Cigre voorbereidingsdagen C6- Distributed Systems and Dispersed Generation Wil Kling, Edward Coster en Khalil El Bakari 15 augustus 2012
SCOPE C6 AND PREFERENTIAL SUBJECTS Scope of SC6: To assess the technical impacts and requirements which a more widespread adoption of distributed/dispersed generation could impose on the structure and operation of transmission and distribution systems. Rural electrification, demand side management methodologies, including management of the DG and application of storage are within the scope of this SC. Three preferential subjects dealing with: • PS1. Planning and operation of active distribution networks including Dispersed Generation (DG), Storage and Demand Side Integration (DSI) • PS2. Integration of Electric Vehicles (EV) in power systems • PS3. Electricity supply of rural and remote areas including islands
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 1
PS1: Planning and Operation of active distribution networks Onderwerpen binnen PS1: • Active distribution networks – general considerations, implementation, operation – 6 papers • Active distribution networks – modeling, requirements, data and standards – 4 papers • Managing a high penetration distributed energy resources, including storage, electric vehicles and demand response – 7 papers
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 2
C6-101 I NT RODUCT I ON The integration of demand side resources and information technology, together with the development of advanced applications promise to improve efficiency and reliability, as well as reduce the environmental footprint of the electricity sector. However, aside from the potentially more formidable societal, regulatory and economic factors, there are numerous technical challenges that make realization of this vision more difficult than many in the field would concede. At the heart of the issue are the numerous active distribution network applications leveraging the same IT infrastructure and expected to harmoniously work in parallel. Bearing this in mind, a strategy is necessary to integrate new technologies and incrementally move toward the advanced distribution system vision [1-6]. In 2008, Hydro-Québec Distribution developed a distribution roadmap, which was updated in 2010 based on the evolving industry, local context and the needs of the utility. This framework targets the integration of different distribution technologies, aimed at meeting the objectives of the organization, which includes: improving efficiency, maintaining and potentially enhancing the high quality of service and meeting customer’s evolving needs. In 2010, a number of key activities were launched to support deployment of the plan, including the establishment of the smart distribution task force, elaboration of the research institute’s Distribution Test Line [7] and definition of the Hydro-Québec Distribution Smart Zone. The Distribution Smart Zone is illustrated in Fig. 1. In addition to receiving leverage funding from NRCan, it is also a host site of the EPRI Smart Grid Demonstrations [2]. The network is fed from the Pierre-Boucher substation, which provides electricity to the city of Boucherville, Québec, to the east of Montreal. This system was an obvious choice due to its proximity to both the Hydro-Québec Research Institute and Montreal, and since it has been the site of previous pilots. The 120/25 kV substation feeds 12 lines and serves a total of 13,500 customers with a total load of 114 MVA. The customers served include commercial, residential and industrial loads, and the network is a typical suburban system, with a mixture of overhead and underground lines. This paper presents various smart grid technologies, followed by a discussion of three of the advanced applications. Where relevant, results are presented, and future development of the avenues of the project that are less far along are outlined.
Dept EE/EES
Figur e 1 Over view of H ydr o-Québec Smar t Zone and associated technology fields [2]
16-8-2012
PAGE 3
C6-101 • Dit paper beschrijft een pilot project van een Smart distributienet van Hydro-Québec • In het paper wordt eerst een overzicht gegeven van smart grid technologieën. • Daarnaast wordt er kort ingegaan op het gedrag van inverters van PV-systemen ten tijde van islanding. • Drie smart grid functies worden nader toegelicht, te weten: Volt-Var control, Demand response en Automatic Fault Location • Helaas zijn de proeven van deze functies in het smart distributienet beknopt omschreven. • De proef is recentelijk begonnen en in de nabije toekomst worden veel resultaten verwacht. • Lezenswaardig voor de liefhebber.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 4
Paper ID
Paper C6-102: Planning of Reliable Active Distribution Systems
Italy: G. Celli, E. Ghiani, G.G. Soma and F.Pilo
Paper beschrijft een methodiek om de betrouwbaarheid van actieve distributienetten te onderzoeken waarbij rekening wordt gehouden met decentrale opwekking, informatie en communicatie technologieën. Deze methodiek, die gebruik maakt van Pseudo Sequential Monte-Carlo (PSMC) simulation tool, levert kwalitatieve en kwantitatieve informatie over de impact van communicatie en controle systeem op de betrouwbaarheid van het distributienet. Bij het bepalen van de ICT invloed op actieve distributienetten is de beschikbaarheid van het communicatiesignaal afhankelijk van weersomstandigheden gemaakt. Met behulp van een studiecasus wordt geconcludeerd dat draadloos communicatiesysteem van het type WiMax geen negatieve gevolgen heeft voor de betrouwbaarheid van het elektriciteitssysteem. Relevantie & Met de introductie van actieve besturing op distributienetten neemt het belang van originaliteit ICT toe. Goede communicatie is essentieel voor Smart Grids en draagt bij aan betrouwbaarheid van de energielevering. Onderwerp
Kwaliteit
Goede onderbouwing en uitvoerige analyse van ICT aspecten en invloeden op betrouwbaarheid.
Leesadvies
Interessant bij het bepalen van betrouwbaarheid van actieve distributienetten.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 5
C6-110
21, rue d’Artois, F-75008 PARIS http : //www.cigre.org
C6-110
CI GRE 2012
Smart meters enable synchrophasor applications in distribution grids The protection and control of HV and MV networks required a detailed characterization of the
network. Nowadays, the emerging technologies designed for LV L.M distributed generation S.SANTOS* , A.LLANO, A.ARZUAGA, T. ARZUAGA, ARRÓN, M .ZAM ALLOA systems and the increasing use of smart meters that provide added value and advanced ZI V Group communications functionalities (AMI), enable a scenario where the automation and control of distribution systems and advanced measurementSpain converge.
