AI skyddar elnätet mot obalans skapad av elbilar och förnybar energi
Elektrifieringen av samhället sker i allt högre utsträckning med hjälp av föränderliga energikällor som sol och vind. För att förhindra strömavbrott har KTH-forskare utvecklat AI-algoritmer som ska reagera snabbt när nätets spänningsbalans är hotad.
När förnybara energikällor och elfordon kombineras med elnätet kan de destabilisera strömtillförseln och orsaka en rad problem, från bärbara datorer som inte fungerar till regionala strömavbrott. Det beror på att slumpmässiga variationer i tillgång och efterfrågan sätter press på nätets kapacitet att upprätthålla en stadig spänningsnivå.
– Det är denna påfrestning som en AI-lösning baserad på öppen källkod har utvecklats för att hantera, säger Qianwen Xu, forskare på avdelningen för Elkraftteknik vid KTH.
– Vindkraft och solstrålning är inte konsekventa energikällor från timme till timme, och efterfrågan på laddning av elbilar baseras på personliga behov och vanor. Det innebär en hög nivå av stokastik och osäkerhet. Integrationen av förnybar el och elfordon med elnätet kommer att leda till spänningsfluktuationer, avvikelser och till och med utmaningar när det kommer till elleveransen, säger Qianwen Xu.
De nya DRL-algoritmerna (deep reinforced learning) med öppen källkod är utformade för att lösa denna utmaning. Detta genom att leverera intelligens för kraftomvandlare djupt inne i nätet, där de optimerar storskalig samordning av energikällor på ett säkert sätt under snabba fluktuationer utan realtidskommunikation. DRL tillhandahåller en ny datasynkroniseringsstrategi för att hantera kommunikationsfördröjningar för datadrivna algoritmer.
– Centraliserad styrning är inte kostnadseffektivt eller snabbt under kontinuerliga fluktuationer av förnybar energi och elfordon. Vårt mål är en AI-baserad självkontroll för varje distribuerad energikälla som är sammankopplad med kraftomvandlare.
Forskarna demonstrerade detta i en verklig hårdvaruplattform för smarta mikronät på KTH. Programvarupaketet med öppen källkod publiceras i Github, och forskningsartikeln rapporteras i tidskriften IEEE Transactions on Sustainable Energy.
– Lösningens decentraliserade hantering skulle upprätthålla spänningsnivåerna inom vissa nödvändiga gränser. Utöver denna marginal riskerar spänningsfluktuationer att ha en skadlig effekt på den elektriska utrustningens prestanda och på nätets övergripande stabilitet. Vårt syfte är att förbättra kontrollstrategierna för kraftomvandlare genom att göra dem mer adaptiva och intelligenta för att stabilisera komplexa och föränderliga kraftnät, säger Qianwen Xu.
Detta arbete är en del av Digital Futures, ett KTH-baserat forskningscenter som utforskar och utvecklar digital teknik, tillsammans med forskare från University of California, Berkeley och Stockholms universitet.
Vetenskaplig publicering:
"Data Driven Decentralized Control of Inverter based Renewable Energy Sources using Safe Guaranteed Multi-Agent Deep Reinforcement Learning", IEEE Transactions on Sustainable Energy, DOI: 10.1109/TSTE.2023.3341632
För mer information kontakta:
Qianwen Xu, docent vid avdelningen för Elkraftteknik vid KTH, tel. 08-790 63 56, eller qianwenx@kth.se
Kontakter
Therese Elmgren
Tel:08-790 64 00press@kth.seBilder
KTH är Sveriges största och äldsta tekniska universitet. Forskning och utbildning omfattar såväl naturvetenskap som alla grenar inom teknik samt arkitektur, industriell ekonomi, samhällsplanering, historia och filosofi. På KTH finns studenter och forskare från hela världen.
KTH:s fem campus i Stockholmsregionen samlar över 13 000 heltidsstudenter, över 1 500 doktorander och 4 000 anställda. Mer om KTH: https://www.kth.se/om/fakta
Följ KTH
Abonnera på våra pressmeddelanden. Endast mejladress behövs och den används bara här. Du kan avanmäla dig när som helst.
Senaste pressmeddelandena från KTH
Totalförsvaret stärks genom samarbete mellan Försvarshögskolan, KTH och Handelshögskolan16.4.2024 15:55:35 CEST | Pressmeddelande
Samhällets krisberedskap vilar både på offentliga och privata aktörer – men privata företags skyldigheter och åtaganden är otydliga och beredskapen begränsad. Försvarshögskolan, KTH och Handelshögskolan i Stockholm inleder nu ett samarbete för att tydliggöra och utveckla näringslivets centrala roll som en del i totalförsvaret, förbättra samverkan mellan myndigheter och näringsliv, och stärka krisberedskapen i samhället.
Sveriges nya cybercampus invigt7.2.2024 14:52:31 CET | Pressmeddelande
Behovet av ökad cybersäkerhet växer dag för dag. Regeringen satsar nu drygt 100 miljoner kronor de kommande åren på Cybercampus Sverige som idag invigts på KTH. Syftet med satsningen är att stärka både kompetensförsörjning och forskning inom cybersäkerhet. Vid invigningen deltog utbildningsministern Mats Persson och ministern för civilt försvar, Carl-Oskar Bohlin.
Låg kontorsnärvaro har långtgående effekt för organisationer18.1.2024 11:20:14 CET | Pressmeddelande
En ny studie som undersökt kontorsarbetandet efter pandemin visar på stora skillnader hur mycket de anställda idag befinner sig på sina arbetsplatser. Hälften av organisationerna i studien når exempelvis inte upp till 40 procents närvaro, en siffra som är mycket lägre än vad organisationernas närvaropolicy tillåter. Detta kan påverka organisationen och deras arbetet negativt, enligt KTH-forskaren Christina Bodin Danielsson, ansvarig för studien.
Ett chip med insulinproducerande celler i ögat ska hålla diabetes i schack18.10.2023 12:37:02 CEST | Pressmeddelande
Forskare vid KTH och Karolinska Institutet har utvecklat en medicinsk mikroenhet, ett chip, för placering i det mänskliga ögat. Tekniken ger nya möjligheter för cellbaserade medicinska behandlingar, till exempel vid diabetes typ 1 och 2.
Cirkusdirektör får KTH:s stora pris16.10.2023 09:31:24 CEST | Pressmeddelande
Inspirerad av akrobater hittade Tilde Björfors ett sätt att hantera sin rädsla och våga tro på att det går att göra det omöjliga möjligt. Nu får hon, regissör och grundare av Cirkus Cirkör, KTH:s Stora pris för en nästan 30-årig konstnärlig och pedagogisk gärning.
I vårt pressrum kan du läsa de senaste pressmeddelandena, få tillgång till pressmaterial och hitta kontaktinformation.
Besök vårt pressrum