Od prostych modeli do zaawansowanych narzędzi – historia rozwoju
Jeszcze piętnaście lat temu planowanie modernizacji stacji transformatorowych rzadko uwzględniało wpływ rozproszonych źródeł energii (DER). w tej chwili ich pominięcie może prowadzić do przeciążenia transformatorów, niestabilności sieci, a choćby awarii zasilania. Amerykańskie laboratorium badawcze NREL (National Renewable Energy Laboratory) podsumowuje ewolucję narzędzi do modelowania sieci dystrybucyjnych, które dziś są najważniejsze dla nowoczesnego zarządzania energią.
Faza 1: Sieć dystrybucyjna jako „czarna skrzynka” (2005–2015)
W latach 2005–2015 większość narzędzi skupiała się na modelowaniu sieci przesyłowych. Gdy pojawiały się pytania dotyczące dystrybucji, naukowcy musieli tworzyć dedykowane rozwiązania, które często nie współpracowały ze sobą. Złożoność sieci dystrybucyjnej, brak danych oraz różnice między przesyłem a dystrybucją utrudniały dokładne odwzorowanie rzeczywistości.
Przełomem było wprowadzenie inteligentnych liczników na przełomie lat 2000–2010, które umożliwiły automatyczny przesył szczegółowych danych o zużyciu energii, napięciu i obciążeniu. Dzięki temu powstały narzędzia open-source, takie jak OpenDSS (2008), dedykowane analizie jakości energii i planowaniu sieci dystrybucyjnych.
Faza 2: Realistyczne symulacje dystrybucji (2015–2020)
Rozwój inteligentnych liczników umożliwił tworzenie coraz bardziej realistycznych modeli sieci dystrybucyjnych. W efekcie zespół NREL opracował PyDSS – zaawansowaną, otwartą platformę do symulacji systemów dystrybucyjnych, która rozszerzyła możliwości OpenDSS, szczególnie w zakresie obsługi funkcji inteligentnych inwerterów i definiowania własnych algorytmów sterowania.
PyDSS pozwala na analizę odporności sieci, testowanie zaawansowanych mechanizmów sterowania oraz symulowanie scenariuszy z dużym udziałem rozproszonych źródeł energii. W tym okresie pojawiły się także pierwsze narzędzia do współsymulacji dystrybucji i przesyłu.
Faza 3: Rozwój współsymulacji (2020–obecnie)
Największym wyzwaniem ostatnich lat było połączenie różnych narzędzi badawczych w jeden spójny ekosystem. Dzięki rozwojowi platformy HELICS (współtworzonej przez amerykańskie laboratoria narodowe w ramach Grid Modernization Laboratory Consortium, pod egidą Departamentu Energii USA), możliwe stało się łączenie narzędzi do symulacji dystrybucji, przesyłu, sterowania siecią, a choćby systemów transportowych i wodnych.
HELICS umożliwia wymianę danych w czasie rzeczywistym podczas symulacji, co pozwala na kompleksowe badanie złożonych systemów energetycznych, uwzględniających wiele sektorów jednocześnie.
Przyszłość: narzędzia do planowania rozbudowy sieci dystrybucyjnych
Kolejnym krokiem rozwoju jest CADET – pierwszy dedykowany narzędzie do wspierania decyzji inwestycyjnych w rozbudowę sieci dystrybucyjnych. W przeciwieństwie do narzędzi transmisyjnych, CADET odpowiada na specyficzne potrzeby planowania po stronie dystrybucji, umożliwiając podejmowanie racjonalnych decyzji inwestycyjnych na podstawie szczegółowych analiz.
Podsumowanie: integracja i automatyzacja narzędzi modelujących
Eksperci NREL podkreślają, iż nie istnieje jedno uniwersalne narzędzie do modelowania całego systemu elektroenergetycznego. najważniejsze jest zintegrowanie wyspecjalizowanych rozwiązań i zapewnienie ich współpracy. Dzięki postępowi technologicznemu możliwa staje się automatyzacja procesów planowania rozbudowy, analizy kosztów produkcji oraz przepływów mocy zarówno w sieciach przesyłowych, jak i dystrybucyjnych.
Źródło: NREL