SUM M ARY
Dept EE/EES
Synchrophasors are being used widely in HV/MV substation applications. In these facilities we have synchronizing GPS receivers which are able to provide time stamping information to IEDs or other devices [1]. However, at the moment they are not being used in LV applications due to the cost restrictions found in the last segment of the distribution grid.
16-8-2012
PAGE 6
C6-110 • Paper beschrijft toepassing van slimme meter data voor phasor measurement systems. • Hiertoe moet de slimme meter data een tijdstempel krijgen waarvoor de meter geschikt gemaakt moet worden. • Met deze mogelijkheid zijn allerlei nieuwe toepassingen voor de smart meter data te ontwikkelen. • Het paper is beperkt georganiseerd en gaat van veel voorkennis uit. • Dit is niet lezenswaardig. Slechts voor een goed ingevoerde liefhebber.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 7
1. I NTRODUCTI ON
C6-111
Recent trends in the worldwide power industry indicate that more and more distributed resources are being added to power distribution systems [1], such as the renewable generation from solar and wind, and plug-in electric vehicles. Meanwhile, advanced metering infrastructures (AMI) and home/building energy management systems are being deployed, which allows the consumers to manage their energy usage more efficiently and flexibly [2]. In this context, power distribution systems are becoming more and more active and dynamic, facing a variety of new challenges [3]-[5]. For instance, generation variations in renewable resources can cause significant changes in power flows and voltage profiles in distribution networks. High penetration of distributed generation presents new challenges to relay protection schemes due to possible power flow reversing and dynamic changes in operational conditions. In addition, to optimize the operation and increase the reliability of distribution systems, 21, rue d’Artois, F-75008 topology PARIS may be changed dynamically C6-111in real time operation [6]. Without CI GRE the network advanced http : //www.cigre.org operation management, a distribution system could run into a variety of problems, such as poor power quality, inefficient grid operation, unreliable delivery, or even system instability [7]-[8].
2012
To avoid possible operation problems from these new challenges, some emerging solutions have been proposed to add to the distribution management systems (DMS) [9]-[10]. Fig. 1 shows a possible distribution circuit and its management system. In this system, the integrated Volt/Var control, or Automation Management forshunt IVVC,Advanced can integrate theDistribution management of transformer tap-changers, voltage regulators and capacitors. The purpose is to control the voltage profile and power factor along the feeders. The Active Distribution Systems Distributed Energy Resources (DER) Manager can manage a large set of distributed energy resources. The Demand Response (DR) program can take care of the management of responsive loads. The Topology management can deal with #the switching* devices such as circuit *breakers, switches, and Z. JI ANG , J. FAN , J. M CDONALD reclosers. The Relay #management takes care of settings of various protective relays. However, the GE Global Research, NYgenerally USA lack of coordination existing solutions typically work in a piecewise or siloNiskayuna, manner, and they among the various functions *[11]-[12]. For instance, DER management, GE Energy, Atlanta, GA USA DR programs and IVVC typically are separately operated, such that the potentials of DER and DR resources in fast regulating the distribution voltages are not well utilized [11]. The settings of protective relay devices are typically static. The distributed generators may be falsely tripped under minor disturbances [12].
SUM M ARY
Dept EE/EES
With wide deployment of distributed energy resources (DER), especially intermittent renewables, the distribution systems are becoming more and more dynamic, facing a variety of new challenges in power flow management, relay protection, voltage regulation, network reconfiguration, etc. However, most of the existing solutions in Distribution Management Systems (DMS) were designed to address traditional problems inFig.a 1.piecewise manner. There is generally a lack of coordination among the An example power distribution circuit and its management system. various distribution management functions. For instance, the potential of the distributed energy16-8-2012 This paper attempts to introduce an Advanced Distribution Automation Management (ADAM) system resources in fast regulation of distribution system voltages is not well utilized. Protective relays may
PAGE 8
C6-111 • Het paper beschrijft de impact die decentrale opwekeenheden op distributienetten hebben. • In het paper wordt voorgesteld om een aantal regel en besturingsacties te combineren om de beheersbaarheid van de distributienetten met decentrale opwekeenheden te vergroten. • Hierbij wordt gedacht aan spannings/blindvermogensregeling, het dynamisch aanpassen van beveiligingsinstellingen en het automatisch herconfigureren van het netwerk na een kortsluiting. • Er worden simulatieresultaten getoond van diverse volt/var regelprincipes. Er moet nog meer onderzoek gedaan worden om de combinatie van alle regelacties goed te analyseren. • Het paper is lezenswaardig.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 9
Paper ID
Paper C6-112: Operation System of Smart Power Grid for T&D Networks with Dispersed Generations Korea: B. N. Ha, W. Namgung, S. W. Lee, M. J. Jang and I. Y. Seo
Onderwerp
Paper beschrijft een onderzoek naar smart grids met daarin systemen voor distributie automatisering, digitale onderstation, transmissie en telemetrie. Het onderzoek wordt ondersteund met tests in het veld op het Jeju Island (Korea). De functionaliteiten van diverse geïntegreerde system worden in de paper toegelicht zoals load flow, online fout monitoring, re-configuratie van distributienetten om verliezen te minimaliseren of om te belasting balanceren en dynamische belasting van verbindingen. Hiervoor beschrijft de paper gegevens van fysische componenten, systeem configuratie, algoritmen en resultaten van enkele geïmplementeerde functionaliteiten. Relevantie & Relevante testresultaten van het demonstratieproject. originaliteit Kwaliteit Leesadvies
Dept EE/EES
Goede beschrijving van het demonstratieproject en enkele bijbehorende functionaliteiten. Interessant voor algemeen info over het functioneren van smart grids.
