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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501523
Projekttitel
REEL Demo – Romande Energie ELectric network in local balance Demonstrator

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Der Übergang zu nachhaltigeren Energiesystemen wirkt sich zunehmend auf die Verteilnetze aus. Während sich Automatisierungslösungen in der Vergangenheit auf Höchst- und Hochspannungsnetze konzentrierten, wächst nun der Bedarf an Lösungen, die speziell auf aktive lokale Verteilnetze oder Active Distribution Networks (ADNs) zugeschnitten sind. Es gibt einen aufstrebenden Bereich von Technologien und angewandter Forschung, die speziell auf solche Lösungen abzielen. Es ist für die Betreiber von Verteilnetzen von grossem Interesse, diese Lösungen in einem realen Betriebsumfeld zu testen, das als Validierungsplattform sowohl für die akademische Welt als auch für die Industrie dienen kann.

Aus diesem Grund hat Romande Energie dieses Projekt im Rahmen der Aktivitäten des SCCER-FURIES ins Leben gerufen. Mithilfe dieser Plattform, die auf europäischer Ebene ihresgleichen sucht, zielt das Projekt auf die Validierung von Technologien ab, die eine nahtlose und grossflächige Integration erneuerbarer Energiequellen in den Schweizer Energiemix ermöglichen und so zur Erreichung der Ziele der Energiestrategie 2050 des Bundes beitragen können.

Kurzbeschreibung
(Englisch)

The transformation towards more sustainable energy systems is mostly affecting power distribution grids. While in the past automation solutions focused mainly on bulk power transmission networks, it is now evident the need of solutions specifically designed for the so called active distribution networks (ADNs). There is an emerging field of applied research that specifically targets solutions for the automation of ADNs with a strong interest from power utilities to validate these solutions in real contexts that can serve as validation platforms for both academia and industry.

Romande Energie is committed to this objective by proposing this project within the context of the activities of the SCCER-FURIES. By means of a unique platform at European level, the project is expected to validate technologies capable to enable vast and seamless integration of renewable energy sources into the Swiss energy mix.

Kurzbeschreibung
(Französisch)

La transition vers des systèmes énergétiques plus durables impacte de plus en plus les réseaux de distribution. Alors que dans le passé les solutions d'automation se concentraient sur les réseaux de transports THT et HT, le besoin est maintenant grandissant en solutions spécialement adaptées aux réseaux de distribution locaux actifs ou Active Distribution Networks (ADNs). Il y a aujourd'hui un domaine émergent de technologies et de recherches appliquées qui ciblent spécifiquement de telles solutions. Il est d'un intérêt primordial pour les gestionnaires de réseaux de distribution d'éprouver ces solutions dans un contexte d'exploitation réel qui puissent servir de plateforme de validation tant pour le monde académique qu'industriel.

C'est dans cette optique que Romande Energie s'engage en proposant ce projet d'application dans le cadre des activités du SCCER-FURIES. Au moyen de cette plateforme sans équivalent au niveau européen, le projet vise à la validation des technologies susceptibles de permettre une intégration transparente et à large échelle des sources d'énergie renouvelables dans le mix énergétique suisse et ainsi contribuer à l'atteinte des objectifs de la stratégie énergétique 2050 de la Confédération.

Schlussbericht
(Deutsch)

Die Transformation hin zu nachhaltigen Energiesystemen betrifft vor allem die Stromverteilnetze. Während sich die Lösungen in der Vergangenheit hauptsächlich auf große Stromübertragungsnetze konzentrierten, ist jetzt der Bedarf an Technologien offensichtlich, die speziell für die sogenannten aktiven Verteilungsnetze (active distribution networks (ADNs)) entwickelt wurden. In dieser Hinsicht gibt es ein konsolidiertes Forschungsfeld, das sich speziell auf Lösungen für die Planung, Kontrolle und den Schutz von ADNs konzentriert, mit einem starken Interesse von Versorgungsunternehmen, diese Lösungen in realen Kontexten zu validieren. Mittels einer einzigartigen experimentellen Plattform auf europäischer Ebene zielt das Projekt darauf ab, Technologien zu validieren, die in der Lage sind, eine umfassende und nahtlose Integration erneuerbarer Energiequellen in den Schweizer Energiemix zu ermöglichen.

