La energía renovable va en aumento, especialmente en California, donde las empresas de servicios públicos tienen el mandato de obtener al menos la mitad de su energía de recursos renovables, como la solar y la eólica, para 2030. Puede ser un avance positivo para el medio ambiente, pero persisten las preguntas sobre cómo la electricidad generada por los paneles solares residenciales y el almacenamiento de baterías domésticas puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.

Tradicionalmente, según los investigadores, la industria de la red ha modelado las redes de transmisión y distribución por separado para la planificación y el análisis; históricamente, la electricidad ha fluido en una dirección, desde las líneas de transmisión hasta los consumidores. Pero a medida que los recursos energéticos distribuidos (DER), como los paneles solares, proliferan cada vez más y se integran en la red más amplia, acoplar las redes de transmisión y distribución en modelos informáticos se ha vuelto esencial para predecir la confiabilidad y seguridad de la red.

Desarrollar tal co-simulación requiere inmensos recursos computacionales, por eso, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) iniciaron un proyecto de dos años con la empresa privada de administración de energía Eaton Corporation para desarrollar y comercializar una herramienta capaz de realizar simulaciones acopladas de redes de transmisión y distribución. El Fondo de Comercialización de Tecnología (TCF) del Departamento de Energía respalda el proyecto, con el objetivo de llevar el software al mercado para que lo utilice la industria energética.

"Este es el primer esfuerzo para comercializar una herramienta de co-simulación y ponerla a disposición de la industria, ", dijo el investigador principal Vaibhav Donde." Tenemos la experiencia y la informática de alto rendimiento para hacerlo, y el beneficio es ayudar a las empresas de servicios públicos a hacer que la red sea más confiable y segura y permitir la integración de más y más energía limpia, que todo el mundo quiere. Hay mucho más por hacer, pero la visión es que una vez que esté completa será realmente útil para las partes interesadas y las empresas de servicios públicos que han deseado esta capacidad durante mucho tiempo ".

Los investigadores de LLNL aprovecharán un proyecto reciente de Investigación y Desarrollo Dirigido por Laboratorio (LDRD) que combinó con éxito el simulador de red de transmisión de energía eléctrica GridDyn, desarrollado en el laboratorio, con una herramienta de análisis y simulación de sistemas de distribución de energía llamada GridLAB-D. desarrollado por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL). El proyecto resultó en una plataforma de co-simulación de código abierto, ParGrid, desarrollado para supercomputadoras de alto rendimiento para la realización de simulaciones de sistemas de transmisión y distribución acoplados para redes eléctricas.

La nueva herramienta de co-simulación reunirá GridDyn y CYME, un software de simulación de sistemas de distribución de energía que posee Eaton, utilizando el marco de ParGrid y HELICS (motor jerárquico para la co-simulación de infraestructura a gran escala). Con licencias proporcionadas por Eaton, Los científicos instalarán CYME en máquinas informáticas de alto rendimiento. El uso de CYME con HPC lo hará computacionalmente superior, los investigadores dijeron, permitiéndoles capturar los sistemas de transmisión y distribución, que no ha sido comercialmente posible antes.

"Las empresas de servicios públicos suelen ser conservadores con respecto a la nueva tecnología y eso es por una buena razón; quieren asegurarse de que esté completamente probada y sea absolutamente confiable, Donde dijo. “Las empresas de servicios públicos se sentirán cómodas trabajando con la herramienta de co-simulación que estamos desarrollando porque varias de ellas ya usan CYME para estudiar el comportamiento de sus redes. La herramienta mejorará la planificación de los recursos de distribución y hará que la integración de las energías renovables sea más confiable y segura. Les dará a las empresas de servicios públicos más confianza en que las simulaciones son confiables y precisas ".

Los investigadores comenzaron el trabajo técnico en abril y se encuentran en las primeras etapas de experimentación con CYME en supercomputadoras de laboratorio. El objetivo inicial es hacer que CYME funcione 100 veces más rápido para tomar el producto e integrarlo en el marco de co-simulación. Más abajo en la línea los investigadores demostrarán la capacidad de co-simulación al estado de California, servicios públicos y grupos de trabajo para la planificación de recursos de distribución.

Al final del proyecto, los investigadores planean hacer que la herramienta esté disponible comercialmente aprovechando la asociación y la experiencia de Eaton en la comercialización de productos. Esta nueva tecnología permitirá a la industria de servicios públicos ejecutar varios escenarios de integración de energía renovable mientras observa escalas de tiempo más largas con una precisión y velocidad de rendimiento cada vez mayores. dijeron los investigadores. El deseo del equipo es eventualmente simular vecindarios enteros y numerosos alimentadores de energía al mismo tiempo y ver cómo interactúan entre sí. así como con la mayor red de transporte.