16-8-2012
PAGE 10
C6-114
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 11
C6-114 • Paper beschrijft toepassingen van slimme meter data die de netbeheerder kunnen ondersteunen bij het beheren en plannen van de distributienetwerken. • Denk hierbij aan demand response, beheren van de spanningshuishouding en het sneller oplossen van storingen. • Bijna alle beschreven toepassingen zijn al bekend en elders beschreven. Uit dat oogpunt is het paper noet lezenswaardig. • Voor degene die interesse heeft in toepassingen van slimme meter data geeft het paper een mooi overzicht en samenvatting van de diverse toepassingen.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 12
C6-104
1 .C a te g o r iz a tio n Model / Simulation Type Field
Steady-State
Dynamic
E n e r g y g e n e r a tio n
2 .R e q u ir e m e n ts/U s e C a s e s
E n e r g y s t o r a g e
Model / Simulation Type
E n e r g y c o n v e r s io n
Field
…
3 .C o m m o n R e fe r e n c e M o d e l I m p le m e n ta t io n In d e p e n d e n tR e p r e s e n t a tio n ( e .g .U M L ,S y s M L … )
Model / Simulation Type Load Flow
Transient
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
a t te r y E n e r g y B s to r a g e …
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
E n e r g y I n v e r t e r c o n v e r s i o n …
X X X
X X X
X X X
X X X
…
X X X
X X X
X X X
Field
Technology
u e l E n e r g y F e ll g e n e r a ti C o n …
Dept EE/EES
…
X X X
I n p u t :i O u tp u t:u o u t P a r a m e te rs :ip , v R ,L ,C 1 ,C 2 S y m b o l
…
Technology
u e l E n e r g y F e ll g e n e r a t i C o n …
Load Flow
Transient
X X X
X X X
X X X
…
X X X
X X X
X X X
a t t e r y E n e r g y B s to r a g e …
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
E n e r g y I n v e r t e r c o n v e r s i o n …
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
…
X X X
X X X
X X X
…
X X X
Figur e 1 - T owar ds the Definition of a Common Refer ence M odel for DER Devices
16-8-2012
PAGE 13
C6-104 • Het paper beschrijft de behoefte aan gestandaardiseerde modellen voor Distributed Energy Resources. • Hiertoe is een groot project gestart waar een inventarisatie wordt gedaan wanneer welk model wordt toegepast en voor welke toepassing welke parameters moeten worden vastgelegd. • Er wordt een voorbeeld gegeven van een gestandaardiseerd model voor een PV-inverter. • Onduidelijk blijft op welk simulatieplatform de modellen gebruikt kunnen worden en hoe de harmonisatie van de modellen moet plaatsvinden. • Het paper is niet lezenswaardig
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 14
Paper ID
Paper C6-107: Generic Model for a Smart Distribution Grid, its Evolutionary Technical Implementation and the Energy Market Place of the Future Germany: P. BIRKNER, M. LASKOWSKI, C. REHTANZ
Onderwerp
Relevantie & originaliteit Kwaliteit Leesadvies
Dept EE/EES
Paper beschrijft een algemeen model voor Smart Grids dat uitgaat van het feit dat in de toekomst grootschalige opwekking niet meer de stabiliteit van energielevering zal garanderen vanwege de toename van fluctuerende energieproductie door duurzame energiebronnen. Gestimuleerd door flexibele tarieven en andere controle mechanismen kunnen prosumers bijdragen aan de stabiliteit van de energielevering. In paper worden twee mechanismen voor ‘Demand Side Management’ toegelicht die zich baseren op prijs signalen uit de markt (E-DeMa) en op het monitoren en interveniëren op niveau van de klanten. De betrokkenheid van klanten en de rol van market-places worden ook onder de loep genomen. Tariefsturing komt telkens naar voren als middel om belasting te verschuiven of verminderen. Naast demand side management wordt in deze paper gesproken over supply side management. Redelijke beschouwing van potentiele ontwikkelingen en mogelijkheden van demand side management. Interessant voor academici.
16-8-2012
PAGE 15
Paper ID
Paper C6-116: Communication Infrastructure and Data Management for operating smart distribution systems
Switzerland/Germany, Russia, Netherlands: C. BRUNNER, B.M. BUCHHOLZ, A. GELFAND, I. KAMPHUIS, A. NAUMANN. Onderwerp
Deze paper integreert energiemanagement, automatisering en klantbetrokkenheid via smart meters in distributienetten om communicatie- en informatiesystemen te ontwikkelen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de communicatie standaard IEC 61850 en Common Information Model (CIM) voor data management dat gebaseerd is op IEC 61968/70. De paper behandelt de communicatie infrastructuur en data management voor het opereren van smart distributiesystemen waarbij wordt gerefereerd naar het demonstratieproject WEB2Energy dat gesubsidieerd is door de Europese Commissie.
Relevantie & originaliteit Kwaliteit
Uiteindelijk faciliteert het ICT systeem de ‘smart’ operaties in distributienetten.
Leesadvies
Voor inzicht in ICT gedeelte van smart grids.
Dept EE/EES
Uitstekend voorbeeld voor een smart ICT systeem waarbij integratie van aspecten m.b.t. energiemanagement, automatisering en het gebruik (klanten).
16-8-2012
PAGE 16
Paper ID
Paper C6-117: Smart Grid - Demand Management as key resource for improvement and social contribution to 2020 strategy Spain: R. MORA, M. RAMIREZ, E. GARCIA, M.ORDIALES, A. RODRIGUEZ, S. BAÑARES.
Onderwerp
Binnen het subsidieproject GAD (Active Demand Management) wordt demand side management (DSM) als sleutelmiddel naar smart grids beschouwd. De paper beschrijft een communicatie infrastructuur voor GAD die rekening houdt met IEC 61850. Hiermee wordt de belastingvraag automatisch vervlakt met als doel om dit te bereiken op nationaal niveau. Ook wordt de emulatietool beschreven dat scenario’s ontwikkelt op basis van informatie over consumptie en weersomstandigheden. Verder faciliteert deze tool verschillende scenario’s voor prijstelling waarbij rekening wordt gehouden met energiebesparingen en gerelateerde kostenbesparingen.