Im Hinblick auf die Planung wurde ein methodischer Rahmen für die Energiesystemplanung auf Quartiersebene entwickelt und am Demostandort Rolle validiert. Dieser Rahmen folgt einem Bottom-up-Ansatz, der auf dem Design und dem Potenzial einzelner Gebäude bei der Energieerzeugung und Effizienzsteigerung basiert. Das Framework ist auch in der Lage, stromnetzbezogene Einschränkungen zu berücksichtigen. Das Tool wurde entwickelt, um Energieakteuren in die Lage zu versetzen, evidenzbasierte Entscheidungen zu treffen. Typische Beispiele beziehen sich auf: (i) die Definition von Anreizsystemen, die eine lokale/kantonale Behörde kosteneffizient bereitstellen kann, oder (ii) ein Geschäftsmodell, das ein Versorgungsunternehmen (oder ein Aggregator) zur Valorisierung lokaler Flexibilitäten fördern kann. Neben spezifischen technologischen Aspekten wurden auch andere Bedingungen, insbesondere sozioökonomische und rechtliche Aspekte, für die Implementierung von Demand Side Management (DSM) bewertet.

In Bezug auf den Betrieb und die Steuerung wurden verschiedene Steuerungslösungen entwickelt und validiert, um (a) eine Energiegemeinschaft zu unterstützen, ihren Eigenverbrauch zu erhöhen und Netzdienstleistungen bereitzustellen, und (b) den optimalen Einsatz eines Mittelspannungsnetzes mit erheblichen Mengen der stochastischen Generierung aus heterogenen Ressourcen. Bei beiden Aktivitäten bestanden die Kontrollanlagen aus Batterie-Energiespeichersystemen (BESSs). Der Schwerpunkt der ersten Reihe von Aktivitäten liegt auf der Verbesserung des Betriebs von BESSs durch verbesserte Steuerungsmethoden, die Wettervorhersagen, Netzmessungen und Batteriealterung berücksichtigen. Die entwickelten Methoden unterstützen Energy Community Manager dabei, ihre Ressourcen wirtschaftlich sinnvoll zu steuern. Durch die Nutzung modernster verteilter Sensortechnologien, Zustandsschätzung und optimaler Leistungsflussmethoden konzentrierten sich die letzteren Lösungen auf die Verwendung von BESSs zur optimalen Disposition von Mittelspannungs-Stromverteilungsnetzen, die eine erhebliche Menge an stochastischer Stromerzeugung beherbergen. Untersucht wurde auch die Koordination zwischen Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern (ÜNB/VNB) für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen für das obere Netz. Die erzielten Ergebnisse sind von großem Interesse für VNB, die darauf abzielen, die Aufnahmekapazität für erneuerbare Energien in ihren Netzen zu maximieren und gleichzeitig ihre Auswirkungen auf das Übertragungsnetz zu begrenzen und somit die von Swissgrid auferlegten Betriebsvorschriften einzuhalten, sowie für Betreiber von Speichersystemen, die mehrere Dienste anbieten möchten verschiedene Netznutzer und VNB. Im Hinblick auf die Erhöhung der Aufnahmekapazität für erneuerbare Energien in Stromverteilungsnetzen wurde im Rahmen des Projekts auch ein neuartiges Gerät namens Soft-Open-Point entwickelt und experimentell validiert.

Cybersicherheit im Zusammenhang mit Demand Side Management waren ebenfalls Studien, die zu Empfehlungen an VNB und Aggregatoren führten.

Schlussbericht
(Englisch)

The transformation towards sustainable power systems is mostly affecting power distribution grids. While in the past solutions focused mainly on bulk power transmission networks, it is now evident the need of technologies specifically designed for the so-called active distribution networks (ADNs). In this respect, there is a consolidated research field specifically focusing on solutions for the planning, control and protection of ADNs with a strong interest from utilities to validate these solutions in real contexts. By means of a unique experimental platform at European level, the project aims at validating technologies capable to enable vast and seamless integration of renewable energy sources into the Swiss energy mix.

Concerning the planning, a methodological framework was developed for district-level energy systems planning and validated at the Rolle demo site. This framework is following a bottom-up approach based on individual buildings’ design and potential in energy generation and efficiency improvement. The framework is also capable to consider power grid related constraints. The tool has been developed to enable energy actors to take evidence-based decisions. Typical examples refer to: (i) definition of incentives schemes that a local/cantonal authority can provide in a cost-efficient manner or (ii) a business model that a utility (or an aggregator) may promote for the valorization of local flexibilities. Beyond specific technological aspects, other conditions, notably socio-economic and legal aspects, for the implementation of demand side management (DSM) were also evaluated.

