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Los analistas de redes Kapil Duwadi y Erik Pohl analizan el papel del NREL al ayudar a la India con la integración de recursos energéticos distribuidos

Kapil Duwadi y Erik Pohl forman parte del Centro de Análisis y Planificación de Redes del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). En esta entrega de NREL Cuéntame algo Cuadrícula En la serie, comparten cómo NREL está trabajando con empresas de distribución en India para facilitar la integración y gestión de recursos energéticos distribuidos (DER).

India se ha fijado el objetivo de añadir 450 gigavatios (GW) de energía renovable a su sistema eléctrico para 2030. Para el mismo año, el país también planea alcanzar un 40% de capacidad de electricidad renovable.

Cumplir con éxito estos objetivos significa que India debe aumentar rápidamente su adopción de recursos energéticos distribuidos (DER), como la energía solar, el almacenamiento y los vehículos eléctricos. Más allá de ayudar a frenar las emisiones del país, una mayor integración de los DER también puede reducir los costos de los clientes, mejorar la confiabilidad del sistema y presentar oportunidades económicas para el sector privado de la India.

Al mismo tiempo, más DER significa que las empresas de servicios públicos estatales que administran la red de la India deben lidiar con los impactos potenciales, como violaciones de voltaje y cambios de demanda, que los DER pueden tener en las redes de distribución de voltaje medio y bajo del país. No gestionar estos cambios y riesgos podría retrasar la implementación de DER y otras tecnologías de energía renovable, así como ralentizar la transición energética general de la India.

Con el apoyo de socios como la Fundación del Fondo de Inversión para Niños y la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), nuestro equipo en NREL está colaborando directamente con servicios públicos estatales en toda la India para brindar asistencia técnica y herramientas para gestionar el crecimiento de los DER.

Cambiando hacia una mejor gestión de datos

Los ingenieros de sistemas de distribución en la India y más allá necesitan datos de calidad para una planificación precisa y una toma de decisiones informada.

Sin embargo, cuando comenzamos a trabajar con las empresas de distribución en Delhi (BSES Yamuna Power Limited (BYPL) y BSES Rajdhani Power Limited (BRPL), quedó claro que las herramientas y los procesos para recopilar los datos necesarios para el modelado y análisis de DER no estaban disponibles. . Sin datos, BRPL y BYPL no pudieron comprender completamente el panorama de su perfil energético y los impactos que la integración de DER podría tener en la red de distribución.

Para abordar esta brecha, creamos el Herramienta de generación de alimentador de distribución sintética simple (SHIFT). SHIFT crea modelos sintéticos de datos de alimentadores de distribución utilizando información existente de código abierto para el área local, como edificios y redes de carreteras. Hace todo esto sin dejar de poder incorporar cualquier dato que la utilidad pueda tener disponible.

Si bien SHIFT no reemplaza por completo la necesidad de datos reales, puede ayudar a nuestros socios a superar los problemas de disponibilidad de datos y poner en marcha sus proyectos de análisis DER, sin esperar meses o años para recopilar sus propios datos.

Aparición de un análisis de riesgo avanzado de DER

Un aspecto igualmente importante de la gestión del crecimiento de los DER es ayudar a garantizar que la interconexión de los DER no cause problemas de calidad de la energía que puedan provocar cortes.

En el estado de Tamil Nadu, trabajamos con su empresa de servicios públicos, Tamil Nadu Generation and Distribution Corporation Limited (TANGEDCO), para desarrollar un enfoque personalizado hasta el análisis de la red de distribución que define el riesgo mediante la evaluación de la magnitud de las violaciones de la calidad de la energía, la cantidad de clientes afectados y la duración de las violaciones. El enfoque finalmente se convirtió en el Herramienta de Gestión de Tecnologías Emergentes y Evaluación de Riesgos en Redes de Distribución Evolution (EMeRGE).

A través del desarrollo de Surgir, descubrimos que la energía solar distribuida puede mejorar las condiciones de la red de TANGEDCO. Los inversores solares sin función de inversor avanzada (o la capacidad de cambiar su potencia de salida en función de parámetros de control, como el voltaje) fueron suficientes para reducir los problemas de subtensión. Sin embargo, la función avanzada de inversor ciertamente proporcionaría más beneficios a medida que aumente el nivel de implementación solar para abordar los problemas de sobretensión y subtensión.