Relevantie & Focus op rol DSM in ontwikkeling naar smart distributienetten. originaliteit Kwaliteit
Goed overzicht van ontwikkeling en resultaten van GAD project.
Leesadvies
Interessant DSO en TSO.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 17
C6-103
21, rue d’Artois, F-75008 PARIS http : //www.cigre.org
C6-103
CI GRE 2012
Performance Analysis of Distribution Networks under High Penetration of Solar PV M J E Alam,* K M M uttaqi, D Sutanto, L Elder and A Baitch Endeavour Energy Power Quality and Reliability Centre School of Electrical, Computer and Telecommunications Engineering University of Wollongong Australia
SUM M ARY
Dept EE/EES
Integration of solar photovoltaic (PV) resources into distribution networks changes the normally expected network behaviour by injecting real power into the point of connection. Depending16-8-2012 on the characteristics and setup of the PV inverter, reactive power could also be injected into the network.
PAGE 18
C6-103 • Het paper beschrijft grootschalige integratie van PV systemen in distributienetten. • Genoemde problemen hierbij zijn algemeen bekend. In het paper wordt in detail ingegaan op spanningshuishouding en wordt de impact op de diverse typen spanningsregelingen van de converters onderzocht. • Dit wordt gedaan aan de hand van een bestaande feeder van 80 km. Het blijkt dat power factor control de beste prestatie geeft met de minste verliezen. • De beschouwde situatie is niet te vergelijken met de Nederlandse situatie en om die reden is het niet direct lezenswaardig. • Voor degenen die interesse hebben in regelstrategieën is het lezenswaardig te noemen.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 19
C6-105
10% EV Penetration 3 Phase 100 Dumb Charging Timed Charging Fleet Charging Allday Fleet Charging Night Dumb charging home Loading limit
90
Transformer Loading %
80 70 60
C6-105
50 21, rue d’Artois, F-75008 PARIS http : //www.cigre.org
CI GRE 2012
40 30
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Time (Hour) Impact Study of Electric Vehicle (EV) Integration on Low Voltage (LV) Grids
Figure 4 Transformer loading 400 V – 10% EV penetration and 3 phase charging
It is shown in Figure 5 that there will be transformer overloading for fleet night charging and Wu,when Seung Tae Arne Hejde Nielsen, and Yi Ding timed chargingQiuwei scenarios the EVCha, penetration is 15% withJacob three Østergaard phase charging option. Centre for Electric Technology (CET), Technical University of Denmark The results show that the economically efficient EV charging scenario might cause problems on the LV grid and it is very important to design Denmark market driven or technical measures to handle the LV grid congestion issues due to the EV charging demands. 15% EV Penetration 3 Phase 110 100
SUM M ARY
Dept EE/EES
Transformer Loading %
90
Dumb Charging Timed Charging Fleet Charging Allday Fleet Charging Night Dumb charging home Loading limit
80 70 60
50 Large scale deployment of electric vehicles (EVs) has become a very interesting option 40 because it can both reduce the greenhouse gas (GHG) emission from the transport sector and facilitate the integration of more renewable energy resources (RES) by providing the 30 flexibility of EV charging demands. Although the EV grid integration is promising, the 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 impact of the EV grid integration has Time to be (Hour)investigated in order to identify the bottlenecks of power for the EV grid400 integration different scenarios. 16-8-2012 Figuresystems 5 Transformer loading V – 15%and EV assess penetration andcharging 3 phase charging This paper is focused on the impact of EV grid integration on low voltage (LV) grids. The
PAGE 20
C6-105 • Dit paper beschrijft een analyse van het integreren van EV in distributienetten. • Hiertoe wordt een LS-net gemodelleerd en worden drie penetratieniveaus onderzocht. • Dit wordt gedaan aan de hand van vijf laadscenario's. • De conclusie is dat de distributietransformator als eerste wordt overbelast. • Dit is al in veel studies aangetoond en levert geen nieuwe informatie op. • Jammer is dat er niet in detail op de diverse laadscenario's wordt ingegaan. • Het paper is niet echt lezenswaardig.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 21
C6-106
21, rue d’Artois, F-75008 PARIS http : //www.cigre.org
C6-106
CI GRE 2012
Wind generation management in the distribution network
M . BAJOR, R. JANKOWSKI , K. M ADAJEWSKI I nstitute of Power Engineering, Gdansk Division Poland
SUM M ARY
Dept EE/EES
The paper discusses the problem of distribution network operation in case of high wind generation penetration level and limited transmission capacity of the power system - the situation which is likely to occur in northern Poland within several years. During the last decade, the interest in developing wind power in Poland has been continuously rising, leading to the situation in which the total power of wind farms with grid connection permissions (”terms of connections”) significantly exceeds the total value of the demand predicted in light load for coming years. At the same time, there are several issues concerning the transmission and distribution16-8-2012 grid in this region, which limit the development of wind generation and can cause serious problems
PAGE 22
C6-106 • Het paper beschrijft windintegratie in polen. In het paper wordt gesproken over het distributienet maar dat blijkt het 110 kV net te zijn. • Dit net is zodanig ingericht dat grootschalige windenergie in contingecies tot overbelasting kan leiden. • In het scada systeem is een module geïntegreerd dat voorspellingen doet hoeveel vermogen er door de windparken wordt opgewekt en aan de hand van de belasting en dynamic lineloading worden alle contingencies doorgerekend en worden maatregelen bepaald om deze contingencies het hoofd te bieden. • Het is niet het beste paper op dit gebied maar het is leuk te lezen welke ontwikkelingen er in Polen plaatsvinden. • Lezenswaardig voor geïnteresseerden.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 23
Paper ID
Paper C6-108: Advanced technologies of Demand Side Integration by VPPs and through smart metering in households – Experiences from a lighthouse project Germany/Austria: B. FENN, O. HOPP, M. AHNER, B.M. BUCHHOLZ, V. BUEHNER, A.DOSS, N. HESS , W. WAGNER, Z.A. STYCZYNSKI
Onderwerp
Binnen het Europees gesubsidieerd lighthouse project Web2Energy zijn twee benaderingen van Demand Side Integration (DSI) bestudeerd, namelijk: - Demand Side Management (DSM) en - Demand Side Response (DSR). Beide benaderingen worden onderzocht binnen het context van de Virtual Power Plant (VPP) waarbij gebruik wordt gemaakt van smart meters. Daaruit blijkt dat verwachtingen van DSR worden bereikt wanneer de klanten bediend worden op basis van dynamische tarieven. Relevantie & DSI is een belangrijk onderdeel van Smart Grid operaties. Interessant is het originaliteit informeren en adviseren van deelnemers via de web en smart phones over het gebruik van energie. Kwaliteit Uitstekende rapportage en overzicht van het project Web2Energy. Leesadvies
Dept EE/EES
Bij belangstelling voor DSI.
