Den globala energiövergången omformar hur elnäten fungerar. I takt med att fler förnybara energikällor som sol och vind integreras i elsystemet står nätoperatörer, och specifikt distributionssystemoperatörer (DSO), inför utmaningar. Dessa utmaningar inkluderar instabilitet i nätet, ojämn tillgång och efterfrågan samt behovet av ökad flexibilitet i nätverksförvaltningen. Samtidigt driver den ökande elektrifieringen, från elbilar till värmepumpar, efterfrågan på sätt som nätet ursprungligen inte var designat för att hantera.

Transformationen understryker det kritiska behovet av digitalisering inom elnätet. Att hantera komplexiteten i ett alltmer dynamiskt system kräver avancerade verktyg som kan övervaka, förutsäga och optimera nätverksprestanda. Utvecklingen av öppen källkod-programvara för att möta dessa behov är inte bara kostnadseffektivt, utan främjar också samarbete och innovation inom energisektorn. Ett bra exempel på sådan innovation är Power Grid Model - ett projekt utvecklat av Alliander i samarbete med Linux Foundation Energy (LFE).

Power Grid Model

Power Grid Model är ett bibliotek med öppen källkod som är utformat för att ta itu med många av de centrala frågorna som nätoperatörer står inför under energiövergången. Utvecklat av Alliander, en ledande nederländsk DSO, i partnerskap med Linux Foundation Energy (LFE), hjälper detta verktyg nätoperatörer att fatta smartare beslut kring nätplanering och drift.

Power Grid Model ger nätoperatörer följande kapabiliteter:

1. Simulera nätets beteende

Power Grid Model använder avancerade algoritmer för att simulera effektflöden, spänningsnivåer och det övergripande beteendet hos nätet under olika förhållanden. Denna simuleringskapacitet gör det möjligt för nätoperatörer att förutsäga hur förändringar i efterfrågan eller integrationen av förnybara energikällor kommer att påverka nätets stabilitet. Genom att köra belastningsflödes-simuleringar kan operatörer identifiera potentiella problem, såsom nätkapacitetsbrist eller spänningsfluktuationer, innan de uppstår. Denna prediktiva analys är avgörande för effektiv planering och drift, vilket gör att nätoperatörer kan skapa strategier som ökar nätets motståndskraft. Genom att undersöka olika scenarier kan nätoperatörer också förstå effekterna av faktorer som ökad anslutning av elbilar eller plötslig generationförlust på det nuvarande nätets tillstånd, vilket möjliggör ett tidsenligt och informerat underlag för beslutsfattande.

2. Optimera nätuppgraderingar

Med Power Grid Model kan nätoperatörer se bortom kostsamma generella uppgraderingar av nätet. Istället ger modellen operatörerna möjlighet att identifiera kritiska områden som kräver investeringar. Genom att utnyttja belastningsflödes-simuleringar kan nätoperatörer precisera specifika platser där uppgraderingar kommer att ge de största fördelarna, och därigenom undvika onödiga utgifter på infrastruktur som kanske inte avsevärt förbättrar nätverksprestandan. Denna riktade strategi hjälper inte bara till att hantera driftkostnader, utan säkerställer också att investeringar görs i områden som är benägna för nätkapacitetsbrist och avbrott. Genom att prioritera dessa uppgraderingar kan nätoperatörer öka den övergripande nätverkskapaciteten och tillförlitligheten, vilket leder till förbättrad service och kvalitet för konsumenterna.

3. Säkerställa flexibilitet

Genom att integrera Power Grid Model i systemet kan nätoperatörer hantera flexibilitetsmarknader mer effektivt. I takt med att energilandskapet utvecklas blir balansen mellan utbud och efterfrågan alltmer komplex, särskilt med tillväxten av variabla förnybara energikällor. Modellen gör det möjligt för operatörer att utnyttja resurser som batterilagring och efterfrågestyrning för att upprätthålla nätets stabilitet. Genom att använda realtidsdata kan nätoperatörer exempelvis bedöma effekterna av efterfrågan och optimera användningen av lagrad energi under perioder av hög efterfrågan. Denna flexibilitet hjälper inte bara till att förhindra instabilitet orsakad av fluktuationer i förnybar generation, utan stöder också integrationen av distribuerade energiresurser, vilket ökar nätets totala robusthet.

Power Grid Model är optimerad för hastighet, vilket gör den idealisk för realtidsmodellering, machine learningsapplikationer och avancerad prediktiv analys. Utvecklad i mycket effektiv C++, har detta bibliotek flera inbyggda funktioner, vilket möjliggör parallellisering i batchberäkningar.

Biblioteket erbjuder utvecklare ett val mellan ett C-API med stöd för dynamiska delade objekt och ett mer användarvänligt Python-API, vilket ger flexibilitet för integration över olika plattformar. Modellen fungerar sömlöst på Windows (x64), Linux (x64/arm64) och macOS (x64/arm64), och publicerar binära Python-paket via det officiella Python Package Index (PyPI).

Den centrala beräkningsmotorn är ett header-only C++-bibliotek, inneslutet av ett C-API för direkt åtkomst, vilket ytterligare kapslas in i ett Python-API för enklare användning av Python-utvecklare. Omfattande enhetstester och valideringstester säkerställer tillförlitlighet och möjliggör korsvalidering på Python-sidan med samma testdata.

Modellen framstår som ett oumbärligt verktyg för varje nätoperatör som hanterar komplexiteten i energiövergången. Dess öppen källkods-karaktär gör den anpassningsbar, skalbar och mycket anpassningsbar, vilket säkerställer att den kan möta de unika behoven hos olika nätoperatörer. Som ett programvarubibliotek kan den integreras i befintliga plattformar för nätverksförvaltning och utöka sin användbarhet över flera applikationer.

Den öppna källkods-naturen hos projektet ligger perfekt i linje med den samarbetsanda som krävs för att lösa energisektorens utmaningar. Genom att dela kunskap, kod och bästa metoder kan nätoperatörer världen över samarbeta för att skapa ett mer motståndskraftigt, effektivt och hållbart elnät. Power Grid Model är ett utmärkt exempel på hur öppen källkods-innovation kan leverera kostnadseffektiva, framtidssäkra lösningar som varje nätoperatör behöver för att blomstra i det nya energilandskapet.