znaten interes tako v znanstveni kot tudi v industrijski sferi. Zato bodo nezanemarljivi resursi namenjeni tudi razširjanju in replikaciji rezultatov projekta.
Nazadnje je mogoče pričakovati tudi znaten vpliv rezultatov projekta na končne uporabnike EMS. Med normalnim obratovanjem, priključenim na elektroenergetsko omrežje, mora EMS zagotavljati neposredne koristi za lastnika, predvsem v obliki zmanjšanja stroškov za oskrbo z energijo. Razen tega predlagani EMS omogoča svojemu lastniku sodelovanje v izvajanju tržnih storitev prožnosti energije in s tem dodatne prihodke.
Pomen za razvoj Slovenije
The project introduces a completely new concept of energy management systems (EMS). Its main advantage is the ability to negotiate with the aggregators on the energy flexibility market. The upcoming energy flexibility market complements the existing energy (electricity) market with the new, today not existing market driven flexibility services. On the energy flexibility market, the aggregator connects and coordinates the EMS equipped energy flexibility service providers (supply in the form of controllable energy generation, storage, and consumption units) on the one hand, and the energy service users (demand on the side of transmission system operators, distribution system operators, and balancing groups) on the other hand. The proposed EMS concept seems to be crucial for the successful introduction of market driven energy flexibility services.
The existing EMS use measured data and regression based data analysis. However, they do not use models of individual devices in EMS decision logic. The proposed approach enables evaluation of different options before final decision is made. The algorithms for automated generation of devices’ models and their permanent adaptation based on permanent measurements are a novelty in the field of EMS. The use of algorithms that mimic market behaviour is a novelty in the field of EMS as well. The EMS ability to negotiate with the aggregators, in order to maximize benefits for its owner, is a completely new functionality of EMS.
The utilization of all available and controllable energy sources, energy storage units and consumption units, in order to provide at least limited off-grid operation, achieved by a permanent energy and energy flow monitoring and control is a novelty as well. By implementing all these solutions inside building EMS and connecting it to a smart grid enables a variety of new services, not only inside smart grids but also inside smart cities, including all varieties of market driven energy flexibility services.
Thus, based on the aforementioned statements, the expected relevance of the proposed project to the development of science and science fields related to energy flexibility services, smart homes, smart buildings, smart grid, smart cities and energy management is at least to say large, if not even huge.
Consequently, the proposers expect significant interest for the project results from the scientific and industrial societies. Therefore, non-negligible resources will be allocated to the dissemination and replication of project results.
Finally, the impact on the EMS end-users should not be neglected. During normal operation connected to the electricity network, the EMS should provide direct benefits for the owner, primarily in the form of reduced costs for energy supply. Secondarily, the proposed EMS should enable the owner its participation in marked driven energy flexibility services and additional incomes.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
