{"id":30552,"date":"2022-07-28T12:00:00","date_gmt":"2022-07-28T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/comet.technology\/?p=30552"},"modified":"2022-08-08T07:20:16","modified_gmt":"2022-08-08T07:20:16","slug":"com-poden-els-bessons-digitals-accelerar-ladopcio-de-sistemes-de-bateries-de-nova-generacio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/comet.technology\/ca\/2022\/07\/28\/com-poden-els-bessons-digitals-accelerar-ladopcio-de-sistemes-de-bateries-de-nova-generacio\/","title":{"rendered":"Com poden els bessons digitals accelerar l’adopci\u00f3 de sistemes de bateries de nova generaci\u00f3?"},"content":{"rendered":"\n

\u00a0<\/p>\n\n

\"\"
El seg\u00fcent bloc resumeix el contingut d’una s\u00e8rie de blocs sobre Bessons Digitals compartits anteriorment<\/em> aqu\u00ed<\/em><\/a>i<\/em> aqu\u00ed<\/em><\/a>.. Els continguts s’han adaptat per destacar les activitats clau que s’estan duent a terme en el projecte HYBRIS i com es relacionen amb l’avan\u00e7 dels bessons digitals.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

Introducci\u00f3<\/strong> Qu\u00e8 \u00e9s un bess\u00f3 digital? Com funciona en HIL? <\/strong><\/h2>\n\n

La transici\u00f3 energ\u00e8tica renovable est\u00e0 en marxa, amb esdeveniments actuals que allunyen urgentment una forta depend\u00e8ncia de les fonts estrangeres de gas natural i petroli. Els aven\u00e7os en tecnologies d’energia sostenible i m\u00e8todes de control de la xarxa ho estan fent possible; generar i compartir energia localment \u00e9s ara m\u00e9s accessible que mai No obstant aix\u00f2, implementar realment aquests canvis \u00e9s un repte important per si sol. La infraestructura de xarxa existent presenta una complexa barreja d’equips nous i antics, la majoria dels quals no estan dissenyats per als reptes \u00fanics d’equilibri i estabilitat de la xarxa que plantegen les fonts d’energia renovables distribu\u00efdes i l’emmagatzematge d’energia. Per aquest motiu, qualsevol nou equip de xarxa o mecanisme de control ha de ser provat acuradament per evitar conseq\u00fc\u00e8ncies inesperades o desastroses. Si nom\u00e9s hi hagu\u00e9s un entorn segur on es poguessin provar aquestes complexes interaccions, tenint en compte les condicions locals \u00faniques de cada lloc! <\/p>\n\n

Introdu\u00efu el bess\u00f3 digital. Els bessons digitals s\u00f3n models matem\u00e0tics d’alta fidelitat d’un dispositiu f\u00edsic o d’un sistema. La paraula clau en aquesta definici\u00f3 \u00e9s “alta fidelitat”. Aix\u00f2 vol dir que, per a les mateixes condicions o est\u00edmuls, un bess\u00f3 digital es comportar\u00e0 precisament de la mateixa manera que el dispositiu f\u00edsic o un sistema. Per exemple, un bess\u00f3 digital d’una central solar produir\u00e0 la mateixa quantitat d’energia i proporcionar\u00e0 la mateixa qualitat d’energia (voltatge, freq\u00fc\u00e8ncia, harm\u00f2nics, etc.) que la central f\u00edsica per a condicions id\u00e8ntiques: irradiaci\u00f3 solar, temperatura exterior, tipus dels panells fotovoltaics, estat dels panells fotovoltaics (per exemple, recentment netejats o contaminats atmosf\u00e8ricament), tipus dels inversors utilitzats a la central solar, etc. <\/p>\n\n

\"\"
Figura 1.<\/em><\/strong> Exemple del concepte de bess\u00f3 digital C-HIL. Amb HIL, el controlador real (part inferior) \u00e9s el dispositiu en prova, i rep i envia els mateixos senyals al sistema real (esquerra) o a l’emulaci\u00f3 de bessons digitals (dreta).<\/em> <\/figcaption><\/figure>\n

