Red inteligente

Una red inteligente es una red eléctrica que incluye una variedad de medidas operativas y energéticas que incluyen medidores inteligentes, electrodomésticos inteligentes, recursos de energía renovable y recursos energéticamente eficientes. El acondicionamiento de energía electrónica y el control de la producción y distribución de electricidad son aspectos importantes de la red inteligente.

La política de la red inteligente está organizada en Europa como Smart Grid European Technology Platform. La política en los Estados Unidos se describe en 42 USC cap. 152, subch. IX § 17381.

El despliegue de la tecnología de red inteligente también implica una reingeniería fundamental de la industria de servicios de electricidad, aunque el uso típico del término se centra en la infraestructura técnica.

Definición de «red inteligente»
La primera definición oficial de Smart Grid fue proporcionada por la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 (EISA-2007), que fue aprobada por el Congreso de los EE. UU. En enero de 2007 y firmada por el presidente George W. Bush en diciembre de 2007. Título XIII de este proyecto de ley proporciona una descripción, con diez características, que se puede considerar una definición de Smart Grid, de la siguiente manera:

«Es política de los Estados Unidos apoyar la modernización del sistema de transmisión y distribución de electricidad de la nación para mantener una infraestructura eléctrica confiable y segura que pueda satisfacer el crecimiento futuro de la demanda y lograr cada uno de los siguientes, que en conjunto caracterizan una red inteligente: (1) Mayor uso de información digital y tecnología de control para mejorar la confiabilidad, seguridad y eficiencia de la red eléctrica. (2) Optimización dinámica de las operaciones y recursos de la red, con seguridad cibernética completa. (3) Despliegue e integración de recursos distribuidos. y generación, incluidos los recursos renovables. (4) Desarrollo e incorporación de respuesta a la demanda, recursos del lado de la demanda y recursos de eficiencia energética. (5) Despliegue de tecnologías ‘inteligentes’ (tecnologías interactivas, automatizadas y en tiempo real que optimizan el operación de electrodomésticos y dispositivos de consumo) para la medición, las comunicaciones relativas a las operaciones y el estado de la red, y la automatización de la distribución. (6) Integración de dispositivos ‘inteligentes’ y dispositivos de consumo. (7) Despliegue e integración de tecnologías avanzadas de almacenamiento y pico de electricidad, incluidos los vehículos eléctricos eléctricos e híbridos enchufables, y el aire acondicionado de almacenamiento térmico. (8) Suministro a los consumidores de información oportuna y opciones de control. (9) Desarrollo de estándares para la comunicación e interoperabilidad de los aparatos y equipos conectados a la red eléctrica, incluida la infraestructura que sirve a la red. (10) Identificación y reducción de barreras irracionales o innecesarias a la adopción de tecnologías, prácticas y servicios de redes inteligentes «.

Un elemento común a la mayoría de las definiciones es la aplicación del procesamiento digital y las comunicaciones a la red eléctrica, lo que hace que el flujo de datos y la gestión de la información sean fundamentales para la red inteligente. Diversas capacidades resultan del uso profundamente integrado de la tecnología digital con redes eléctricas. La integración de la nueva información de la red es uno de los temas clave en el diseño de redes inteligentes. Las empresas eléctricas ahora se encuentran realizando tres clases de transformaciones: mejora de la infraestructura, llamada red fuerte en China; además de la capa digital, que es la esencia de la red inteligente; y transformación del proceso comercial, necesaria para capitalizar las inversiones en tecnología inteligente. Gran parte del trabajo que se ha estado llevando a cabo en la modernización de la red eléctrica, especialmente la automatización de subestaciones y distribución, ahora se incluye en el concepto general de la red inteligente.