16-8-2012
PAGE 24
C6-109
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 25
C6-109 • Het paper beschrijft het probleem van spanningsstijging als gevolg van de integratie van decentrale opwekeenheden. • Er wordt een regelalgoritme ontwikkeld dat gebruik maakt van metingen in het distributienet. • Met behulp van deze metingen wordt een zogenaamde Distributed State Estimator gebruikt om de spanningshuishouding van het distributienet te bepalen. • Aan de hand van deze resultaten, worden nieuwe setpoints voor de spanningsregeling bepaald. • Het totale systeem draait in een Distribution Management Systeem en maakt gebruik van RTU’s in de distributiering • In 2013 wordt het systeem in de praktijk getest. • Het paper is lezenswaardig.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 26
C6-113 1. I ntroduction Penetration of photovoltaic generation (PV) systems has been strongly promoted in order to reduce CO2 emissions in Japan. The governmental targeted values of PV installation are 28 GW in 2020 and 53 GW in 2030, respectively. Since most of PV systems will be connected into low voltage distribution networks, there is a possibility that the reversed power flow from PV systems causes not only voltage rise but also voltage fluctuations in distribution feeders. Conventional autonomous voltage control scheme has limitations of voltage control ability for the penetration of PV systems. 21, rue d’Artois,OnF-75008 the other PARIS hand, in Japan, IT sectionalizing switches, which are remotely-operable sectionalizing switch with voltage and current sensors [1], are beginning to be installed in high voltage distribution http : //www.cigre.org networks in order to realize more accurate distribution systems planning, operation and control based on data integration of measured from these switches. The authors have focused on utilization of measured data from IT sectionalizing switches and proposed a centralized and coordinated voltage control method by voltage control devices such as load ratio control transformer (LRT), step voltage regulators (SVR) and static synchronous compensator (STATCOM) for distribution networks with high penetration of PV systems. This paper shows that the validity of the proposed voltage control approach was experimentally verified by using an advanced analog type distribution system simulator.
C6 _113 _2012
CI GRE 2012
Experimental Verification of Advanced Voltage Control for Penetration of PV in Distribution System with IT Sectionalizing Switches 2. Proposed Centralized and Coordinated Voltage Control for penetration of PV The penetration of PV systems causes voltage fluctuation and wide voltage gap between voltage rise
Y.and HAYASHI N.theTAKAHASHI Y. HANAI voltage drop. These influences cause excess of allowable voltage range in distribution network. In order to resolve the excess of the allowable voltage range based on the voltage gap and fluctuation, University Central Research I nstitute of the authors proposeWaseda a centralized and coordinated voltage control with LRT, SVR and STATCOM. The proposed method has two functions; the first function (voltage gap reducing function) is to reduce Electric Power I ndustry the voltage gap by centralizing control of LRT and SVR, and the other (voltage smoothing function) is to smooth rapid voltage by autonomous STATCOM. E.change KAM I YA control T. ofWATANABE H. I SHI I In the proposed voltage control method, the autonomous control of STATCOM and centralized control Tokyo Power of LRT/SVR are coordinated through available useElectric of all measured data fromCo. IT sectionalizing switches. The outline is shown in Figure 1. The central control system for LRT and SVRs conducts four procedures ((1) data acquisition, (2) state estimation,Japan (3) voltage gap evaluation, and (4) tap
SUM M ARY
Dept EE/EES
In Japan, penetration of photovoltaic generation (PV) systems has been strongly promoted and the accumulated amount of the installation by 2009 is approximately 2.6 GW. Further, the national target of PV installation capacity is 28 GW in 2020 and 53 GW in 2030, respectively. Although most of PV systems are connected into lowof the voltage networks, it brings power flow with greater Figure 1. Outline centralizeddistribution and coordinated voltage control
16-8-2012
PAGE 27
C6-113 • Het paper beschrijft een methodiek om de spanning te regelen in distributienetten met veel PV. • Deze regelmethodiek maakt o.a. gebruik van een tapchanger en een StatCom. Spanning en stroom worden gemeten en gebruikt als input voor het meetsysteem. • Daarnaast wordt het meetsysteem in een laboratoriumomgeving beproeft op een analoge simulator waarin het LS net in echte componenten is nagebouwd. • Hier worden diverse scenario's op beproeft en de voor en nadelen van diverse strategieën onderzocht. • Het is een lezenswaardig paper
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 28
Paper ID
Paper C6-115: Combination of Energy Storage and Demand Response in the Residential Sector Switzerland: F.A. ADAMEK
Onderwerp
In deze paper is een model ontwikkeld voor in-house warmte levering en energy conversie en opslag met de focus op de combinatie van energy opslag en demand response in de woningsector. Ten behoefte van de kostenreductie wordt rekening gehouden met energieprijzen, opslag en demand response parameters en beschikbare duurzame energiebronnen. Hierbij wordt aandacht gegeven aan de interactie tussen opslag en demand response met de beschikbare duurzame energiebronnen maar ook aan het gedrag van klanten. Voorlopige resultaten van simulaties tonen aan dat invloed van opslagkosten op de energiekosten verminderen naar mate de capaciteit groeit.