La metodologia Hardware-in-the Loop (HIL) \u00e9s la manera m\u00e9s potent d’utilitzar el bess\u00f3 digital, actuant com una interf\u00edcie entre el bess\u00f3 digital i un dispositiu f\u00edsic o un sistema. M\u00e9s espec\u00edficament, les proves HIL permeten a un dispositiu en prova (DUT) “creure” que funciona al sistema real mentre funciona en un bess\u00f3 digital. Aix\u00f2 \u00e9s possible gr\u00e0cies a l’alta fidelitat del bess\u00f3 digital, que proporciona al DUT els mateixos tipus de senyals a la mateixa velocitat i els mateixos nivells de pot\u00e8ncia que en una instal\u00b7laci\u00f3 real. En el context dels bessons digitals de microxarxes o sistemes d’energia comunit\u00e0ria (CES), el DUT sol ser un sistema SCADA, un sistema de gesti\u00f3 d’edificis (BES) o un agregador de n\u00favols, controlant i operant la xarxa digital com si es tract\u00e9s de la xarxa real. Aix\u00f2 pot ser \u00fatil en una \u00e0mplia gamma de casos, com ara quan es proven noves estrat\u00e8gies operatives, es formen nous operadors de xarxa, es resolen errors d’equips, s’avaluen noves funcionalitats o implicacions t\u00e8cniques d’introduir nous models de negoci i nous dispositius. <\/p>\n\n

Tipus de Bessons Digitals<\/strong> Qu\u00e8 habilita un bess\u00f3 digital per a aplicacions de bateria? <\/h2>\n\n

Els bessons digitals es classifiquen de diverses maneres diferents, per\u00f2 una de les m\u00e9s senzilles \u00e9s centrar-se en les fases del cicle de vida del producte que admeten. En aquest context, els bessons digitals solen estar constru\u00efts per a una de les dues fases: bessons digitals en fase de desenvolupament i bessons digitals en fase operativa. <\/p>\n\n

Els bessons digitals en fase de desenvolupament (tamb\u00e9 coneguts com a bessons digitals de producte o producci\u00f3) estan dissenyats per donar suport als processos de construcci\u00f3, renovaci\u00f3 i implementaci\u00f3 de nous productes i serveis. Es tracta de fer un prototip de bess\u00f3 digital del sistema previst abans de la construcci\u00f3. Per exemple, si volgu\u00e9ssiu instal\u00b7lar un nou sistema de bateries d’emmagatzematge de xarxa en un lloc existent, un bess\u00f3 digital en fase de desenvolupament us permetria centralitzar les dades al lloc, veure on i com es podrien implementar els canvis necessaris a la xarxa el\u00e8ctrica i veure on. A continuaci\u00f3, amb HIL, podr\u00edeu explorar com funcionaria el sistema planificat al lloc de destinaci\u00f3, ajudant-vos a dimensionar millor el sistema final, identificar possibles problemes de control i provar la comunicaci\u00f3 amb el sistema funciona, tot abans de comen\u00e7ar a construir un prototip real. <\/p>\n\n

\"\"
Figura 2<\/em><\/strong> Exemple de bess\u00f3 digital d’un sistema de microxarxes per al control de proves d’un sistema SCADA<\/em> <\/figcaption><\/figure>\n

Fase operativa, o rendiment, els bessons digitals estan dissenyats per donar suport a les fases d’operaci\u00f3 i manteniment d’una instal\u00b7laci\u00f3. Sovint funcionen recopilant dades en directe i hist\u00f2riques d’un lloc real, alimentant-les en una base de dades, mostrant les dades de dispositius individuals (inst\u00e0ncies bessones digitals) o el rendiment de tots els dispositius junts (agregats de bessons digitals) perqu\u00e8 puguin ser interpretats f\u00e0cilment pels gestors d’obra, com ara a trav\u00e9s d’un sistema de gesti\u00f3 d’informaci\u00f3 de construcci\u00f3 (BIM). Un bess\u00f3 digital de fase operativa que funciona amb proves HIL permet un entorn sandbox d’alta fidelitat per provar noves estrat\u00e8gies de control o per entrenar nous operadors de microxarxes, sense posar en risc el sistema real. A m\u00e9s, els bessons digitals operatius permeten fer proves d’escenaris, permetent el manteniment predictiu basat en dades i \/ o proves de robustesa de ciberseguretat per evitar fallades del sistema abans que es produeixin, aix\u00ed com facilitar l’an\u00e0lisi post mortem de fallades del sistema i les seves possibles solucions i fer que el sistema de xarxa torni a estar en l\u00ednia m\u00e9s r\u00e0pidament. <\/p>\n\n