Innovaciones tecnológicas tempranas
Las tecnologías de red inteligente surgieron de los intentos anteriores de usar control electrónico, medición y monitoreo. En la década de 1980, la lectura automática de contadores se utilizó para monitorear cargas de grandes clientes, y evolucionó hacia la Infraestructura de Medición Avanzada de la década de 1990, cuyos medidores podían almacenar cómo se usaba la electricidad en diferentes momentos del día. Los medidores inteligentes agregan comunicaciones continuas para que la monitorización se pueda realizar en tiempo real y se puede usar como una puerta de enlace para demandar dispositivos con capacidad de respuesta y «enchufes inteligentes» en el hogar. Las primeras formas de tales tecnologías de gestión del lado de la demanda eran dispositivos dinámicos de demanda que detectaban pasivamente la carga en la red supervisando los cambios en la frecuencia de la fuente de alimentación. Los dispositivos como los acondicionadores de aire industriales y domésticos, los refrigeradores y los calentadores ajustaron su ciclo de trabajo para evitar la activación durante los momentos en que la red estaba sufriendo condiciones pico. A partir de 2000, el Telegestore Project de Italia fue el primero en conectar grandes números (27 millones) de hogares utilizando medidores inteligentes conectados a través de una comunicación de línea de potencia de ancho de banda bajo. Algunos experimentos usaron el término banda ancha sobre líneas eléctricas (BPL), mientras que otros utilizaron tecnologías inalámbricas como redes en malla promovidas para conexiones más confiables a dispositivos dispares en el hogar, así como para la medición de otras utilidades como el gas y el agua.

El monitoreo y la sincronización de redes de área amplia se revolucionaron a principios de la década de 1990 cuando Bonneville Power Administration amplió su investigación de red inteligente con prototipos de sensores capaces de analizar muy rápidamente anomalías en la calidad de la electricidad en áreas geográficas muy grandes. La culminación de este trabajo fue el primer Sistema operativo de medición de área amplia (WAMS) en el año 2000. Otros países están integrando rápidamente esta tecnología: China comenzó a tener un WAMS nacional completo cuando el plan económico anterior de 5 años se completó en 2012.

Los primeros despliegues de redes inteligentes incluyen el sistema italiano Telegestore (2005), la red de malla de Austin, Texas (desde 2003) y la red inteligente en Boulder, Colorado (2008). Consulte Implementaciones e intentos de implementaciones a continuación.

Características de la red inteligente
La red inteligente representa el conjunto completo de respuestas actuales y propuestas a los desafíos del suministro de electricidad. Debido a la gran variedad de factores, existen numerosas taxonomías competitivas y ningún acuerdo sobre una definición universal. Sin embargo, una posible categorización se da aquí.

Confiabilidad
La red inteligente hace uso de tecnologías tales como la estimación del estado, que mejoran la detección de fallas y permiten la autocuración de la red sin la intervención de técnicos. Esto asegurará un suministro más confiable de electricidad y una menor vulnerabilidad a los desastres naturales o ataques.

Aunque se promocionan varias rutas como una característica de la red inteligente, la antigua red también presentaba múltiples rutas. Las líneas eléctricas iniciales en la red se construyeron utilizando un modelo radial, luego se garantizó la conectividad a través de varias rutas, a las que se hace referencia como estructura de red. Sin embargo, esto creó un nuevo problema: si el flujo actual o los efectos relacionados a través de la red exceden los límites de cualquier elemento de red en particular, podría fallar, y la corriente se derivaría a otros elementos de red, que eventualmente también pueden fallar, causando un efecto dominó. Vea corte de energía. Una técnica para evitar esto es la pérdida de carga por oscilación gradual o reducción de voltaje (caída de voltaje).

El impacto económico de la mejora de la confiabilidad y resiliencia de la red es el tema de una serie de estudios y se puede calcular utilizando una metodología financiada por el DOE de los EE. UU. Para ubicaciones en EE. UU. Utilizando al menos una herramienta de cálculo.

Flexibilidad en topología de red
La infraestructura de transmisión y distribución de próxima generación estará en mejores condiciones para manejar posibles flujos bidireccionales de energía, permitiendo la generación distribuida como la de paneles fotovoltaicos en techos de edificios, pero también el uso de celdas de combustible, cargando / cargando baterías de automóviles eléctricos, viento turbinas, energía hidroeléctrica bombeada y otras fuentes.

Las redes clásicas se diseñaron para el flujo de electricidad en una sola dirección, pero si una subred local genera más energía de la que consume, el flujo inverso puede generar problemas de seguridad y confiabilidad. Una red inteligente tiene como objetivo gestionar estas situaciones.

