Un nuevo estudio sugiere que tenemos muchas capacidades en nuestros hogares y vehículos que pueden usarse para fortalecer la red eléctrica local y hacerlas más flexibles en restricciones inesperadas.
Los ingenieros del MIT dicen que en respuesta al ataque cibernético o el desastre natural, la red de dispositivos de respaldo विकेंद्रीकृत, como paneles solares residenciales, baterías, vehículos eléctricos, bombas de calor y calentadores de agua, puede restaurar la electricidad o la rejilla, pero puede aliviar el estrés. .
Dichos dispositivos son recursos de “edad de la red” que se encuentran cerca del consumidor en lugar de cerca de las centrales centrales, subestaciones o líneas de transmisión. Los dispositivos de borde de la red pueden usar, almacenar o desarrollar libremente su potencia. En sus estudios, el equipo de investigación muestra cómo se puede pedir a tales dispositivos que bombeen electricidad en la red algún día, o retrasen su uso de electricidad o retrasen el equilibrio que se puede
En un artículo que se muestra esta semana La acción de la Academia Nacional de CienciasLos ingenieros ofrecen un plan de cómo los dispositivos de edad de la red pueden reforzar la red eléctrica a través de un “mercado eléctrico local”. Los propietarios de dispositivos Grid Edge pueden suscribirse a un mercado regional y deben prestar su dispositivo para que forme parte de una red local de recursos de energía microgrados o de atención.
En este caso, cuando se compromete la red de energía central, un algoritmo desarrollado por los investigadores se unirá a cada mercado de energía local, para determinar qué equipo en la red es confiable. El algoritmo indicará una combinación de dispositivos confiables que reducirá efectivamente la falla de energía, ya sea bombeando electricidad en la red o reduciendo la energía obtenida de ella, con la cantidad que los usuarios relacionados con el algoritmo calcularán y se comunicarán. Después de eso, los consumidores pueden ser compensados a través del mercado en términos de su participación.
El equipo describió este nuevo marco a través de numerosas escenas de ataque de cuadrícula, en las que consideraron fallas en varios niveles de red eléctrica, de varias fuentes, como el ciber -ataca o la destrucción natural. Aplicando su algoritmo, demostró que diferentes redes de dispositivos de edad de la red pudieron disolver diferentes ataques.
Los resultados sugieren que los dispositivos de edad de la red, como paneles solares para el techo, cargadores EV, baterías y termoestas inteligentes (para dispositivos HVAC o bombas de sombrero) se pueden aprovechar para estabilizar la red eléctrica en caso de un ataque.
“Todos estos dispositivos pequeños pueden funcionar un poco en términos de ajustar su uso”, dice Anu Anaswamy, co -autor del estudio, científico investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. “Si podemos usar nuestro lavandera inteligente, paneles de techo y vehículos eléctricos y poner nuestros hombros compartidos en las ruedas, podemos tener una cuadrícula realmente flexible”.
Los coautores de este estudio incluyen al autor líder Vietnte Nair y John Williams, junto con el Instituto Indio de Tecnología, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable y sus colegas de varias organizaciones, incluidos en cualquier otro lugar.
Impulso de poder
El estudio del equipo es una extensión de su trabajo más amplio en la teoría de control de independencia y el sistema de diseño para adoptar automáticamente las condiciones cambiantes. Annaswami, que guía el laboratorio de control activo en el MIT, detecta formas de mejorar la confiabilidad de la energía solar, como las fuentes de energía renovable.
“Estas fuentes renovables vienen con una firma temporal fuerte, en la que sabemos que el sol será el atardecer todos los días, por lo que la energía solar desaparecerá”. “¿Cómo eliminas el declive?”
Los investigadores aprendieron que la respuesta estaba en muchos dispositivos de edad de la red que los consumidores estaban instalando rápidamente en sus hogares.
“Hay muchos recursos energéticos distribuidos que ahora se acercan al cliente cerca de las principales centrales eléctricas, y la razón principal es tratar de decorar los esfuerzos individuales”, dice Nair. “Así que tienes toda esta habilidad en la era de la red. Por supuesto, debemos poder mantenerlos en buen estado”.
Considerando formas de lidiar con las caídas en la energía de la operación habitual de fuentes renovables, el equipo también comenzó a considerar otras causas de depósitos de poder, como los ataques cibernéticos. Se sorprendió, en estos ejemplos maliciosos, si los mismos dispositivos de edad de la red podrían tomar medidas para consolidar la red después del ataque objetivo.
Formato de ataque
En su nuevo trabajo, Anaswamy, Nair y sus colegas desarrollaron un marco para agregar dispositivos de edad de la red, y en particular, los dispositivos de Internet de Tingas (IoT), como, que es un caso, apoyaré la gran cuadrícula. Ataque o interrupción. Los dispositivos IoT son elementos físicos que contienen sensores y software que están conectados a Internet.
Para su nuevo marco, llamado URICA (activos eficientes, ultra flexibles, coordinados de IoT), los investigadores comienzan con la especulación de que un día, la mayoría de los dispositivos de edad de la cuadrícula también serán dispositivos IoT, esto incluirá paneles de techo, cargadores EV e inteligentes. Termostis para conectarse de forma inalámbrica con una gran red de dispositivos independientes y distribuidos similares.
El equipo ha imaginado que para una región determinada, como un grupo de 1,000 hogares, hay un cierto número de dispositivos IoT que podrían unirse a la red local o microgrados de la región. Dicha red será administrada por el operador, que podrá interactuar con otros operadores microgrados cercanos.
Si la red de energía central ha sido comprometida o atacada, los operadores determinarán dispositivos confiables dentro de la red para ejecutar el algoritmo de toma de decisiones que puede ayudar a reducir el ataque.
El equipo probó el algoritmo en numerosos escenarios, como un ataque cibernético en el que toda termostatis inteligente desarrollada por un fabricante en particular es pirateada para elevar sus puntos de asiento a un grado simultáneamente a un grado que cambia drásticamente la carga de energía y desestabiliza la cuadrícula. Los investigadores también consideraron ataques y eventos meteorológicos que detendrían la entrega de energía en varios niveles y nodos en la red eléctrica.
“En nuestros ataques consideramos del 5 al 40 por ciento de la pérdida de energía. Suponemos que algunos nodos han sido atacados, y algunos todavía están disponibles y tienen algunos recursos de IoT, ya sean la energía disponible a la batería o el dispositivo EV o HVAC que está controlado”, Nair explica. “Entonces, nuestros algoritmos deciden cuáles de estas casas pueden tomar medidas para proporcionar una potencia de salida adicional para inyecciones en la red o reducir su demanda para satisfacer esta reducción”.
En cada escenario que experimentó, el equipo descubrió que la red de algoritmo podía restaurar y reducir con éxito el ataque o la falla de energía. Reconocen que el uso de tales redes de dispositivos de edad de la red requerirá la compra de los consumidores, los responsables políticos y los funcionarios locales, así como los inversores de energía innovadores que reinyectan electricidad en la red para habilitar.
“Este es el primero de los muchos pasos que se encontrarán de inmediato para hacer cumplir y expandir la idea de los mercados de energía locales”, dice Aniswami “, dijo Aniswami. “Pero creemos que este es un buen comienzo”.
El trabajo fue parcialmente asistido por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y la Iniciativa de Energía del MIT.