Concerning the operation and control, various control solutions were developed and validated for (a) the support of an energy community to increase its self-consumption and provide grid services, and (b) the optimal dispatch of a medium-voltage grid hosting substantial amount of stochastic generation from heterogeneous resources. In both activities, the control assets were composed by battery energy storage systems (BESSs). The focus of the former set of activities is to improve BESSs’ operation by enhanced control methods that take into account weather forecasts, grid measurements, and battery ageing. The developed methods support energy community managers to control their resources in an economically viable way. By leveraging state-of-the-art distributed sensing technologies, state estimation and optimal power flow methodologies, the latter set of solutions focused on the use of BESSs to optimally dispatch medium-voltage power distribution grids hosting substantial amount of stochastic power generation. The coordination between transmission and distribution systems operators (TSOs/DSOs) for the provision of ancillary services to the upper grid was also studied. The obtained results are of great interest for DSOs1 aiming at maximizing the renewables hosting capacity of their grids, while limiting their impact on the transmission grid and therefore respecting the operation regulation imposed by Swissgrid, and operators of storage system that aim to provide multiple services to various grid users and DSOs. Regarding the increase of renewables hosting capacity of power distribution grids, a novel device called soft-open point, was also developed in the frame of the project, and experimentally validated.

Cybersecurity associated to demand side management were also studies resulting in recommendations to DSOs and aggregators.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)

La transformation vers des systèmes électriques durables affecte principalement les réseaux de distribution d'électricité. Alors que dans le passé, les solutions se concentraient principalement sur les réseaux de transport d'électricité, il est maintenant évident qu'il faut des technologies spécifiquement conçues pour les réseaux de distribution actifs (active distribution networks (ADNs)). À cet égard, il existe un champ de recherche consolidé spécifiquement axé sur les solutions de planification, de contrôle et de protection des ADN avec un fort intérêt des services publics pour valider ces solutions dans des contextes réels. Au moyen d'une plate-forme expérimentale unique au niveau européen, le projet vise à valider des technologies capables de permettre une intégration vaste et sans interruption des sources d'énergie renouvelables dans le mix énergétique suisse.

Concernant la planification, un cadre méthodologique a été développé pour les systèmes énergétiques à l'échelle du quartier et validé sur le site de démonstration de Rolle. Ce cadre suit une approche basée sur la conception et le potentiel de chaque bâtiment en matière de production d'énergie et d'amélioration de l'efficacité. Le cadre est également capable de prendre en compte les contraintes liées au réseau électrique. L'outil a été développé pour permettre aux acteurs de l'énergie de prendre des décisions fondées sur des preuves. Les exemples typiques font référence à : (i) la définition de programmes d'incitations qu'une autorité locale/cantonale peut fournir de manière efficace ou (ii) un modèle d’affaire qu'un service public (ou un agrégateur) peut promouvoir pour la valorisation des flexibilités locales. Au-delà des aspects technologiques spécifiques, d'autres conditions, notamment socio-économiques et juridiques, de mise en oeuvre de la gestion de la demande (DSM) ont également été évaluées.

Concernant l'exploitation et le contrôle, diverses solutions de contrôle ont été développées et validées pour (a) l'accompagnement d'une communauté énergétique pour augmenter son autoconsommation et fournir des services de réseau, et (b) le plan prévisionnel d’exploitation des ressources (« dispatch plan ») d'un réseau moyenne tension hébergeant une quantité substantielle de génération stochastique à partir de ressources hétérogènes. Dans les deux activités, les moyens de contrôle étaient composés de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS). L'objectif du premier groupe d'activités est d'améliorer le fonctionnement des BESS par des méthodes de contrôle améliorées qui prennent en compte les prévisions météorologiques, les mesures du réseau et le vieillissement des batteries. Les méthodes développées aident les gestionnaires de communautés énergétiques à contrôler leurs ressources de manière économiquement viable. En tirant parti des technologies de détection distribuée de pointe, de l'estimation de l'état et des méthodologies de flux de puissance optimales, le deuxième groupe de solutions s'est concentré sur l'utilisation des BESS pour répartir de manière optimale les réseaux de distribution d'énergie moyenne tension hébergeant une quantité substantielle de production d'énergie stochastique. La coordination entre les gestionnaires de réseaux de transport et de distribution pour la fourniture de services système au réseau supérieur a également été étudiée. Les résultats obtenus sont d'un grand intérêt pour les GRD visant à maximiser la capacité d'accueil des énergies renouvelables de leurs réseaux, tout en limitant leur impact sur le réseau de transport et donc en respectant la réglementation d'exploitation imposée par Swissgrid, ainsi que pour les opérateurs de système de stockage qui visent à fournir de multiples services aux divers utilisateurs du réseau et GRD. En ce qui concerne l'augmentation de la capacité d'accueil des énergies renouvelables des réseaux de distribution d'électricité, un nouvel appareil appelé soft-open point a également été développé dans le cadre du projet et validé expérimentalement.

La cyber sécurité associée à la gestion de la demande a également fait l'objet d'études donnant lieu à des recommandations aux GRD et aux agrégateurs.