Eficiencia
Se prevén numerosas contribuciones a la mejora general de la eficiencia de la infraestructura energética a partir del despliegue de tecnología de red inteligente, en particular, incluida la gestión del lado de la demanda, por ejemplo, apagar los aires acondicionados durante los picos a corto plazo en el precio de la electricidad, reduciendo la tensión cuando sea posible líneas de distribución a través de la Optimización de Voltaje / VAR (VVO), eliminando las vueltas del camión para la lectura del medidor y reduciendo las vueltas del camión mediante una mejor gestión de interrupciones utilizando datos de los sistemas de Infraestructura de Medición Avanzada. El efecto general es menos redundancia en las líneas de transmisión y distribución, y una mayor utilización de los generadores, lo que lleva a precios de energía más bajos.

Ajuste de carga / equilibrio de carga
La carga total conectada a la red eléctrica puede variar significativamente con el tiempo. Aunque la carga total es la suma de muchas elecciones individuales de los clientes, la carga total no es necesariamente estable o varía lentamente. Por ejemplo, si se inicia un programa de televisión popular, millones de televisores comenzarán a consumir corriente instantáneamente. Tradicionalmente, para responder a un rápido aumento en el consumo de energía, más rápido que el tiempo de arranque de un generador grande, algunos generadores de repuesto se ponen en modo de espera disipativo. Una red inteligente puede advertir a todos los televisores individuales, u otro cliente más grande, para reducir la carga temporalmente (para permitir el tiempo de poner en marcha un generador más grande) o continuamente (en el caso de recursos limitados). Usando algoritmos de predicción matemáticos es posible predecir cuántos generadores de reserva necesitan ser utilizados, para alcanzar una cierta tasa de fallas. En la grilla tradicional, la tasa de fallas solo se puede reducir a costa de más generadores de reserva. En una red inteligente, la reducción de carga incluso por una pequeña parte de los clientes puede eliminar el problema.

Disminución de pico / nivelación y tiempo de uso de precios
Para reducir la demanda durante los períodos pico de uso de alto costo, las tecnologías de comunicación y medición informan a los dispositivos inteligentes en el hogar y el negocio cuando la demanda de energía es alta y registran cuánta electricidad se usa y cuándo se usa. También brinda a las empresas de servicios públicos la capacidad de reducir el consumo al comunicarse directamente con los dispositivos para evitar sobrecargas del sistema. Ejemplos de esto sería una utilidad que reduce el uso de un grupo de estaciones de carga de vehículos eléctricos o cambia los puntos de ajuste de temperatura de los acondicionadores de aire en una ciudad. Para motivarlos a reducir el uso y realizar lo que se denomina reducción de picos o nivelación máxima, los precios de la electricidad se incrementan durante los períodos de alta demanda y disminuyen durante los períodos de baja demanda. Se cree que los consumidores y las empresas tenderán a consumir menos durante los períodos de alta demanda si es posible que los consumidores y los dispositivos de consumo conozcan el alto precio que se paga por el uso de la electricidad en los períodos pico. Esto podría significar hacer intercambios tales como encender / apagar el aire acondicionado o correr lavaplatos a las 9 p.m. en lugar de a las 5 p.m. Cuando las empresas y los consumidores ven un beneficio económico directo del uso de la energía en horas de menor actividad, la teoría es que incluirán el costo de operación de la energía en su dispositivo de consumo y la construcción de decisiones de construcción y, por lo tanto, se volverán más eficientes. Consulte Medición del tiempo del día y respuesta a la demanda.

Según los defensores de los planes de red inteligente, [¿quién?] Esto reducirá la cantidad de reserva rotativa que las utilidades atómicas deben mantener en espera, ya que la curva de carga se nivelará mediante una combinación de capitalismo de mercado libre de «mano invisible» y el control central de una gran cantidad de dispositivos por parte de los servicios de administración de energía que les pagan a los consumidores una porción de la energía pico ahorrada al apagar su dispositivo.

