Real-Time Grid and DER Co-Simulation Platform for Testing Large-Scale DER Coordination Schemes
Real-Time Grid and DER Co-Simulation Platform for Testing Large-Scale DER Coordination Schemes
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用于测试大规模分布式能源协调方案的实时电网和分布式能源联合仿真平台
DOI：
10.1109/tsg.2022.3184491
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发表时间：
2022
影响因子：
9.6
通讯作者：
Almassalkhi, Mads R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Khurram, Adil;Amini, Mahraz;Espinosa, Luis A. Duffaut;Hines, Paul D. H.;Almassalkhi, Mads R.
分布式能源（DER），例如响应式负载和储能系统，可以帮助电网运营商更有效地平衡供需并管理网络约束。然而，消费者对负载协调方案的接受程度取决于确保客户服务质量（QoS），因此需要仔细管理设备级约束。同时管理设备级和系统级目标是一个难题。分布式能源协调问题的大多数潜在解决方案都以某种方式分布，决策逻辑在设备（例如恒温器）和协调器上运行，设备和一个或多个协调器之间的通信可能很复杂。有效测试分布式分布式能源控制方案是很困难的，特别是当有数千个设备同时具有设备级和网格级约束以及异步通信时。本文通过提出一种新颖的实时网格和分布式能源网络物理联合仿真平台来解决这一挑战，该平台用于测试先进的分布式能源协调方案并表征分布式能源车队的行为。该联合仿真平台特别适合： $i$ ) 测试提供先进电网服务的大型分布式能源 (DER) 的实时性能； $ii$ ) 描述大量托管 DER 的状态分布； $iii$ ) 纳入 DER 和通信的实际限制并分析对整个机队性能的影响。为了说明这些优势，我们演示了如何使用该平台来测试拥有数千个 DER 的车队，该车队使用分组能源管理 (PEM) 进行协调并与现实的传输系统模型进行交互。
Distributed energy resources (DERs), such as responsive loads and energy storage systems, can help grid operators to more effectively balance supply and demand and manage network constraints. However, consumer acceptance of load coordination schemes depends on ensuring customer quality of service (QoS), thus requiring the careful management of device-level constraints. Simultaneously managing both device-level and system-level objectives is a difficult problem. Most potential solutions to the DER coordination problem are in some way distributed, with decision logic running both at the device (such as a thermostat) and the coordinator, with potentially complex communications between devices and one or more coordinators. It is difficult to effectively test distributed DER control schemes, particularly when there are thousands of devices with both device-level and grid-level constraints and asynchronous communications. This paper addresses this challenge by presenting a novel real-time grid-and-DER cyber-physical co-simulation platform for testing advanced DER coordination schemes and characterizing the behaviors of a DER fleet. The co-simulation platform is particularly suitable for: $i$ ) testing the real-time performance of a large fleet of DERs delivering advanced grid services; $ii$ ) characterizing the distribution of states for a large fleet of managed DERs; and $iii$ ) incorporating practical limitations of DERs and communications and analyzing the effects on fleet-wide performance. To illustrate these benefits, we demonstrate how the platform can be used to test a fleet with thousands of DERs coordinated using Packetized Energy Management (PEM) and interacting with a realistic transmission system model.
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