Bessons digitals basats en HIL<\/strong>Qu\u00e8 necessites per fer un bess\u00f3 digital? <\/h2>\n\n

Cada bess\u00f3 digital \u00e9s un model, per\u00f2 no tots els models s\u00f3n bessons digitals. La difer\u00e8ncia entre un model i un bess\u00f3 digital est\u00e0 en la fidelitat i precisi\u00f3 de l’emulaci\u00f3 del dispositiu f\u00edsic o d’un sistema, que, en el cas dels bessons digitals, s\u00f3n indistingibles del f\u00edsic. Per fer-ho possible i crear un model que es pugui anomenar amb ra\u00f3 “bess\u00f3 digital” \u00e9s necessari, en primer lloc, obtenir les aportacions pertinents per modelar i, en segon lloc, disposar de dades rellevants per a la seva validaci\u00f3. <\/p>\n\n

El primer requisit per crear un bess\u00f3 digital s\u00f3n les entrades de modelatge adequades. En altres paraules, l’enginyer de modelitzaci\u00f3 que crea un bess\u00f3 digital ha de saber exactament quins dispositius s’han d’incloure al bess\u00f3, aix\u00ed com les seves especificacions i caracter\u00edstiques operatives. El nivell de detalls i entrades de dades requerides depenen de la finalitat que servir\u00e0 el bess\u00f3 digital. Per exemple, quan es realitzen estudis de dimensionament de nous actius en microxarxes, com ara triar la mida \u00f2ptima d’un sistema d’emmagatzematge de bateries, les entrades de modelitzaci\u00f3 pertinents inclouen les dades de la placa identificativa dels actius existents, com ara els tipus de panells solars, la pot\u00e8ncia i l’efici\u00e8ncia dels inversors solars i altres dades rellevants que normalment estan disponibles a la taula d’especificacions al final del manual d’usuari de l’actiu modelat. No obstant aix\u00f2, per a casos d’\u00fas d’integraci\u00f3 i pre-posada en marxa, \u00e9s necessari disposar tamb\u00e9 d’informaci\u00f3 sobre la capa de comunicaci\u00f3, com els mapes de registre MODBUS de l’inversor, registres i funcionalitats personalitzades de SunSpec d’un sistema d’emmagatzematge de bateries, o, per exemple, la versi\u00f3 OCPP del carregador EV. En crear un model amb les mateixes capacitats de comunicaci\u00f3 que el sistema f\u00edsic, l’enginyer de modelatge pot crear un veritable bess\u00f3 digital que, des del punt de vista d’un dispositiu en prova, per exemple, SCADA o un sistema de gesti\u00f3 d’edificis, es comporti precisament com el sistema real, inclosa la capacitat de llegir i escriure les mateixes dades mitjan\u00e7ant la mateixa configuraci\u00f3 de comunicaci\u00f3. Per fer aquest model, l’enginyer modelista crea un document d’especificaci\u00f3 de dades basat en el prop\u00f2sit acordat del bess\u00f3 digital que els interessats pertinents han d’emplenar amb dades de placa identificativa, especificaci\u00f3 t\u00e8cnica i, possiblement, registres de comunicaci\u00f3 dels actius modelats. Amb les dades d’entrada adequades, es garanteix que el model replica amb precisi\u00f3 el dispositiu f\u00edsic o el sistema. <\/p>\n\n