Sostenibilidad
La flexibilidad mejorada de la red inteligente permite una mayor penetración de fuentes de energía renovables altamente variables como la energía solar y la eólica, incluso sin la adición de almacenamiento de energía. La infraestructura de red actual no está construida para permitir muchos puntos de entrada distribuidos, y, por lo general, incluso si se permite algún feed-in a nivel local (distribución), la infraestructura de nivel de transmisión no puede acomodarlo. Las fluctuaciones rápidas en la generación distribuida, como el clima nublado o racheado, presentan desafíos significativos para los ingenieros de energía que necesitan garantizar niveles de potencia estables variando la producción de los generadores más controlables, como las turbinas de gas y los generadores hidroeléctricos. La tecnología de red inteligente es una condición necesaria para grandes cantidades de electricidad renovable en la red por esta razón.

Acceso al mercado
La red inteligente permite una comunicación sistemática entre los proveedores (su precio de la energía) y los consumidores (su disposición a pagar), y permite tanto a los proveedores como a los consumidores ser más flexibles y sofisticados en sus estrategias operativas. Solo las cargas críticas deberán pagar los precios máximos de la energía, y los consumidores podrán ser más estratégicos cuando utilicen la energía. Los generadores con mayor flexibilidad podrán vender energía estratégicamente para obtener el máximo beneficio, mientras que los generadores inflexibles como las turbinas de vapor de carga base y las turbinas eólicas recibirán un arancel variable según el nivel de demanda y el estado de los otros generadores actualmente en funcionamiento. El efecto general es una señal que premia la eficiencia energética y el consumo de energía que es sensible a las limitaciones del suministro que varían con el tiempo. A nivel doméstico, los dispositivos con cierto grado de almacenamiento de energía o de masa térmica (como refrigeradores, bancos de calor y bombas de calor) estarán en una buena posición para «jugar» en el mercado y tratar de minimizar el costo de la energía adaptando la demanda a los niveles más bajos. costo de los períodos de soporte de energía. Esta es una extensión de la fijación de precios de la energía de doble tarifa mencionada anteriormente.

Soporte de respuesta a la demanda
El soporte de respuesta a la demanda permite que los generadores y las cargas interactúen de manera automatizada en tiempo real, coordinando la demanda para aplanar los picos. Eliminar la fracción de demanda que ocurre en estos picos elimina el costo de agregar generadores de reserva, reduce el desgaste y prolonga la vida de los equipos, y permite a los usuarios reducir sus facturas de energía diciendo a los dispositivos de baja prioridad que usen energía solo cuando es más barata .

Actualmente, los sistemas de red eléctrica tienen diversos grados de comunicación dentro de los sistemas de control para sus activos de alto valor, como en las plantas generadoras, líneas de transmisión, subestaciones y principales usuarios de energía. En general, la información fluye en una dirección, desde los usuarios y las cargas que controlan hasta las utilidades. Los servicios públicos intentan satisfacer la demanda y tienen éxito o fallan en diversos grados (caídas de tensión, apagones, apagones incontrolados). La cantidad total de demanda de energía por parte de los usuarios puede tener una distribución de probabilidad muy amplia que requiere plantas de generación de repuesto en modo de espera para responder al uso de energía que cambia rápidamente. Este flujo de información unidireccional es costoso; el último 10% de la capacidad de generación puede requerirse tan solo un 1% del tiempo, y las caídas de tensión y las interrupciones pueden ser costosas para los consumidores.

La demanda de respuesta puede ser proporcionada por cargas comerciales, residenciales y cargas industriales. Por ejemplo, la Operación Warrick de Alcoa está participando en MISO como un recurso calificado de respuesta a la demanda, y el Trimet Aluminium usa su fundición como una megabatería a corto plazo.

La latencia del flujo de datos es una gran preocupación, ya que algunas arquitecturas de medidor inteligente tempranas permiten realmente hasta 24 horas de retraso en la recepción de los datos, evitando cualquier reacción posible ya sea por el suministro o demanda de dispositivos.

Plataforma para servicios avanzados
Al igual que con otras industrias, el uso de comunicaciones robustas de dos vías, sensores avanzados y tecnología de computación distribuida mejorará la eficiencia, confiabilidad y seguridad de la entrega y el uso de energía. También abre el potencial para servicios completamente nuevos o mejoras en los existentes, como monitoreo de incendios y alarmas que pueden apagar la energía, hacer llamadas telefónicas a servicios de emergencia, etc.

