Modernste Netzplanungstools treiben Indiens dezentrale Energiezukunft voran

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Die Netzanalysten Kapil Duwadi und Erik Pohl diskutieren über die Rolle von NREL bei der Unterstützung Indiens bei der Integration verteilter Energieressourcen

Kapil Duwadi und Erik Pohl sind Teil des Grid Planning and Analysis Center am National Renewable Energy Laboratory (NREL). In dieser Ausgabe von NREL Erzähl mir etwas, Gitter In dieser Serie berichten sie darüber, wie NREL mit Vertriebsunternehmen in Indien zusammenarbeitet, um die Integration und Verwaltung verteilter Energieressourcen (DERs) zu erleichtern.

Indien hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 450 Gigawatt (GW) erneuerbare Energien in sein Stromnetz zu integrieren. Bis zum selben Jahr plant das Land außerdem, eine Kapazität von 40 % erneuerbarer Energie zu erreichen.

Um diese Ziele erfolgreich zu erreichen, muss Indien die Einführung verteilter Energieressourcen (DERs) wie Solar-, Speicher- und Elektrofahrzeuge rasch steigern. Eine stärkere DER-Integration trägt nicht nur dazu bei, die Emissionen des Landes zu senken, sondern kann auch die Kosten der Kunden senken, die Systemzuverlässigkeit verbessern und dem indischen Privatsektor wirtschaftliche Chancen bieten.

Gleichzeitig bedeuten mehr DERs, dass sich die staatlichen Energieversorger, die das indische Stromnetz verwalten, mit den potenziellen Auswirkungen wie Spannungsverstößen und Nachfrageverschiebungen auseinandersetzen müssen, die DERs auf die Mittel- und Niederspannungsverteilungsnetze des Landes haben können. Gelingt es nicht, diese Veränderungen und Risiken zu bewältigen, könnte sich die Einführung von DERs und anderen Technologien für erneuerbare Energien verzögern und Indiens gesamte Energiewende verlangsamen.

Mit Unterstützung von Partnern wie der Children’s Investment Fund Foundation und der US Agency for International Development (USAID) arbeitet unser Team bei NREL direkt mit staatlichen Versorgungsunternehmen in ganz Indien zusammen, um technische Unterstützung und Tools zur Steuerung des DER-Wachstums bereitzustellen.

Übergang zu einem verbesserten Datenmanagement

Vertriebssystemingenieure in Indien und darüber hinaus benötigen hochwertige Daten für eine genaue Planung und fundierte Entscheidungsfindung.

Als wir jedoch begannen, mit den Versorgungsunternehmen in Delhi – BSES Yamuna Power Limited (BYPL) und BSES Rajdhani Power Limited (BRPL) – zusammenzuarbeiten, wurde klar, dass die Tools und Prozesse zur Erfassung der für die DER-Modellierung und -Analyse erforderlichen Daten nicht vorhanden waren . Ohne Daten waren BRPL und BYPL nicht in der Lage, die Landschaft ihres Energieprofils und die möglichen Auswirkungen der DER-Integration auf das Verteilnetz vollständig zu verstehen.

Um diese Lücke zu schließen, haben wir das erstellt Einfaches Tool zur Generierung synthetischer Verteilungs-Feeder (SHIFT). SHIFT erstellt synthetische Verteilungsdatenmodelle unter Verwendung vorhandener Open-Source-Informationen für das lokale Gebiet, wie z. B. Gebäude und Straßennetze. All dies geschieht, während es weiterhin in der Lage ist, alle Daten zu integrieren, die dem Dienstprogramm möglicherweise zur Verfügung stehen.

Obwohl SHIFT den Bedarf an echten Daten nicht vollständig ersetzt, kann es unseren Partnern helfen, Probleme mit der Datenverfügbarkeit zu überwinden und ihre DER-Analyseprojekte anzukurbeln, ohne Monate oder Jahre auf die Erfassung ihrer eigenen Daten warten zu müssen.

Entstehung einer erweiterten DER-Risikoanalyse

Ein ebenso wichtiger Aspekt bei der Steuerung des DER-Wachstums besteht darin, sicherzustellen, dass die DER-Verbindung keine Probleme mit der Stromqualität verursacht, die zu Ausfällen führen können.

Im Bundesstaat Tamil Nadu haben wir bei der Entwicklung mit ihrem Energieversorger – der Tamil Nadu Generation and Distribution Corporation Limited (TANGEDCO) – zusammengearbeitet ein individueller Ansatz zur Verteilungsnetzanalyse, die das Risiko definiert, indem sie das Ausmaß der Verstöße gegen die Stromqualität, die Anzahl der betroffenen Kunden und die Dauer der Verstöße bewertet. Der Ansatz wurde letztendlich zum Management- und Risikobewertung für neue Technologien im Distribution Grids Evolution (EMeRGE)-Tool.

Durch die Entwicklung von Auftauchen, haben wir herausgefunden, dass dezentrale Solarenergie die Netzwerkbedingungen von TANGEDCO verbessern kann. Solarwechselrichter ohne erweiterte Wechselrichterfunktion (oder die Möglichkeit, die Ausgangsleistung in Abhängigkeit von Steuerparametern wie der Spannung zu ändern) reichten aus, um Unterspannungsprobleme zu reduzieren. Allerdings würde eine erweiterte Wechselrichterfunktion mit zunehmendem Solareinsatz sicherlich mehr Nutzen bringen, um sowohl Überspannungs- als auch Unterspannungsprobleme zu lösen.

