UNICORN – Un framework unificato per il controllo in tempo reale della rete elettrica

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501708
• Projekttitel Englisch: UNICORN – Unified control framework for real-time power system operation

Schlüsselwörter (Englisch)

unified control solution, power systems, replacing real-time control mechanisms and emergency procedures, active distribution networks, flexible providers of ancillary services

Kurzbeschreibung (Englisch)

The project has the ambitious goal of engineering a unified control solution for power systems that replaces many real-time control mechanisms and emergency procedures (secondary/tertiary frequency control, economic re-dispatch, line congestion control, voltage control), enabling the participation of active distribution networks as flexible providers of ancillary services. The proposed approach is based on a novel mathematical method for the design of feedback control laws that steer the power system state towards safe and efficient working points, ensure satisfaction of the grid operational constraints during the resulting transient, and guarantee the closed-loop stability of the grid dynamics. The resulting real-time strategy has the potential to outperform today's best practices and to ultimately enhance the system capacity to host intermittent renewable energy sources. The project will deliver innovative methodological tools together with the specifications to engineer a proof-of-concept prototype.

Kurzbeschreibung (Italienisch)

Questo progetto ha l’obiettivo ambizioso di sviluppare una soluzione unificata per il controllo delle reti elettriche che vada a sostituire molteplici meccanismi di controllo in tempo reale e procedure di emergenza (regolazione della frequenza primaria e secondaria, ridispacciamento della produzione, controllo del sovraccarico delle linee, controllo delle tensioni), rendendo possibile la partecipazione di reti di distribuzioni evolute come fornitori di servizi ausiliari. L’approccio proposto si basa su un innovativo metodo matematico per la progettazione di controllori in retroazione capaci di portare la rete elettrica verso punti di lavoro sicuri ed efficienti, assicurare il soddisfacimento dei vincoli operativi della rete durante il transitorio, e garantire la stabilità delle dinamiche della rete. La risultante strategia di controllo in tempo reale ha la potenzialità di offrire prestazioni migliori dello stato dell’arte odierno, e di ampliare la capacità del sistema di ospitare fonti di energia rinnovabili e intermittenti. Questo progetto svilupperà nuovi strumenti e metodi, ma anche specifiche e indicazioni per lo sviluppo di un prototipo dimostrativo.

URL-Adressen (Englisch)

https://unicorn.control.ee.ethz.ch/

Schlussbericht (Deutsch)

Das Projekt hatte zum Ziel, eine Steuerungslösung für Elektrizitätssysteme zu entwickeln, die mehrere Echtzeit-Steuerungsmechanismen (wirtschaftlicher Re-Dispatch, Engpasssteuerung, Spannungsregelung), die die Beteiligung aktiver Verteilungsnetze als flexible Anbieter von Systemdienstleistungen ermöglicht. Der vorgeschlagene Ansatz basiert auf einer neuartigen mathematischen Methode für den Entwurf von rückgekoppelten Regelungen, die den Zustand des Stromnetzes in Richtung sicherer und effizienter Arbeitspunkte führen und die Erfüllung der Netzbetriebsanforderungen während der resultierenden Transienten und die Stabilität der Netzdynamik im geschlossenen Regelkreis gewährleisten. Die sich daraus ergebende Echtzeitstrategie hat das Potenzial, die heute besten Praktiken zu übertreffen zu übertreffen und letztlich die Kapazität des Systems für die Aufnahme fluktuierender erneuerbarer Energiequellen zu verbessern.

Schlussbericht (Englisch)

The project had the goal of engineering a control solution for power systems that enables and unifies multiple real-time control mechanisms (economic re-dispatch, line congestion control, voltage control), allowing the participation of active distribution networks as flexible providers of ancillary services. The proposed approach is based on a novel mathematical method for the design of feedback control laws that steer the power system state towards safe and efficient working points, ensure satisfaction of the grid operational constraints during the resulting transient, and guarantee the closed-loop stability of the grid dynamics. The resulting real-time strategy has the potential to outperform today’s best practices and to ultimately enhance the system capacity to host intermittent renewable energy sources.

Zugehörige Dokumente

• Final report [PDF] 4'348 kB

Schlussbericht (Französisch)

Le projet avait pour objectif de développer une solution de contrôle pour les systèmes électriques qui permet et unifie de multiples mécanismes de contrôle en temps réel (redistribution économique, contrôle de la congestion des lignes, contrôle de la tension), permettant la participation de réseaux de distribution actifs en tant que fournisseurs flexibles de services auxiliaires. L'approche proposée est basée sur une nouvelle méthode mathématique pour la conception de règles de contrôle en retour qui dirigent l'état du système électrique vers des points de fonctionnement sûrs et efficaces, assurent la satisfaction des contraintes opérationnelles du réseau pendant le transitoire résultant et garantissent la stabilité en boucle fermée de la dynamique du réseau. La stratégie en temps réel qui en résulte a le potentiel de surpasser les meilleures pratiques actuelles et d'améliorer finalement la capacité du système à accueillir des sources d'énergie renouvelables intermittentes.