Aprovisione megabits, controle la potencia con kilobits, venda el resto
La cantidad de datos necesarios para realizar la supervisión y apagar los dispositivos automáticamente es muy pequeña en comparación con la que ya está llegando incluso a hogares remotos para admitir servicios de voz, seguridad, Internet y televisión. Muchas actualizaciones de ancho de banda de red inteligente son pagadas por sobreaprovisionamiento para soportar también servicios al consumidor, y subsidiando las comunicaciones con servicios relacionados con la energía o subsidiando los servicios relacionados con la energía, como tarifas más altas durante las horas punta, con las comunicaciones. Esto es particularmente cierto cuando los gobiernos manejan ambos tipos de servicios como un monopolio público. Debido a que las compañías de energía y comunicaciones generalmente son empresas comerciales separadas en América del Norte y Europa, ha requerido un esfuerzo considerable del gobierno y de los grandes proveedores para alentar a varias empresas a cooperar. Algunos, como Cisco, ven la oportunidad de proporcionar dispositivos a consumidores muy similares a los que han estado suministrando durante mucho tiempo a la industria. Otros, como Silver Spring Networks o Google, son integradores de datos en lugar de proveedores de equipos. Mientras que las normas de control de alimentación de CA sugieren que la red de línea eléctrica sería el principal medio de comunicación entre la red inteligente y los dispositivos domésticos, los bits pueden no llegar al hogar a través de banda ancha sobre líneas eléctricas (BPL) inicialmente, sino mediante conexión inalámbrica fija.

Tecnología
La mayor parte de las tecnologías de redes inteligentes ya se utilizan en otras aplicaciones, como la fabricación y las telecomunicaciones, y se están adaptando para su uso en las operaciones de la red.

Comunicaciones integradas: Las áreas de mejora incluyen: automatización de subestaciones, respuesta de demanda, automatización de distribución, control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), sistemas de administración de energía, redes inalámbricas de malla y otras tecnologías, comunicaciones de portadoras de líneas eléctricas y fibra óptica. Las comunicaciones integradas permitirán el control en tiempo real, la información y el intercambio de datos para optimizar la confiabilidad del sistema, la utilización de los activos y la seguridad.
Detección y medición: las tareas principales son evaluar la congestión y la estabilidad de la red, monitorear la salud de los equipos, la prevención del robo de energía y apoyar las estrategias de control. Las tecnologías incluyen: medidores avanzados de microprocesador (medidor inteligente) y equipos de lectura de medidores, sistemas de monitoreo de área amplia, clasificación de línea dinámica (generalmente basada en lecturas en línea mediante detección de temperatura distribuida combinada con sistemas de clasificación térmica en tiempo real), medición de firma electromagnética / Herramientas de análisis, tiempo de uso y precios en tiempo real, conmutadores y cables avanzados, tecnología de radio retrodispersión y relés de protección digitales.
Contadores inteligentes.
Unidades de medida fasorial. Muchos en la comunidad de ingeniería de sistemas de energía creen que el apagón del noreste de 2003 podría haberse contenido en un área mucho más pequeña si se hubiera implementado una red de medición fasorial de área amplia.
Control de flujo de potencia distribuido: los dispositivos de control de flujo de potencia se conectan a las líneas de transmisión existentes para controlar el flujo de energía interno. Las líneas de transmisión habilitadas con tales dispositivos admiten un mayor uso de energía renovable al proporcionar un control más constante y en tiempo real sobre cómo esa energía se enruta dentro de la red. Esta tecnología permite a la red almacenar de manera más efectiva energía intermitente de fuentes renovables para su uso posterior.
Generación de energía inteligente utilizando componentes avanzados: la generación inteligente de energía es un concepto de generación de electricidad con demanda que utiliza múltiples generadores idénticos que pueden arrancar, detenerse y operar de manera eficiente a la carga elegida, independientemente de los demás, lo que los hace adecuados para la carga de base . La combinación de oferta y demanda, llamada balanceo de carga, es esencial para un suministro estable y confiable de electricidad. Las desviaciones a corto plazo en la balanza conducen a variaciones de frecuencia y una falta de coincidencia prolongada produce apagones. Los operadores de los sistemas de transmisión de potencia se encargan de la tarea de equilibrado, haciendo coincidir la potencia de salida de todos los generadores con la carga de su red eléctrica. La tarea de equilibrio de carga se ha vuelto mucho más desafiante a medida que se agregan generadores cada vez más intermitentes y variables como turbinas de viento y células solares a la red, lo que obliga a otros productores a adaptar su producción con mucha más frecuencia de lo que se requería en el pasado. Elering ha encargado las primeras dos centrales eléctricas dinámicas de estabilidad de red que utilizan el concepto y Wärtsilä las construirá en Kiisa, Estonia (Kiisa Power Plant). Su objetivo es «proporcionar capacidad de generación dinámica para enfrentar caídas repentinas e inesperadas en el suministro de electricidad». Están programados para estar listos durante 2013 y 2014, y su producción total será de 250 MW.
La automatización del sistema de alimentación permite un diagnóstico rápido y soluciones precisas para interrupciones o interrupciones específicas de la red. Estas tecnologías dependen y contribuyen a cada una de las otras cuatro áreas clave. Tres categorías de tecnología para métodos avanzados de control son: agentes inteligentes distribuidos (sistemas de control), herramientas analíticas (algoritmos de software y computadoras de alta velocidad) y aplicaciones operacionales (SCADA, automatización de subestaciones, respuesta a la demanda, etc.). Usando técnicas de programación de inteligencia artificial, la red eléctrica de Fujian en China creó un sistema de protección de área amplia que rápidamente puede calcular con precisión una estrategia de control y ejecutarla. El software de Control y Monitoreo de Estabilidad de Voltaje (VSTA) usa un método de programación lineal sucesivo basado en sensibilidad para determinar de manera confiable la solución de control óptima.