Un análisis de riesgos como este es esencial mientras TANGEDCO se esfuerza por incorporar de forma segura una proporción cada vez mayor de energía solar distribuida.

Métodos evolucionados para evaluar la carga de distribución

El análisis de datos de series temporales y variaciones en la demanda es otra parte clave de las tareas diarias de cualquier ingeniero de distribución.

Con el apoyo de USAID, nuestro equipo trabajó con la empresa de servicios públicos estatal de Delhi, BYPL, para comprender la evolución del perfil de carga neta con la creciente adopción de tecnologías DER. Juntos creamos Un marco para evaluar la evolución de la carga neta que observarán las empresas de distribución a medida que los DER lleguen a la red.

Este marco, EVolución de la variación de la carga neta a partir de tecnologías emergentes (EVOLVE), es un conjunto de modelos y algoritmos agrupados en un panel interactivo y fácil de usar que ahora está disponible sin costo para cualquier usuario interesado.

El panel permite a los ingenieros de distribución utilizar datos históricos del perfil de carga de series temporales para evaluar escenarios relevantes, observar los cambios previstos en la demanda de los clientes y tomar decisiones en consecuencia.

Nuestra evaluación EVOLVE con BYPL determinó que las tecnologías distribuidas podrían efectivamente crear cambios incrementales en la demanda a lo largo del día que, en conjunto, podrían acelerar la necesidad de BYPL de revisar la operación y la planificación.

El uso de EVOLVE para comprender cómo puede cambiar la carga de una empresa de servicios públicos con las nuevas tecnologías DER le brinda a la empresa la oportunidad de planificar estas revisiones con anticipación.

Adaptación del estándar IEEE 1547–2018 a la India

Junto con la Oficina de Estándares Indios, estamos facilitando la adopción india de la Estándar 1547-2018 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE Std 1547-2018).

El estándar IEEE 1547-2018 es la base para la integración de DER a la red de distribución en los Estados Unidos, incluidos los sistemas de energía solar. La norma dicta los requisitos relevantes para el rendimiento, operación, pruebas, consideraciones de seguridad y mantenimiento de la interconexión.

Nuestro objetivo es comprender cómo se aplica la norma a los sistemas de energía internacionales que pueden tener diferentes características operativas. Una de las principales diferencias a considerar es cómo se aplica el estándar al sistema de 50 hercios de la India, en comparación con el sistema de 60 hercios de Estados Unidos. Una adaptación del estándar apropiada a nivel local implica analizar varios aspectos técnicos de los sistemas de energía de la India, incluida la presencia de regulación activa de voltaje, topologías de red únicas, niveles de adopción de DER (presente y futuro), esquemas de protección del sistema y respuesta de frecuencia del sistema de energía en masa.

En febrero de 2024, publicamos un informe que describía qué partes del estándar podrían necesitar modificarse o estudiarse más a fondo en el contexto indio. Incluye modelado y análisis de cómo funcionarían las configuraciones DER predeterminadas del estándar IEEE 1547-2018 (tal como se enumeran hoy) en un sistema de energía indio "típico".

En el futuro, estamos interesados ​​en adaptar el NREL Herramienta de PREconfiguración y control de los puntos de ajuste del inversor (PRECISE), que automatiza la configuración de los ajustes de un inversor y reemplaza un proceso manual y costoso, como otro método para modelar las necesidades de interconexión de cada empresa de servicios públicos.

No hay forma de evitarlo: el sistema eléctrico de la India debe acelerar de manera segura y exitosa la adopción de DER para cumplir con sus objetivos energéticos y climáticos. Afortunadamente, las empresas de servicios públicos estatales de la India están demostrando un tremendo liderazgo al tomar hoy las medidas necesarias para adoptar herramientas que optimicen el crecimiento de los DER y respalden un sistema energético más sostenible para el futuro.

NREL mantiene varios tutoriales y capacitaciones autodirigidos sobre las herramientas de modelado de sistemas eléctricos mencionadas en este artículo. Si desea recibir estos materiales, regístrese Grupo de trabajo sobre modelado de sistemas de distribución de India. Aprenda más acerca de Asociaciones de NREL con empresas de servicios públicos estatales de la India.

Estén atentos a más artículos en el Cuéntame algo Cuadrícula series, y suscríbase al boletín de análisis energético de NREL.

Artículo cortesía de NREL. Por Kapil Duwadi y Erik Pohl

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