Relevantie & In-house energiesystemen krijgen een groeiende aandacht en belang bij het originaliteit uitvoeren van Smart Grid operaties. Kwaliteit
Goede onderbouwing van simulatie resultaten en conclusies.
Leesadvies
Van belang voor installatiebedrijven en academici.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 29
PS2: Integration of electric vehicles (EV) in power systems Onderwerpen binnen PS2: • Impact on the power system • Emerging standards • Business models Totaal 7 papers.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 30
C6-201
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 31
Paper ID
Paper C6-201: IMPACT OF ELECTRIC AND PLUG-IN HYBRID VEHICLES ON GRID INFRASTRUCTURE - RESULTS FROM THE MERGE PROJECT Greece, Portugal, Germany, Spain, UK, Ireland, Norway: Hatziargyriou a.o.
Onderwerp
Paper beschrijft de impact van additionele EV load op de dag en jaar krommen van het elektrische energieverbruik en de gevolgen voor het transport en distributiesysteem. De resultaten van simulaties in netten van 5 Europese landen worden beschreven. Het zijn bevindingen van het EU MERGE project waarin een groot aantal partijen deelnemen. Het is gestart in 2010 en gaat zeker een vervolg krijgen.
Relevantie & De relevantie is groot want het bevat vele conclusies voor het transportnet en nog originaliteit veel meer voor het distributienet. Originaliteit is minder omdat dit soort studies in grote getale worden uitgevoerd op dit moment, ook in Nederland.
Kwaliteit
Niet al te best geschreven paper maar de informatiedichtheid is groot.
Leesadvies
Aanrader om algemeen inzicht in de impact van EV te verhogen.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 32
C6-202
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 33
Paper ID
Paper C6-202: Emerging Electric Vehicle Market & Business Models and Interoperability Standards Ireland: E. Khoo, J. Gallagher
Onderwerp
Paper behandelt de 4 marktmodellen zoals Eurelectric ontwikkeld heeft. Men heeft een voorkeur voor het Integrated Infrastructure model waarbij de DSO het voortouw neemt. Vooral in de beginfase van de ontwikkeling naar EV infrastructuur moet de DSO een belangrijke rol hebben die nadien door marktpartijen kan worden overgenomen. De smart meter thuis en de omboord meter zijn essentieel voor het marktmodel wat verder veel lijkt op wat nu in Nederland ontwikkeld wordt> De rest van de paper bepleit standaardisatie in alle aspecten van de infrastructuur, de protocols en de stekkers. Relevantie & De paper is interessant voor beleidsmakers die bezig zijn met het opzetten van originaliteit markten voor de energielevering aan Evs. Ook de business modellen zijn illustratief. Kwaliteit
Goed leesbare paper.
Leesadvies
Voor direct betrokkenen van belang.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 34
C6-203
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 35
Paper ID
Paper C6-203: Challenges and barriers of integrating e-cars into a grid with high amount of renewable generation Germany, Belgium, Denmark, Greece and Portugal: Stycynski a.o.
Onderwerp
Paper brengt enkele studies samen die in België, Denemarken, Duitsland, Griekenland en Portugal zijn uitgevoerd. Het betreft de impact op het energieverbruik en het load profiel, de impact op de midden en laagspanningsnet. Belangrijk is de ongebalanceerde load van de eenfasige laders. Het V2G grid concept wordt toegelicht zoals dat in Denemarken wordt beproefd. Interessant is de frequentieondersteuning in eilandbedrijf zoals dat in Portugal wordt geïmplementeerd. De paper eindigt met resultaten uit het MERGE project uit Griekenland. De paper kent geen conclusies.
Relevantie & De paper geeft veel informatie over lopende onderzoeken maar de titel doet meer originaliteit verwachten. Kwaliteit
De paper kent geen rode draad en is wat rommelig. Geen echte boodschap.
Leesadvies
Paper heeft geen toegevoegde waarde aan andere papers.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 36
C6-204
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 37
Paper ID
Paper C6-204: Polyphase charging station: Optimized integration of high power EV charging into the distribution grid
Spain and USA:M. ZAMALLOA *, A. ARZUAGA, T. ARZUAGA, M. CHAN, D. GARCÍA-PARDO, A. GONZÁLEZ, O.BOLADO Onderwerp
Paper vergelijkt diverse mogelijkheden voor het laden van EVs. Dat gaat van eenfasig langzaam laden naar DC snelladen en ook servicestations worden geanalyseerd. De situatie in Spanje en de USA wordt als uitgangspunt genomen Ook de consequenties voor de auto worden behandeld. De optie van 3-fase LV 43,5 kW op centrale punten schijnt optimaal te zijn voor wat betreft investeringen en gebruik.
Relevantie & Paper geeft een goed overzicht van de laadmogelijkheden en de consequentie voor originaliteit het elektriciteitsnet. Kwaliteit
Leesbare paper.
Leesadvies
Ja deze ontwikkelingen moeten gevolgd worden.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 38
C6-205
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 39
Paper ID
Paper C6-205: Electric Vehicles: The Barriers to Power System Integration
UK:D HARDMAN, A ROTHERAM, S JUPE, D HAWKINS
Onderwerp
De paper geeft een kritische kijk op de belangrijkste thema’s bij de integratie van PEVs. Dat zijn de consequenties voor het net en de standaardisatie. Alle technische issues worden op hun meritus beoordeeld en smart charging is een must. Standaardisatie is nog ver weg en geadviseerd wordt dat verschillende partijen hun rol nemen om tot oplossingen te komen. To zover zal nog gewerkt moeten worden met multiple mode apparatuur.
