[論文レビュー] Capturing the Variabilities of Distribution Network Net-Load via Available Flexibility of Microgrids

Alireza Majzoobi, Amin Khodaei+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2016

Microgrid Control and Optimization参考文献 9被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、マイクログリッドの内在的柔軟性を活用して、配電網のネットロード変動を捉えるための新規手法を提案する。システムの柔軟性要件をマイクログリッド最適スケジューリングに統合することで、柔軟性サービスの提供を可能にする。テスト用分岐線路における数値結果から、最小限のインフラ投資で、小時間単位および時間間隔の変動低減が有効に実現されている。

ABSTRACT

Renewable energy has attracted significant attention over the last decade, conceivably due to its environmental benefits and the recent drops in the development and deployment cost of the technology. The increase in renewable generation, however, has resulted in new challenges in supply-load balancing, owing to its intermittent, non-predictable and volatile generation features. Several methods have been introduced to cope with negative impacts of the renewable generation deployment. In this paper, a novel method, i.e., the application of microgrids in capturing the variabilities of distributed renewable generation in distribution networks is proposed and investigated. Utilizing available flexibility of microgrids represents a local and viable solution which leads to lower investments from electric utilities for increasing their flexibility and providing more reserved power. It is investigated that how the system flexibility requirements can be integrated into the microgrid optimal scheduling model to enable microgrids in supporting the grid operators by offering flexibility services. Using the proposed flexibility constraints, intra-hour and inter-hour variabilities at the distribution feeder will be efficiently captured. Numerical simulations on a test distribution feeder, with one microgrid and several renewable-equipped consumers, show the effectiveness of the proposed model.

研究の動機と目的

• 間歇的再生可能エネルギーによる配電網におけるネットロード変動の課題に対処すること。
• 供給と需要の調整のための高コストなグリッド側投資への依存を低減すること。
• システムの柔軟性要件をマイクログリッドスケジューリングに統合し、柔軟性サービスの提供を可能にすること。
• マイクログリッドがグリッド運用者によるリアルタイムバランス調整を支援する、局所的で応答性の高いリソースとして機能できること。
• マイクログリッドの柔軟性を用いて、小時間単位および時間間隔のネットロード変動を捉えることの実現可能性と有効性を実証すること。

提案手法

• システムの柔軟性制約を組み込んだマイクログリッド最適スケジューリングモデルを定式化する。
• 配電分岐線路レベルでのネットロードの小時間単位および時間間隔の変動を捉えるために、柔軟性制約を定義する。
• マイクログリッドを、配電網に対して調節および予備サービスを提供可能な柔軟なリソースとしてモデル化する。
• 消費者の再生可能エネルギー発電および負荷プロファイルをマイクログリッドスケジューリング枠組みに統合する。
• 1つのマイクログリッドと複数の再生可能エネルギー設備を備えた消費者を有するテスト用配電分岐線路を用いて、手法の妥当性を検証する。
• 運用コストを最小化しつつ、柔軟性要件およびシステム制約を満たすようにマイクログリッド運用を最適化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 いかにマイクログリッドの柔軟性を活用して、配電網における小時間単位および時間間隔のネットロード変動を捉えることができるか？
• RQ2 グリッド運用者に対する効果的な支援を可能にするために、マイクログリッドスケジューリングに統合すべき柔軟性制約は何か？
• RQ3 マイクログリッドは、バランス調整サービスのための高コストなグリッド側投資の必要性をどの程度低減できるか？
• RQ4 実際の再生可能エネルギーおよび負荷プロファイル下で、提案モデルはネットロード変動低減にどの程度有効か？
• RQ5 マイクログリッド参加が、配電網におけるシステムの柔軟性および運用コストに与える影響は何か？

主な発見

• 提案された柔軟性制約は、配電分岐線路上での小時間単位および時間間隔の両方のネットロード変動を効果的に捉えている。
• マイクログリッドは、地域的に顕著な柔軟性サービスを提供可能であり、高価なグリッド側投資の必要性を低減できる。
• テスト分岐線路における数値シミュレーションから、再生可能エネルギーの変動下でも、モデルが供給と需要のバランスを適切に維持していることが示された。
• マイクログリッドスケジューリングに柔軟性要件を統合することで、システムのレジリエンスおよび運用効率が向上した。
• モデルにより、マイクログリッドがリアルタイムバランス調整を支援する応答性の高いリソースとして機能でき、大規模なインfraストラクチャーの更新を要しない。
• 最適化されたマイクログリッドディスpatchを通じて、システムの安全性と信頼性を維持しながら、運用コストを最小限に抑えることができる。