\n
\"\"<\/figure>\n\n\n
\"\"<\/figure>
Figure 3.<\/em><\/strong> Example of a digital twin of a microgrid in HIL SCADA. The leftmost figure represents the power flows to the different distributed renewable energy generation sources as well as the aggregated site load, while the rightmost figure shows the detailed simulation control and data flow options available for the Battery ESS component.<\/em> <\/figcaption><\/figure>\n\n

<\/p>\n\n

Per descomptat, qualsevol enginyer de modelitzaci\u00f3 coneix la import\u00e0ncia de la frase “escombraries a; escombraries fora”. El que transforma aquest model prec\u00eds en un bess\u00f3 digital \u00e9s la validaci\u00f3 del model, que garanteix que les entrades de modelatge rellevants tamb\u00e9 produeixin sortides de model rellevants i precises. En el context de l’agermanament digital, la validaci\u00f3 \u00e9s el proc\u00e9s d’afinaci\u00f3 del model de manera que el seu comportament coincideixi plenament amb el comportament del dispositiu f\u00edsic o sistema que es pret\u00e9n representar, en definitiva, assegurant que el model sigui realment \u00fatil per a les condicions i entrades en q\u00fcesti\u00f3. El principal requisit per a la validaci\u00f3 \u00e9s un conjunt de dades de mesures rellevants: hist\u00f2riques, o, preferiblement, tant hist\u00f2riques com en temps real. En disposar de mesures hist\u00f2riques rellevants, els enginyers de modelatge poden modificar i parametritzar acuradament el model fins que el seu comportament sigui id\u00e8ntic al dispositiu f\u00edsic (o a un sistema) per a les mateixes entrades i en les mateixes condicions. El tipus de dades necess\u00e0ries per a la validaci\u00f3 i la seva granularitat dep\u00e8n de la finalitat del bess\u00f3 digital. Per a an\u00e0lisis de flux de pot\u00e8ncia i estudis de dimensionament d’actius, les dades d’interval de 15 minuts solen ser suficients (per exemple, per a plantes fotovoltaiques: irradiaci\u00f3 solar, sortida d’energia, etc.). D’altra banda, per a l’emulaci\u00f3 d’escenaris cr\u00edtics en el temps, per exemple, la provisi\u00f3 de serveis auxiliars (com ara restauraci\u00f3 de freq\u00fc\u00e8ncies, suport de qualitat de pot\u00e8ncia, etc.), \u00e9s necessari disposar de mesures de segon o fins i tot subseg\u00fcents, aix\u00ed com dades addicionals dels actius en q\u00fcesti\u00f3 (per exemple, estat de c\u00e0rrega, mode operatiu actual de la bateria, etc.). Si l’objectiu del bess\u00f3 digital \u00e9s accelerar la integraci\u00f3, tamb\u00e9 s’ha de validar la capa de comunicaci\u00f3 del bess\u00f3 digital, de manera que els enginyers de modelatge asseguren l’escalat correcte i el tipus de mesures realitzades mitjan\u00e7ant MODBUS, CAN, IEC61850 o altres protocols de comunicaci\u00f3. <\/p>\n\n

En definitiva, un cop creeu un model basat en entrades rellevants i valideu sobre la base de mesures hist\u00f2riques o en temps real rellevants, heu creat un bess\u00f3 digital amb aquesta finalitat: un model el comportament del qual coincideixi amb el comportament del vostre dispositiu f\u00edsic o d’un sistema. <\/p>\n\n

H2020 HYBRIS<\/strong> Com poden els bessons digitals demostrar el valor dels nous sistemes de bateries? <\/h2>\n\n