Relevantie & Paper is zeer to the point en van hoog niveau. De kritische toon is goed gebracht. originaliteit Dat maakt de paper origineel. Kwaliteit Leesadvies
Dept EE/EES
Zeer goede paper. Beetje droog gebracht, echt Engels maar wel met kwaliteit en gezag. Zeker voor direct betrokkenen.
16-8-2012
PAGE 40
C6-206
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 41
Paper ID
Paper C6-206: IMPACT OF FULLY ELECTRIC VEHICLE BATTERY CHARGING LOADS ON THE LOAD DEMAND OF DISTRIBUTION SYSTEMS UK and China: K. QIAN, C. ZHOU Y. YUAN
Onderwerp
Bekend werk om te laten zien welke de gevolgen zijn van Fully Electric Vehicles voor het distributienet. Engelse situatie is als uitgangspunt genomen. Het laadproces is gedetailleerd gemodelleerd maar allesbepalend is de starttijd van het laden. Men vreest voor een nieuwe avondpiek. Ook hier is smart charging de oplossing. Relevantie & Geen nieuws. originaliteit Kwaliteit
Matig.
Leesadvies
Niet lezen.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 42
C6-207
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 43
Paper ID
Paper C6-207: Toward Ultrafast Charging Solutions of Electric Vehicles
Zwitserland: H. HÕIMOJA, M. VASILADIOTIS, S. GRIONI, M. CAPEZZALI, A. RUFER, H. B. PÜTTGEN Onderwerp
Paper geeft inzicht in de state of the art of ultrasnel laden (16 kWh in enkele minuten). Als dit dan realiteit wordt heeft dat gevolgen voor het eelektriciteitsysteem. Lokale opslag wordt gezien als een oplossing voor het afvlakken en verschuiven van de load pieken. Ook Demand Response kan een oplossing zijn. Tot slot wordt het marktpotentieel beoordeeld.
Relevantie & Originele paper. originaliteit Kwaliteit
Goed leesbare paper.
Leesadvies
Voor geinteresseerden.
Dept EE/EES
16-8-2012
PAGE 44
SESSION 44 SC C6 “Distribution and Dispersed Generation” 26 – 31 Augustus 2012 – Parijs
Voorkeursonderwerp 3 “Electricity supply of rural and remote areas, including islands” Paper C6-301 “A road towards autonomous renewable energy supply, RAPS case” Paper C6-302 “Operation of a large scale autonomous hybrid power supply system with renewables” Paper C6-303 “Energy management in Greek islands” Paper C6-305 “Stand alone power systems for remote rural areas” Paper C6-306 “Optimal planning of microgrid applied in remote rural areas” Paper C6-307 “Economic assessment of providing primary reserve service with energy storage systems in isolated systems”
Paper ID
Onderwerp
C6-301 “A road towards autonomous renewable energy supply, RAPS case” (Australië)
King Island ligt tussen Australië en Tasmania en is voor de elektriciteitsvoorziening afhankelijk van dieseleenheden. Belasting: 1,2 – 3,5 MW. Om brandstofkosten te reduceren is 2,45 MW aan windturbines en 100 kWp aan PV geplaatst, verspreid over het eiland. Er is ook nog 130 kWp PV kleinschalige opwekking. Windpenetratie 20/30% tot 50% van de belasting. Conclusie: technisch en economisch haalbaar om bij voldoende wind en lage belasting dieseleenheden stil te zetten. Asynchrone windgeneratoren: blindvermogen vraagt speciale maatregelen. Diverse opties onderzocht. Gekozen voor UPS met dieseleenheid en vliegwiel. Wordt binnenkort geïnstalleerd.
Relevantie & originaliteit
Onderzoek ingegeven door hoge brandstofkosten. Voor Nederland minder relevant maar belangrijk voor de vele eilanden en gebieden ver van elektriciteitsnet.
Kwaliteit
Uitstekend; Goede beschrijving stabiliteitsproblemen eilanden en aspecten penetratie windenergie in zwakke netten. Goed onderbouwd d.m.v meetresultaten.
Leesadvies
Voor collega’s betrokken bij planning en engineering van eilandsystemen.
Paper ID
Onderwerp
C6-302 “Operation of a large scale autonomous hybrid power supply system with renewables” (Duitsland)
Beschrijft innovatief, autonoom hybride systeem voor Brits eiland (Eigg). Voorheen elektriciteitsvoorziening met dieseleenheden die ‘s nachts stil werden gezet. Eilandbewoners hadden zelf kleine diesel/benzine-eenheden. Nu 24 kW wind, 110 kW waterkracht, 10 kW PV en 2 x 64 kW dieseleenheden, verdeeld over eiland en verbonden met MS net. Nu 24 uur elektriciteit beschikbaar en brandstofbesparing. Gemiddelde opwekking (kWh): 80% waterkracht, 10% wind en 2% PV. Kabelverbinding was bijna 3x zo duur.
Relevantie & originaliteit
Toont aan dat geavanceerde hybride decentrale toepassingen met diverse energiebronnen op basis frequentieregeling mogelijk zijn en voldoende potentie hebben. Modulair concept en standaard componenten drukken kosten en maakt onderhoud door niet gespecialiseerd personeel mogelijk. Is redelijk uniek door wisselstroomkoppeling van vier verschillende soorten opwekking.
Kwaliteit
Uitstekend; Goed onderbouwd en helder betoog.
Leesadvies
Voor collega’s betrokken bij de planning en engineering van decentrale systemen en microgrids.