Investigación

Programas principales
IntelliGrid: creada por el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI), la arquitectura IntelliGrid proporciona metodología, herramientas y recomendaciones para estándares y tecnologías para uso de utilidad en la planificación, especificación y adquisición de sistemas basados ​​en TI, como medición avanzada, automatización de distribución y respuesta de la demanda. La arquitectura también proporciona un laboratorio viviente para evaluar dispositivos, sistemas y tecnología. Varias empresas de servicios públicos han aplicado la arquitectura IntelliGrid, incluidas Southern California Edison, Long Island Power Authority, Salt River Project y TXU Electric Delivery. El Consorcio IntelliGrid es una asociación pública / privada que integra y optimiza los esfuerzos mundiales de investigación, financia la I + D tecnológica, trabaja para integrar tecnologías y difunde información técnica.

Grid 2030 – Grid 2030 es una declaración de visión conjunta para el sistema eléctrico de EE. UU. Desarrollada por la industria de servicios eléctricos, fabricantes de equipos, proveedores de tecnología de la información, agencias gubernamentales federales y estatales, grupos de interés, universidades y laboratorios nacionales. Cubre generación, transmisión, distribución, almacenamiento y uso final. La hoja de ruta de las tecnologías de entrega eléctrica nacional es el documento de implementación para la visión de Grid 2030. La hoja de ruta describe los problemas y desafíos clave para la modernización de la red y sugiere caminos que el gobierno y la industria pueden tomar para construir el futuro sistema de suministro eléctrico de Estados Unidos.

Modern Grid Initiative (MGI) es un esfuerzo de colaboración entre el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), el Laboratorio Nacional de Tecnología Energética (NETL), empresas de servicios públicos, consumidores, investigadores y otras partes interesadas de la red para modernizar e integrar la red eléctrica de EE. UU. La Oficina de Entrega de Electricidad y Fiabilidad Energética (OE) del DOE patrocina la iniciativa, que se basa en Grid 2030 y en la hoja de ruta de las Tecnologías Nacionales de Entrega Eléctrica y está alineada con otros programas como GridWise y GridWorks.

GridWise: un programa DOE OE centrado en el desarrollo de tecnología de la información para modernizar la red eléctrica de EE. UU. Al trabajar con GridWise Alliance, el programa invierte en arquitectura y estándares de comunicación; herramientas de simulación y análisis; tecnologías inteligentes; bancos de prueba y proyectos de demostración; y nuevos marcos regulatorios, institucionales y de mercado. La Alianza GridWise es un consorcio de partes interesadas del sector eléctrico público y privado, que proporciona un foro para intercambios de ideas, esfuerzos de cooperación y reuniones con los responsables políticos a nivel federal y estatal.

