Projekti / Programi
Elektroenergetski sistemi
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Elektroenergetski sistem (EES) Stabilnost EES Vodenje EES Obratovanje EES Razvoj EES Obnovljivi viri energije (OVE) Razpršena proizvodnja (DG) Pametna omrežja Otočenje EES FACTS Zanesljivost Podfrekvenčno razbremenjevanje Strojno učenje Električna vozila Hranilniki električne energije Pametna razsve
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
08. junij 2023;
A3 za obdobje
2017-2021
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
271 |
3.967 |
3.542 |
13,07 |
| Scopus |
483 |
6.239 |
5.461 |
11,31 |
Raziskovalci (15)
Organizacije (1)
Povzetek
Kot osnovni cilj programa smo opredelili prehod elektroenergetskega sistema (EES) Slovenije iz klasične, stoletje stare zasnove, v obliko, skladno s prehodom v brezogljično družbo in z ustrezno novo paradigmo oskrbe z električno energijo, kateri se je zavezala Evropa. Ta paradigma predvideva drastično zmanjšanje rabe energije, razen pri električni energiji, kjer pričakujemo strmo rast porabe, saj je univerzalni nadomestek za fosilna goriva. Proces že poteka na področju elektrifikacije ogrevanja (toplotne črpalke) in prometa. V javnosti se ves proces velikokrat predstavlja nekritično poenostavljeno. Poleg zamenjave t. i. ogljičnih virov z brezogljičnimi je treba spremeniti celoten ustroj načrtovanja, obratovanja in vzdrževanja EES. To je dolgotrajen in kontinuiran proces, napačne odločitve pa imajo praviloma dolgoročne in globoke posledice, saj brez zanesljive oskrbe z električno energijo ni razvite družbe. Proces prehoda je potrebno izvajati "korak po korak" in postopoma uvajati nove sistemske pristope, ki vsebujejo nove metode nadzora, vodenja, analize in načrtovanja EES. Za to pa je potrebna široka paleta znanj, ki jih združujemo v okviru programske skupine. Trendi raziskav v svetu, rezultati raziskovalne skupine na znanstvenem področju in vedno večja potreba po tovrstnih rešitvah t. j. prenos idej v prakso so potrdili ustreznost osnovnega koncepta raziskovalnega programa. Zato ga ohranjamo. Dejavnosti so razdeljene na 3 logične sklope: SKLOP 1: Sistemske raziskave v elektroenergetiki Gre za raziskovanje sistemskih vidikov obratovanja EES, torej kako zagotoviti, da bo ta v vedno hitreje se spreminjajočih razmerah, za katere ni bil zasnovan, obratoval stabilno in zanesljivo. Cilj je razviti ukrepe oz. metode obratovanja, ki bi to zagotovile tudi v prihodnji evropski paradigmi prehoda v t. i. brezogljično družbo. SKLOP 2: Pametna omrežja (Smart Grids) Pametna omrežja so temeljni pogoj za prehod iz centralne proizvodnje v razpršeno in negotovo proizvodnjo električne energije. Če se je do sedaj o pametnih omrežjih govorilo predvsem v povezavi z distribucijskim nivojem, pa se vedno bolj kaže tudi problem na prenosnem omrežju, saj ta zaradi odpora javnosti ne morejo slediti potrebam tranzicije EES. Zato se vedno pogosteje pojavlja pojem pametnih prenosnih omrežij. Razvoj že kaže izrazit trend v omenjeno smer (prečni transformator Divača, STATCOM Beričevo, SSSC Podlog). SKLOP 3: Racionalna raba energije in energetske strategije Racionalna raba energije, trgi z električno energijo in sistemska podpora proizvajalcev in porabnikov električne energije sta nujni, če naj bi EES obratoval varno in zanesljivo. Ključnega pomena za to pa je, da upravljalec EEO in zakonodajalec motivirata deležnike, da opravljajo storitve, ki so iz tehničnega vidika za obratovanje EES nujne. Gre za področje, ki je izrazito interdisciplinarno in zajema poleg obratovanja EES tudi ekonomiko in nenazadnje psihologijo porabnikov.