Paper ID
Onderwerp
C6-303 “Energy management in the Greek islands” (Griekenland)
Griekenland heeft 36 eilanden met belastingpieken van 100 kW tot 700 MW (zoals Kreta). Men gebruikt veel lichte en zware olie, maar ook PV en windenergie. Het geheel wordt gezien als een complex systeem met 36 thermische centrales en 80 windparken en ruim 800 PV systemen. Men overweegt toepassing van CSP en grote hybride systemen. Volgens EU regels moet een energiemarkt voor de eilanden worden gerealiseerd. Plan is een geavanceerd energiemanagement systeem te bouwen met centraal centrum in Athene. Systeem moet er voor zorgen dat een maximum aan duurzame energie kan worden gepenetreerd.
Relevantie & originaliteit
Is op zich een zeer interessant onderzoeksterrein onder andere door de vele verschillende aspecten. Is echter voor Nederland minder relevant, alhoewel sommige informatie tegen de achtergrond van de aansluiting van grote windparken op het bestaande net interessant kan zijn.
Kwaliteit
Deze paper beschrijft alleen de uitdagingen en geeft geen nieuwe inzichten. Twee hoofdstukken zijn nogal warrig (Wind generation curtailment en Environmental goals)
Leesadvies
Alleen voor collega’s betrokken bij dit soort onderzoeken.
Paper ID
Onderwerp
C6-305 “Stand alone power systems for remote rural areas” (Nieuw Zeeland)
E-bedrijf Power Company wordt geconfronteerd met veroudering van rurale distributielijnen, teruglopend aantal aansluitingen en toename kosten onderhoud m.b.t. vegetatie. Het betreft bovengrondse tweefasen lijnen en SWER. Men zocht alternatief voor renovatie lijnen. De Stand Alone Power Systems (SAPS) omvatten: accubatterij, load management systeem, PV panelen, micro-hydro mogelijkheid, diesel/benzine eenheid, LPG voor koken en heet water, energiebesparende gebruikersapparatuur. Bewaking via mobiele net. Men stelt dat SAPS zijn te overwegen indien b.v. sprake is van één gebruiker (trafo 15kVA) via > 2 km distributielijn. Systeem kent modulaire opbouw en is op te schalen.
Relevantie & originaliteit
Voor ons land niet relevant omdat het bij onze decentrale systemen i.h.a. gaat om invoeding in bestaande netten. Hybride systemen zijn een interessante optie, zeker voor rurale gebieden in ontwikkelingslanden. Maar daar gaat het vaak om een vergelijking van netuitbreiding en decentrale systemen tegen de achtergrond van de benutting van lokaal beschikbare energiebronnen.
Kwaliteit
Lange paper, nogal langdradig en gedetailleerd. Een uitgebreide life-cycle analyse is niet aangetroffen.
Leesadvies
Summary en conclusions zijn wellicht interessant als achtergrondinformatie voor planners van distributienetten.
Paper ID
Onderwerp
C6-306 “Optimal planning of microgrid applied in remote rural areas” (China)
Is paper van EPRI – China. Betreft microgrids in rurale gebieden, zowel net-gekoppeld als eilandbedrijf. Achtergrond: bevordering gebruik lokaal beschikbare energiebronnen, vergroting leveringszekerheid. Paper richt zich in het bijzonder op methode om systeemomvang en energieverdeling te optimaliseren (economisch, milieueffekten). Conclusie: door milieueffecten te kwantificeren blijken DGs (wind en PV) goed te concurreren met conventionele oplossingen. T.o.v. conventioneel systeem is planning van microgrid wezenlijk anders omdat bedrijfsvoering en sturing duidelijk anders zijn: de control strategy heeft een grote invloed op verdeling van energie tussen de verschillende DGs.
Relevantie & originaliteit
Ook voor ons land relevant door toename van aantal decentrale eenheden en microgrids. Een van de weinige papers die relateert aan de rurale elektrificatie problematiek van ontwikkelingslanden.
Kwaliteit
Uitstekend; goed onderbouwd.
Leesadvies
Zeker voor studenten/afstudeerders interessant onder ander door theoretische beschouwing. Voor planners van netten is zeker de summary aan te bevelen.
Paper ID
Onderwerp
C6-307 “Economic assessment of providing primary reserve service with energy storage systems in isolated systems” (Spanje)
Paper gaat in feite om reservestelling (spinning reserve) in decentrale systemen op Canarische eilanden (van 7 MW tot 1100 MW). Is wat opduidelijk omdat men ergens ancillary systemen noemt. Men wil netgekoppelde generatoren vervangen door opslagsystemen. Men heeft een dispatch model ontwikkeld en via een case studie gevalideerd. Incl. sensabiliteitsanalyse.
Relevantie & originaliteit
Voor het Nederlandse elektriciteitssysteem nauwelijks relevant.
Kwaliteit
Matig. Engelse taal had beter gekund.
Leesadvies
Alleen conclusie
Voorkeursonderwerp 3 “Electricity supply of rural and remote areas, including islands”
Vragen Speciale Rapporteur
1. Decentrale systemen met diesel-eenheden: wat zijn de beperkingen van dieseleenheden in kader brandstofkosten, milieu-effecten,…. Wat is hun rol in toekomstige systemen? 2. Diesel-eenheden zijn (volgens speciale rapporteur) niet flexibel en wind en zon onregelmatig. Om toch stabiele systemen te creeeren, wordt allerlei apparatuur toegepast. Wat zijn de ervaringen hiermee? En welke ontwikkelingen zijn verder nodig? 3. In het kader van vraag 2: wat kosten die extra apparaten aan energieverlies? Is er wel sprake van kostenreductie? 4. Wat zijn de ervaringen met decentrale systemen ter vervanging van distributielijnen naar rurale gebieden? Wat is terzake de rol van lokale instanties en regelgeving?