El Consejo de Arquitectura de GridWise (GWAC) fue formado por el Departamento de Energía de EE. UU. Para promover y habilitar la interoperabilidad entre las muchas entidades que interactúan con el sistema de energía eléctrica de la nación. Los miembros de GWAC son un equipo equilibrado y respetado que representa a los numerosos sectores de la cadena de suministro de electricidad y los usuarios. El GWAC proporciona orientación y herramientas de la industria para articular el objetivo de la interoperabilidad en todo el sistema eléctrico, identificar los conceptos y arquitecturas necesarios para hacer posible la interoperabilidad y desarrollar pasos accionables para facilitar la interoperación de los sistemas, dispositivos e instituciones que abarcan la nación sistema electrico. El Marco de Definición de Contexto de Interoperabilidad del Consejo de Arquitectura GridWise, V 1.1 define las pautas y principios necesarios.

GridWorks: un programa DOE OE se centró en mejorar la confiabilidad del sistema eléctrico mediante la modernización de componentes clave de la red, como cables y conductores, subestaciones y sistemas de protección, y electrónica de potencia. El enfoque del programa incluye la coordinación de esfuerzos en sistemas superconductores de alta temperatura, tecnologías de confiabilidad de transmisión, tecnologías de distribución eléctrica, dispositivos de almacenamiento de energía y sistemas GridWise.

Proyecto de Demostración de Red Inteligente del Pacífico Noroeste. – Este proyecto es una demostración en cinco estados del noroeste del Pacífico: Idaho, Montana, Oregón, Washington y Wyoming. Incluye alrededor de 60,000 clientes medidos y contiene muchas funciones clave de la futura red inteligente.

Ciudades solares: en Australia, el programa de Ciudades solares incluyó una estrecha colaboración con compañías energéticas para probar medidores inteligentes, precios máximos y mínimos, cambio remoto y esfuerzos relacionados. También proporcionó algunos fondos limitados para actualizaciones de grillas.

Smart Grid Energy Research Center (SMERC): ubicado en la Universidad de California, Los Ángeles ha dedicado sus esfuerzos a pruebas a gran escala de su tecnología de red de carga EV inteligente: WINSmartEV ™. Creó otra plataforma para una arquitectura Smart Grid que permite el flujo bidireccional de información entre una utilidad y dispositivos finales de consumo: WINSmartGrid ™. SMERC también ha desarrollado un banco de pruebas de respuesta a la demanda (DR) que comprende un Centro de control, Servidor de automatización de respuesta a la demanda (DRAS), Red de área local (HAN), Sistema de almacenamiento de energía de batería (BESS) y paneles fotovoltaicos (PV). Estas tecnologías se instalan dentro del Departamento de Agua y Energía de Los Ángeles y el territorio de Southern California Edison como una red de cargadores EV, sistemas de almacenamiento de energía de la batería, paneles solares, cargador rápido de CC y unidades de vehículo a red (V2G). Estas plataformas, comunicaciones y redes de control permiten que los proyectos dirigidos por UCLA dentro del gran Los Ángeles sean investigados, avanzados y probados en asociación con las dos principales utilidades locales, SCE y LADWP. [Se necesita una fuente mejor]

Modelado de red inteligente
Se han utilizado muchos conceptos diferentes para modelar redes eléctricas inteligentes. Generalmente se estudian en el marco de sistemas complejos. En una reciente sesión de intercambio de ideas, la red eléctrica se consideró dentro del contexto del control óptimo, la ecología, la cognición humana, la dinámica vítrea, la teoría de la información, la microfísica de las nubes y muchas otras. Aquí hay una selección de los tipos de análisis que han aparecido en los últimos años.

Sistemas de protección que se verifican y supervisan a sí mismos
Pelqim Spahiu e Ian R. Evans en su estudio introdujeron el concepto de una subestación de protección inteligente y una unidad de inspección híbrida.