Pomen za razvoj znanosti
Prehod na drugačen način obratovanja EES je desetletja trajajoč kontinuiran proces. Uvajanje sprememb je v takem sistemu vedno tvegano, ker mora transformacija potekati brez motenj za uporabnike in ob hkratnih relativno hitrih spremembah, ki jim je EES podvržen v okviru paradigme energetskega preobrata, začrtane v EU. Zato ima vsaka, čeprav morda na videz majhna, izboljšava na področju obratovanja, načrtovanja, vzdrževanja in zaščite EES pozitivne dolgoročne posledice, katerih resnična vrednost se pokaže šele čez čas. Neustrezne rešitve (praviloma ne dovolj premišljene, proučene) lahko zaradi velikih finančnih in družbenih posledic zaustavijo razvoj tudi ustreznih rešitev. Analiza in načrtovanje EES je zaradi velikih investicijskih stroškov ob tehničnih, socialnih in ekoloških omejitvah zelo kompleksna in interdisciplinarna naloga. Glede na preteklo delo raziskovalne skupine, njene reference in postavljene prioritete, se bomo v okviru raziskovalnega programa lotili predvsem nerešenih problemov, ki so vitalnega pomena za razvoj in delovanje EES. V nadaljevanju naštevamo nekatera razvojna področja, na katerih pričakujemo najpomembnejše prispevke za razvoj znanosti: SKLOP 1: Sistemske raziskave v elektroenergetiki o Novi pristopi k reševanju težav s frekvenčno nestabilnostjo EES v razmerah z visoko količino razpršenih virov energije z uporabo tehnologije močnostnih pretvornikov. Gre za korak v smeri pametnih omrežij na sistemskem nivoju, kar odpira nove možnosti za razvoj in raziskave. o Analiza širjenja elektromehanskih valov v EES, ki bo predstavljala osnovo za raziskave na področju regulacije pretvorniško-priključenih proizvodnih enot za pomoč pri regulaciji frekvence. Definirati želimo območja, v katerih prihaja do večjih oziroma manjših vztrajnostnih odzivov, česar v obstoječi literaturi do sedaj še nismo zasledili. o Raziskava namernega otočenja delov EES odpira novo področje, in sicer koordinacijo med obstoječimi zaščitnimi shemami za zagotovitev stabilnosti EES. To bo imelo za posledico večjo interdisciplinarnost raziskav, saj bo treba v raziskave vključiti več različnih področij in obstoječih ter novih tehnologij. o Razvoj celovite metodologije za določitev harmonskega popačenja v elektroenergetskih omrežjih, ki ga povzročajo sodobne naprave, ki so na omrežje priključene preko močnostnih pretvornikov. o Razvoj verjetnostnih metod napovedi porabe in proizvodnje. Zaradi kompleksnosti sodobnih EES in vedno večjega problemskega prostora zaradi množice nenapovedljivih in nekontrolabilnih razpršenih virov električne energije, deterministične metode pri analizi in načrtovanju EES ne morejo zadovoljiti vseh zahtev. Zato raziskovalci intenzivno iščemo verjetnostne pristope, ki bi odslikavali realnost in bili hkrati dovolj preprosti in s tem uporabni. SKLOP 2: Pametna omrežja (Smart Grids) o Razvoj referenčnih modelov omrežja z aplikacijo metod strojnega učenja na osnovi statističnih lastnosti skupine omrežij, kar omogoča posplošitev rezultatov. o Razvoj regulacije baterijskih hranilnikov električne energije (BHEE) za povečanje stabilnosti EES. o Razvoj modelov za uporabo električnih vozil kot shranjevalnikov. SKLOP 3: Racionalna raba energije in energetske strategije o Novi pristopi k načrtovanju in krmiljenju cestne razsvetljave. o Razvoj metod za optimalno razvrščanje polnilnih postaj električnih vozil v prostoru. o Nov način vrednotenja opcij, ki omogoča upoštevanje dinamične nihajnosti, ki jo vnaša višanje deleža proizvodnje OVE na trgu z električno energijo. o Z novim tržnim okvirom prožnosti omogočamo nov način oblikovanja prožnostnih storitev, ki ponujajo cenovno učinkovito alternativo vlaganju v distribucijsko omrežje pri zagotavljanju kakovostne oskrbe z električno energijo.
