OBJETIVOS
El programa de actividades I+D PREDFLEX-CM tiene como objetivo principal desarrollar e implementar un sistema inteligente para la monitorización y gestión energética en redes de media y baja tensión, facilitando la transición hacia una mayor electrificación y la integración de generación distribuida, vehículos eléctricos y electrolizadores. Para ello, se apoya en Plantas Virtuales de Generación (VPP) y Gemelos Digitales (GD), para desarrollar los siguientes objetivos.
01 INTEGRACIÓN, CONTROL Y OPERACIÓN DE FUENTES DE GENERACIÓN RENOVABLES, SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO Y CONSUMOS EN EL CONTEXTO DE UNA VPP
En este objetivo, se evaluarán los diferentes métodos de control para la integración de energías renovables en VPPs (formadores de red o grid forming en inglés, y seguidores de red o grid following en inglés). También se modelarán las cargas que se pueden encontrar en este tipo de redes. Se hará hincapié en el control de estos dispositivos en redes con alta penetración de energías renovables, múltiples sistemas de generación distribuida y con baja potencia de cortocircuito.
Además, se analizarán y estudiarán los ajustes necesarios en el sistema de control para poder prestar servicios auxiliares. La validación de los algoritmos de control se realizará en un entorno Power-Hardware-in-The-Loop.
02 MODELADO Y CONTROL DINÁMICO DE VPPS DENTRO DE UNA RED DE DISTRIBUCIÓN, TENIENDO EN CUENTA ASPECTOS DE ESTABILIDAD DE TENSIÓN, FRECUENCIA E INTERACCIONES DINÁMICAS
Estudiar y evaluar los aspectos de interacciones dinámicas y de estabilidad en las redes de distribución con plantas VPP. Además, se desarrollan los mecanismos de coordinación entre los operadores de red y de VPP y la prestación de servicios auxiliares. Todas las capas para la coordinación, gestión y control para VPPs dentro de una red de distribución serán integradas en una plataforma a tiempo real, permitiendo la validación de los esquemas propuestos para todos los niveles.
03 DISEÑO, MODELADO, EMULACIÓN, Y EVALUACIÓN DE PARTICIPACIÓN EN LOS MERCADOS ELÉCTRICOS LOCALES Y DE FLEXIBILIDAD PARA COMUNIDADES ENERGÉTICAS BASADAS EN VPPS
Analizar el marco regulatorio y el estado del arte para los mercados locales de energía y de flexibilidad. Diseño y desarrollo de modelos de mercado locales para comunidades energéticas basadas en VPP. Diseño y desarrollo de modelos autónomos basados en inteligencia artificial para la definición de estrategias de participación en los mercados locales y de flexibilidad. Implementación de los modelos de mercado y de participación de agentes en el demostrador del proyecto para su evaluación tecno-económica.
04 NUEVOS AGENTES EN REDES LOCALES FLEXIBLES E INTELIGENTES: GEMELO DIGITAL Y VPPS
Desarrollar e implementar nuevos agentes en redes locales flexibles e inteligentes, específicamente GDs y VPPs. Los GDs permitirán la creación de réplicas digitales precisas de los prosumidores, facilitando su monitorización y control en tiempo real. Se evaluarán diferentes niveles de sofisticación de los GDs, desde modelos digitales simples hasta gemelos inteligentes que utilizan aprendizaje automático. Las VPPs permitirán la gestión global de los prosumidores entre ellos y con el Operador del Sistema de Distribución (DSO). Además, se integrará la tecnología Blockchain y el estándar de comunicaciones IEC-61850, y se compararán soluciones de Cloud Computing (CC) y Edge Computing (EC) para VPPs, asegurando la viabilidad económica de la propuesta y la ciberseguridad.
05 APLICACIÓN DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LAS VPPS EN EL ENTORNO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
El objetivo se centra en el desarrollo de diversos modelos basados en Inteligencia Artificial (IA), para abordar diferentes aspectos relevantes en las VPPs desarrolladas en los Objetivos 2 y 4.
En primer lugar, se abordará la predicción probabilística de producción energética renovable (principalmente solar y eólica), predicción de demanda energética y predicción de los precios de mercado. Además, se profundizará en la optimización de la gestión de los agentes propuestos en la red de media y baja tensión (los prosumidores y la VPP). Finalmente se analizará el impacto de los Eventos Extremos (EEs) climáticos, tales como olas de calor o vientos extremos en las VPPs, estudiando su influencia en las predicciones previamente consideradas y en los escenarios desarrollados en el Objetivo 6.
06 ESTUDIO DE SOLUCIONES DE REPLANIFICACIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN, ESCENARIOS FUTUROS DE ELECTRIFICACIÓN Y AMPLIACIÓN DE LA RED
Este objetivo consiste en aplicar técnicas avanzadas para estudiar soluciones de replanificación de la red de distribución, tanto en el escenario actual como en escenarios más electrificados previstos por la Agenda 2030 y el escenario 2050, los cuales anticipan una mayor penetración de vehículos eléctricos y electrolizadores.
Para ello, se seleccionarán los tipos y dimensiones de los elementos para mejorar la calidad de la red eléctrica aplicando agrupación basados en la similitud. Luego, se aplicará un algoritmo de optimización para la colocación de la GD y los elementos de mejora de calidad de la red, además a los electrolizadores. Finalmente se implementará esas soluciones en un gemelo digital en HIL.
07 DEMOSTRADOR. EMULACIÓN DE UNA VPP EN UN SISTEMA HARDWARE-IN-THE-LOOP (HIL), CON LOS ELEMENTOS DE LA VPP EN CADA UNA DE LAS INSTALACIONES DE LOS SOCIOS
En este objetivo se construirá y operará un demostrador de una VPP con un sistema HIL, incluyendo elementos de hardware reales emplazados en las instalaciones de cada uno de los socios.
Todos estos elementos se conectarán a un controlador de VPP centralizado, el cual además tendrá en cuenta la conexión a una red eléctrica amplia. Toda esta validación se llevará a cabo incluyendo la operación de los mercados locales, con datos y restricciones técnicas calculadas en tiempo real. Lo que se pretende con este demostrador es tener una prueba de concepto de la VPP, no solo en lo referente al hardware, sino también a los sistemas de comunicaciones avanzados y a las señales de mercado, en la que participan todos los socios del consorcio.