Si s’han d’utilitzar \u00e0mpliament els bessons digitals, \u00e9s important que el marc de modelatge es pugui demostrar de manera repetible i escalable. En el projecte HYBRIS<\/a>, una bateria Toshiba Lithium-Ion optimitzada per a serveis d’alimentaci\u00f3 i una bateria de flux redox Kemiwatt<\/a>optimitzada per a serveis energ\u00e8tics s’integren en un nou sistema de bateries h\u00edbrides<\/a> dissenyat per treballar en un sol contenidor d’enviament, que es trasllada de soci a soci durant el projecte. Per donar suport a aix\u00f2, es desenvolupa i valida un bess\u00f3 digital basat en HIL del sistema de bateries h\u00edbrides contra proves reals per donar suport a la posada en marxa i les proves de control del prototip de bateria real. El model est\u00e0 dissenyat amb par\u00e0metres flexibles, de manera que es poden considerar diferents mides dels sistemes de bateries al llarg del projecte. <\/p>\n\n

\"\"
Figura 4<\/em><\/strong>: Sistema de bateries desenvolupat en el projecte H2020 HYBRIS, integrant una bateria Toshiba Li-ion i una bateria De flux Redox Kemiwatt AORFB en un contenidor d’enviament dissenyat per HESStec [compiled from HYBRIS D2.1]<\/em> <\/figcaption><\/figure>\n

<\/p>\n\n

Un cop validat, aquest bess\u00f3 digital del sistema de bateries s’integrar\u00e0 en un bess\u00f3 digital d’un sistema de xarxa itali\u00e0 gestionat per Solidarity and Energy<\/a>. Aix\u00f2 crea essencialment un “lloc de demostraci\u00f3 virtual”, on el sistema SCADA del lloc o un controlador basat en n\u00favol poden actuar com a dispositiu de control en prova. Per descomptat, aix\u00f2 requereix que el model de lloc estigui degudament validat, cosa que es far\u00e0 en dues etapes: en primer lloc, mitjan\u00e7ant l’\u00fas de les dades hist\u00f2riques i reals del lloc per garantir que les entrades de control al lloc coincideixin amb el comportament simulat del bess\u00f3, i segon, replicant les proves realitzades al lloc real amb el prototip de bateria real contra les de l’entorn de bessons digitals totalment virtuals. Un cop confirmades les dues proves de validaci\u00f3, es poden realitzar proves al “lloc de demostraci\u00f3 virtual” abans de proves reals, cosa que li permet actuar com a bess\u00f3 digital operatiu del lloc. <\/p>\n\n

Finalment, aquest enfocament s’amplia per a un lloc de demostraci\u00f3 residencial als Pa\u00efsos Baixos gestionat peri.LECO.<\/a> Aqu\u00ed no s’implementar\u00e0 cap sistema de bateries real ni controls locals; en canvi, es crear\u00e0 i validar\u00e0 un “lloc de demostraci\u00f3 virtual” sense l’actiu de la bateria igual que per al lloc itali\u00e0. Amb el bess\u00f3 digital grid validat, el model de bateria HYBRIS tamb\u00e9 es pot afegir virtualment, permetent als usuaris potencials comparar els avantatges del sistema HESS, i fins i tot el rendiment de sistemes de bateries de diferents mides, utilitzant les condicions reals del propi lloc. Aquest marc t\u00e9 el potencial de ser una potent eina de venda, fent molt m\u00e9s factible l’adopci\u00f3 de sistemes de bateries nous i personalitzats i donant confian\u00e7a a aquells que busquen integrar aquestes noves tecnologies que funcionaran com es pret\u00e9n. <\/p>\n\n

Escrit per Sergio Costa i Aleksandar Kavgic de<\/em> Typhoon HIL<\/em><\/a>.<\/em> <\/p><\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u00a0 Introducci\u00f3 Qu\u00e8 \u00e9s un bess\u00f3 digital? Com funciona en HIL? La transici\u00f3 energ\u00e8tica renovable est\u00e0 en marxa, amb esdeveniments actuals que allunyen urgentment una forta depend\u00e8ncia de les fonts estrangeres de gas natural i petroli. Els aven\u00e7os en tecnologies d’energia sostenible i m\u00e8todes de control de la xarxa ho estan fent possible; generar i […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":30550,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[717],"tags":[],"class_list":["post-30552","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-hybris-ca"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30552","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=30552"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30552\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/30550"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=30552"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=30552"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/comet.technology\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=30552"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}