Eine solche Risikoanalyse ist unerlässlich, da TANGEDCO bestrebt ist, wachsende Anteile dezentraler Solarenergie sicher zu integrieren.

Entwickelte Methoden zur Bewertung der Verteilungslast

Die Analyse von Zeitreihendaten und Bedarfsschwankungen ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der täglichen Aufgaben eines Vertriebsingenieurs.

Mit Unterstützung von USAID arbeitete unser Team mit dem staatlichen Versorgungsunternehmen BYPL in Delhi zusammen, um die Entwicklung des Netzlastprofils mit der zunehmenden Einführung von DER-Technologien zu verstehen. Gemeinsam haben wir etwas geschaffen eine grundlegende Struktur um die Netzlastentwicklung zu bewerten, die Verteilungsunternehmen beobachten werden, wenn DERs ins Netz gelangen.

Dieser Rahmen, EVOlution der Netzlastschwankung durch neue Technologien (EVOLVE)ist eine Reihe von Modellen und Algorithmen, die in einem interaktiven und benutzerfreundlichen Dashboard zusammengefasst sind und jetzt allen interessierten Benutzern kostenlos zur Verfügung stehen.

Das Dashboard ermöglicht es Vertriebsingenieuren, historische Zeitreihen-Lastprofildaten zu nutzen, um relevante Szenarien zu bewerten, vorhergesagte Veränderungen der Kundennachfrage zu beobachten und entsprechende Entscheidungen zu treffen.

Unsere EVOLVE-Bewertung mit BYPL ergab, dass verteilte Technologien im Laufe des Tages tatsächlich zu inkrementellen Nachfrageverschiebungen führen könnten, die insgesamt dazu führen könnten, dass BYPL den Betrieb und die Planung überarbeiten muss.

Die Verwendung von EVOLVE, um zu verstehen, wie sich die Last eines Versorgungsunternehmens mit neuen DER-Technologien ändern kann, bietet dem Versorgungsunternehmen die Möglichkeit, diese Überholungen im Voraus zu planen.

Anpassung des IEEE-Standards 1547–2018 an Indien

Gemeinsam mit dem Bureau of Indian Standards erleichtern wir die Einführung des Standard 1547-2018 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE Std 1547-2018).

Der IEEE-Standard 1547-2018 ist die Grundlage für die Integration von DERs in das Verteilnetz in den Vereinigten Staaten, einschließlich Solarenergiesystemen. Der Standard schreibt die Anforderungen vor, die für die Leistung, den Betrieb, die Tests, Sicherheitsaspekte und die Wartung der Verbindung relevant sind.

Unser Ziel ist es zu verstehen, wie der Standard auf internationale Energiesysteme anwendbar ist, die möglicherweise unterschiedliche Betriebseigenschaften aufweisen. Einer der wichtigsten zu berücksichtigenden Unterschiede besteht darin, wie der Standard auf das 50-Hertz-System Indiens im Vergleich zum 60-Hertz-System in den Vereinigten Staaten angewendet wird. Eine lokal angemessene Anpassung des Standards umfasst die Betrachtung verschiedener technischer Aspekte indischer Energiesysteme, einschließlich des Vorhandenseins einer aktiven Spannungsregulierung, einzigartiger Netztopologien, des Ausmaßes der DER-Einführung (gegenwärtig und zukünftig), Systemschutzschemata und des Frequenzverhaltens von Großstromsystemen.

Im Februar 2024 haben wir einen Bericht veröffentlicht, in dem dargelegt wird, welche Teile des Standards im indischen Kontext möglicherweise geändert oder weiter untersucht werden müssen. Es umfasst die Modellierung und Analyse, wie die Standard-DER-Einstellungen des IEEE-Standards 1547-2018 (wie sie heute aufgeführt sind) in einem „typischen“ indischen Stromnetz funktionieren würden.

In Zukunft sind wir daran interessiert, NRELs anzupassen Tool zur Vorkonfiguration und Steuerung von Wechselrichter-Sollwerten (PRECISE).das die Konfiguration der Wechselrichtereinstellungen automatisiert und einen ansonsten manuellen und teuren Prozess ersetzt, als eine weitere Methode zur Modellierung der Verbindungsanforderungen jedes Versorgungsunternehmens.

Daran führt kein Weg vorbei: Indiens Energiesystem muss die DER-Einführung sicher und erfolgreich beschleunigen, um seine Energie- und Klimaziele zu erreichen. Glücklicherweise beweisen Indiens staatliche Energieversorger eine enorme Führungsrolle, indem sie heute die notwendigen Schritte unternehmen, um Instrumente einzuführen, die das DER-Wachstum optimieren und ein nachhaltigeres Energiesystem für die Zukunft unterstützen.

NREL bietet mehrere selbstgesteuerte Tutorials und Schulungen zu den in diesem Artikel erwähnten Modellierungstools für Energiesysteme an. Wenn Sie diese Materialien erhalten möchten, registrieren Sie sich für uns Arbeitsgruppe zur Modellierung von Vertriebssystemen in Indien. Lerne mehr über NRELs Partnerschaften mit Indiens staatlichen Versorgungsunternehmen.

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Artikel mit freundlicher Genehmigung von NREL. Von Kapil Duwadi und Erik Pohl