Pomen za razvoj Slovenije
Zanesljiva, varna in poceni oskrba z električno energijo je sama po sebi nekaj, kar ima odločilen vpliv na družbo in njeno ekonomsko uspešnost. Tekma na globalnem trgu je brez omenjenega izgubljena vnaprej. Rešitve, ki doprinesejo ali v danih razmerah vsaj ohranjajo nivo zanesljivosti varnosti in konkurenčnosti oskrbe s kakovostno električno energijo posredno odločilno vplivajo na celotno družbo. Rezultate raziskav oz. pridobljeno znanje programske skupine preko projektov za gospodarske subjekte in pedagoškega procesa prenašamo neposredno na družbo. Delo skupine tako prispeva tudi k izobraženju novih strokovnjakov na področju elektroenergetskih sistemov, ki bodo lahko nadaljevali z ustanavljanjem lastnih podjetij ali prenosom znanja v domačo industrijo. V preteklosti je iz programske skupine že izšlo pilotsko podjetje, ki že nekaj let uspešno deluje na trgu. Raziskovalno delo bo omogočilo tudi poti za prijavo na domače in mednarodne projekte v prihodnosti, kar bo pripomoglo h krepitvi gospodarstva in ustvarjanju novih možnosti za zaposlitve. V nadaljevanju izpostavljamo nekatere konkretne vidike pričakovanih rezultatov naših raziskav. SKLOP 1: Sistemske raziskave v elektroenergetiki o Znižanje stroškov gospodarskih subjektov zaradi posledic nedobavljene električne energije. o Lažji proces umeščanja novih naprav v EES oziroma lažji proces načrtovanja EES. o Verjetnostne metode ki so natančnejše in posledično znižajo stroške zaradi nastalih odstopanj. o Zanesljivejše delovanje EES občutijo vsi odjemalci električne energije (čeprav se običajno tega ne zavedajo), saj so izpadi napajanja redki in če že do njih pride, kratki. Poleg zagotavljanja konkurenčnosti gospodarstva se na ta način ohranja tudi nivo varnosti in socialnih razmer. Večkrat se je namreč že izkazalo, da ima stanje ob dolgotrajnem električnem mrku zelo podobne značilnosti, kakor vojne razmere. o Učinkovito načrtovanje omrežja prinaša nižja investicijska vlaganja, kar se odrazi v nižjih cenah električne energije za porabnike. o Implementacija verjetnostnih metod napovedi porabe in proizvodnje električne energije v EES bo imela za posledico tudi potrebo po odpiranju novih delovnih mest na področju trga z električno energijo. SKLOP 2: Pametna omrežja (Smart Grids) o Razvoj referenčnih modelov omrežja je zanimiv za podjetja za distribucijo električne energije, ker omogoča enostavno tehnično in ekonomsko primerjavo. o Razvite regulacije BHEE omogočajo razširitev njihovih funkcionalnosti in prispevajo k stabilnosti EES ter sočasno omogočajo trženje sistemskih storitev pri upravljalcu EES. o Možnost uporabe električnega voznega parka gospodarskih družb kot shranjevalnika električne energije vpliva tako na zagotavljanje višje zanesljivosti oskrbe z električno energijo na eni strani, kakor tudi na sodelovanje hranilnikov električne energije v sistemskih storitvah in posledično dodatnemu viru finančnih sredstev za gospodarske družbe. o Večanje deleža OVE, toplotnih črpalk in električnih vozil bo zahtevalo velike investicije v elektroenergetsko infrastrukturo. Načrtovanje omrežja na osnovi simulacij bo omogočilo optimalno načrtovanje omrežja in s tem za nižja vlaganja. o BHEE z ustreznim vodenjem omogočajo vključitev večjega deleža obnovljivih virov in porabnikov (toplotne črpalke, E-avtomobili) v obstoječo infrastrukturo. o Podoben vpliv, kot z BHEE dosežemo lahko z električnimi vozili SKLOP 3: Racionalna raba energije in energetske strategije o Razvoj predvsem pri oblikovanju svetilk z ustrezno porazdelitvijo svetilnosti, ki se bodo sposobne prilagajati različnim razmeram v okolju. o Smotrna raba investicijskih sredstev za izgradnjo polnilnih mest električnih avtomobilov. o Nova metoda vrednotenja opcij bo omogočila energetskim podjetjem boljše obvladovanje tveganj na trgu z električno energijo in s tem nižje cene za domače odjemalce. o Zmanjšanje porabe električne energije za cestno razsvetljavo ter za svetlobnega onesnaženja okolja. o Večja dostopnost polnilnic aktualnim in bodočim lastnikom električnih vozil. Povečan interes za uporabo električnih vozil. Nenazadnje bodo rezultati raziskav neposredno v pomoč pri uresničevanju politično zastavljenih energetskih ciljev v svetu, v Evropi in v Sloveniji. Evropska skupnost in Slovenija sta se zavezali, da bosta v prihodnjih letih bistveno zmanjšali porabo goriv glede na raven iz preteklih let ter v prihodnjem desetletju dosegli izjemno povečan delež t. i. obnovljivih virov energije. Pri izpolnjevanju teh ciljev imajo rezultati raziskav izjemno pomembno vlogo.
