Kooperation und Speichertrade-offs in Stromnetzen mit erneuerbaren Energiequellen

Eine der wichtigsten Herausforderungen in intelligenten Stromnetzen ist die Integration erneuerbarer Energiequellen in das Design. In diesem Papier werden zwei verschiedene Techniken untersucht, um die zeitlich variierende und intermittierende Natur der erneuerbaren Energieerzeugung zu mildern. Die erste Technik ist die Nutzung von Speichern, die die Schwankungen in der erneuerbaren Energieerzeugung über die Zeit glättet. Die zweite Technik ist das Konzept der dezentralen Erzeugung kombiniert mit Kooperation durch den Austausch von Energie zwischen den dezentralen Quellen. Diese Technik mittelt die Variation in der Energieproduktion über den Raum hinweg. Dieses Papier analysiert den Trade-off zwischen diesen beiden Techniken. Das Problem wird als stochastisches Optimierungsproblem formuliert, mit dem Ziel, die zeitliche Durchschnittskosten für den Energieaustausch innerhalb des Netzes zu minimieren. Zunächst wird ein analytisches Modell der optimalen Kosten bereitgestellt, indem der stationäre Zustand des Systems für einige spezifische Szenarien untersucht wird. Danach wird ein Algorithmus zur Lösung des Kostenminimierungsproblems unter Verwendung der Technik der Lyapunov-Optimierung entwickelt, und die Ergebnisse zur Leistung des Algorithmus werden bereitgestellt. Diese Ergebnisse zeigen, dass das Netz in Gegenwart begrenzter Speichereinheiten erheblich von Kooperation profitieren kann, während in Gegenwart großer Speicherkapazitäten die Zusammenarbeit wenig Nutzen bringt. Weiterhin wird beobachtet, dass die meisten Vorteile aus der Kooperation durch den Austausch von Energie nur zwischen wenigen energieerzeugenden Quellen erzielt werden können.