Osciladores Kuramoto
El modelo de Kuramoto es un sistema bien estudiado. La red eléctrica también se ha descrito en este contexto. El objetivo es mantener el sistema en equilibrio o mantener la sincronización de fase (también conocido como bloqueo de fase). Los osciladores no uniformes también ayudan a modelar diferentes tecnologías, diferentes tipos de generadores de energía, patrones de consumo, etc. El modelo también se ha utilizado para describir los patrones de sincronización en el parpadeo de luciérnagas.

Bio-sistemas
Las redes eléctricas se han relacionado con sistemas biológicos complejos en muchos otros contextos. En un estudio, las redes eléctricas se compararon con la red social de delfines. Estas criaturas racionalizan o intensifican la comunicación en caso de una situación inusual. Las intercomunicaciones que les permiten sobrevivir son muy complejas.

Redes de fusibles aleatorios
En la teoría de la percolación, se han estudiado las redes de fusibles aleatorias. La densidad de corriente puede ser demasiado baja en algunas áreas y demasiado fuerte en otras. Por lo tanto, el análisis se puede usar para suavizar problemas potenciales en la red. Por ejemplo, el análisis computarizado de alta velocidad puede predecir fusibles fundidos y corregirlos, o analizar patrones que podrían conducir a un corte de energía. Es difícil para los humanos predecir los patrones a largo plazo en redes complejas, por lo que se utilizan redes de diodos o fusibles.

Red de comunicación Smart Grid
Los simuladores de red se utilizan para simular / emular los efectos de comunicación de red. Esto generalmente implica la configuración de un laboratorio con los dispositivos de la red inteligente, aplicaciones, etc. con la red virtual provista por el simulador de red.

Redes neuronales
Las redes neuronales también se han considerado para la gestión de la red eléctrica. Los sistemas de energía eléctrica se pueden clasificar de múltiples maneras diferentes: no lineal, dinámico, discreto o aleatorio. Las Redes Neuronales Artificiales (ANN) intentan resolver los problemas más difíciles, los problemas no lineales.

Previsión de la demanda
Una aplicación de ANN es la previsión de la demanda. Para que las redes funcionen de manera económica y confiable, la previsión de la demanda es esencial, ya que se utiliza para predecir la cantidad de energía que consumirá la carga. Esto depende de las condiciones climáticas, tipo de día, eventos aleatorios, incidentes, etc. Sin embargo, para cargas no lineales, el perfil de carga no es uniforme y predecible, lo que da como resultado una mayor incertidumbre y menor precisión utilizando los modelos tradicionales de Inteligencia Artificial. Algunos factores que las ANN consideran al desarrollar este tipo de modelos: clasificación de perfiles de carga de diferentes clases de clientes basados ​​en el consumo de electricidad, mayor capacidad de respuesta de la demanda para predecir precios de electricidad en tiempo real en comparación con redes convencionales, la necesidad de ingresar la demanda pasada como diferentes componentes, como carga máxima, carga base, carga del valle, carga promedio, etc. en lugar de unirlos en una sola entrada y, por último, la dependencia del tipo en variables de entrada específicas. Un ejemplo del último caso sería el tipo de día, ya sea de lunes a viernes o de fin de semana, que no tendría mucho efecto en las redes hospitalarias, pero sería un factor importante en el perfil de carga de las redes de viviendas para residentes.

Procesos de Markov
A medida que la energía eólica continúa ganando popularidad, se convierte en un ingrediente necesario en estudios realistas de la red eléctrica. El almacenamiento fuera de línea, la variabilidad del viento, la oferta, la demanda, los precios y otros factores se pueden modelar como un juego matemático. Aquí el objetivo es desarrollar una estrategia ganadora. Los procesos de Markov se han utilizado para modelar y estudiar este tipo de sistema.

Máxima entropía
Todos estos métodos son, de una manera u otra, métodos de entropía máxima, que es un área activa de investigación.Esto se remonta a las ideas de Shannon y muchos otros investigadores que estudiaron las redes de comunicación. Continuando en líneas similares hoy en día, la investigación moderna de redes inalámbricas a menudo considera el problema de la congestión de la red, y se proponen muchos algoritmos para minimizarlo, incluida la teoría de juegos, combinaciones innovadoras de FDMA, TDMA y otros.