Reti elettriche intelligenti di prossima generazione guidate dai dati verso un'evoluzione energetica sostenibile: rassegna delle tecniche e tecnologie

    Questo documento presenta il framework concettuale di NGSG abilitando alcune funzionalità tecniche intelligenti per garantirne l'operazione affidabile, inclusi controllo intelligente, conversione energetica basata su agenti, calcolo edge per la gestione dell'energia, inverter abilitati da internet delle cose (IoT), gestione della domanda orientata agli agenti, ecc. Inoltre, viene discussa una ricerca sullo sviluppo di NGSG guidato dai dati per facilitare l'utilizzo di tecniche guidate dai dati (DDTs) per l'operazione sostenibile della SG.

1.Introduzione.

    La SG convenzionale non può soddisfare pienamente i requisiti poiché cambia continuamente con le tecnologie avanzate emergenti. La necessità di energia pulita è aumentata a livello globale negli ultimi decenni a causa dei cambiamenti nelle condizioni ambientali e dell'aumento della popolazione e della tecnologia che possono imporre dinamiche non lineari sulla SG. La non linearità nei sistemi di trasmissione e distribuzione della rete elettrica intelligente può aggiungere nuovi problemi di congestione, interruzioni, fluttuazioni di tensione e frequenza, che portano a blackout a causa dell'aumento della domanda di elettricità. Le fonti di energia non rinnovabili, sebbene siano un percorso più facile, veloce e economico per generare energia, sono un ostacolo diretto all'ambiente verde a causa delle alte emissioni. Le fonti di energia rinnovabili stanno crescendo per ridurre la dipendenza dalla generazione di energia basata sui combustibili fossili. Tuttavia, l'incertezza e la complessità delle SG stanno aumentando con l'aggiunta di più generazione distribuita (DG), l'aumento della dimensione del mercato e le fonti rinnovabili.

2.Rete Elettrica Intelligente Attuale: Architettura Tecnica.

    Una SG consente un flusso bidirezionale di elettricità tra l'utility e i suoi utenti finali, con la sua struttura intelligente costruita combinando informazioni, tecnologie di potenza e telecomunicazioni con il sistema elettrico esistente. Questa tecnologia energetica supporta anche l'automazione per una distribuzione efficiente dell'energia, elementi di accumulo, rilevazione di guasti, veicoli elettrici, supervisione dei dati della rete, combinazione di RES ibridi e flessibilità delle reti. I vari componenti mostrati nella Figura possono essere utilizzati per costruire la tecnologia energetica della SG. Essi includono fonti rinnovabili, un sistema di supervisione intelligente, un sistema informativo intelligente, un sistema di accumulo avanzato, un sistema di sicurezza intelligente, sensori e linee di rete.

3.Tecnologie Aggiuntive verso la Rete Elettrica Intelligente di Prossima Generazione.

    Le NGSG hanno la possibilità di abilitare funzionalità migliorate nel panorama della SG rispetto alle tecnologie SG convenzionali. I problemi di sicurezza e privacy dei sistemi SG attuali potrebbero essere meglio coperti da una NGSG nel contesto dell'integrazione di funzionalità più avanzate. L'avanzamento di una NGSG dipende interamente dall'uso di tecniche guidate dai dati nelle sue diverse parti. Un framework concettuale di una NGSG è illustrato nella Figura. Si può notare che il framework di una NGSG può consistere nell'integrazione di dispositivi di calcolo edge, inverter abilitati da IoT, trading energetico basato su blockchain e DDT computazionalmente efficienti per monitoraggio, controllo e previsione. Si può anche notare che un data center può apparire in una NGSG per raccogliere dati dalle tecnologie interconnesse e condividerli tra loro per garantirne l'interoperabilità. Applicando DDT, i dati raccolti da diverse fonti possono essere analizzati intelligentemente per aiutare a prendere decisioni verso l'evoluzione sostenibile dell'energia. La spiegazione dettagliata delle tecnologie intelligenti utilizzate nel framework di una NGSG può essere trovata nelle sottosezioni seguenti.

4.Rete Elettrica Intelligente di Prossima Generazione Guidata dai Dati.

    Il framework di una NGSG guidata dai dati può dipendere dalla formazione dei passaggi critici come mostrato nella Fig. 5, che dimostra come una NGSG guidata dai dati risolve problemi critici e sviluppa il modello finale per una NGSG guidata dai dati. La base della piramide è il primo passaggio e la cima è l'ultimo passaggio del processo. Ogni passaggio nello sviluppo del framework di NGSG mostrato nella Fig. 5 è discusso in dettaglio nelle sottosezioni seguenti.

Fonte: IEEE Xplore

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