Estratégias multinível
Regulação de potência multinível
Aplica em simultâneo limites de potência de importação/exportação da rede em cada ponto de ligação elétrica de uma instalação — por exemplo, em cada transformador ou submedidor — para que a atividade combinada dos ramos subordinados não possa exceder o que a ligação a montante consegue suportar com segurança.
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Diagrama de uma topologia de medição multinível sobre fundo branco. Em cima, um poste de eletricidade (rede), ligado por uma linha a um contador com a legenda Main grid meter, a vermelho: exp. 1000 kW/ imp. 1200 kW. Deste contador desce uma linha vertical; num nó, uma linha horizontal ramifica-se para a direita. Para baixo do nó: ícones de um carregador de veículos elétricos com um automóvel e de uma bomba de calor, com a legenda other consumption. Ao longo da linha horizontal, dois ramos: o primeiro, um contador com a legenda PV1/BESS energy meter, a vermelho: exp. 800 kW/ imp. 1400 kW, por baixo do qual uma linha com um nó leva a um ícone de painel solar e a um ícone de bateria; o segundo, um contador com a legenda PV2 energy meter, a vermelho: exp. 1000 kW/ imp. 100 kW, por baixo do qual há um ícone de painel solar.
Um exemplo de regulação multinível. Esquema que mostra um contador principal da rede a alimentar três ramos subordinados, com ou sem contador de energia dedicado:
- outro consumo (carregador de veículos elétricos e HVAC),
- um contador de energia PV1/BESS que alimenta um conjunto solar e uma bateria,
- e um contador de energia PV2 que alimenta um segundo conjunto solar.
Neste exemplo, ambos os ramos têm uma classificação de exportação/importação tão elevada como a do ponto de ligação principal. Se ambos os ramos subordinados funcionassem ao mesmo tempo na sua potência nominal individual máxima, a potência combinada excederia o limite de 1000/1200 kW da própria ligação principal — que é o cenário que a regulação multinível foi concebida para evitar.
Visão geral
A regulação multinível alarga a lógica de limitação de potência do controlador de um único ponto de medição a todos os níveis relevantes da hierarquia elétrica de uma instalação: a ligação principal à rede e cada ligação elétrica subordinada ou contador de energia abaixo dela. Um nível subordinado é, normalmente, um contador de energia com um subramo de energia, mas o mesmo mecanismo aplica-se, de forma mais geral, a qualquer ligação elétrica ou transformador de energia da hierarquia. Cada nível é medido pelo seu próprio contador e configurado como a sua própria estratégia, com os seus próprios limites de importação/exportação e comportamento de otimização local (por exemplo, peak shaving).
A regulação é hierárquica: um nível subordinado nunca pode fazer com que a potência combinada num nível superior exceda o limite configurado desse nível, mesmo que cada nível aplique também o seu próprio limite local. Isto é necessário porque as instalações são normalmente construídas com uma ligação principal que alimenta duas ou mais ligações subordinadas mais pequenas, cada uma com uma potência nominal inferior, próxima ou até superior à da própria ligação principal. Se cada nível subordinado pudesse utilizar a sua potência nominal total ao mesmo tempo, a potência combinada poderia exceder aquilo para que o ponto de ligação principal está realmente dimensionado.
Exceder a capacidade nominal de importação/exportação de um ponto de ligação pode desligar o contador ou até fazer queimar os fusíveis de proteção, o que, por sua vez, resulta em custos elevados de substituição e de deslocação, tempo de inatividade prolongado e perda de receitas de produção enquanto a ligação estiver fora de serviço.
Pré-requisitos
- Uma instalação com mais do que um nível elétrico a regular — uma ligação principal à rede mais, pelo menos, uma ligação elétrica subordinada ou contador de energia (normalmente um ramo de transformador). As instalações com um único nível não precisam de regulação multinível.
- Um contador dedicado e legível de forma independente em cada nível que exija o seu próprio limite (ligação principal e cada ligação subordinada).
- Cada nível configurado como a sua própria estratégia na plataforma do controlador.
- Pode haver mais de dois níveis de estratégias. Também pode ser uma combinação de estratégias normais de um único nível com estratégias multinível. O utilizador pode definir a estrutura com total flexibilidade.
- Se o modo de otimização AI energy manager for utilizado na instalação, tem de ser atribuído à estratégia do nível mais elevado (principal)
Como funciona
- Cada nível é a sua própria estratégia. Uma estratégia tem normalmente o nome do ativo físico que representa, por exemplo um contador de energia principal da rede ou um contador de energia subordinado ("PV"). Cada estratégia mede de forma independente o seu próprio nível e pode executar o seu próprio modo de otimização (por exemplo, peak shaving ou autoconsumo).
- Os limites são aplicados de cima para baixo. Cada nível tem os seus próprios limites mín./máx. de potência ativa de importação e de exportação. Se a potência combinada num nível superior atingir o limite configurado, o controlador restringe ainda mais os níveis subordinados abaixo dele — mesmo que esses níveis subordinados ainda não tenham atingido os seus próprios limites configurados individualmente.
- A capacidade não utilizada é redistribuída dinamicamente. Se um ramo estiver a consumir ou a exportar menos do que a sua parte atribuída, a margem resultante sob o limite do nível superior fica disponível para os outros ramos do mesmo nível superior, em vez de ser reservada estaticamente por ramo.
- A estrutura é definida por uma estratégia principal que faz referência a uma estratégia subordinada. Uma estratégia subordinada é adicionada à lista de “regulated devices” da estratégia principal, da mesma forma que qualquer outro dispositivo controlável individual. Desta forma, a estratégia principal fica instruída a controlar essa estratégia subordinada específica.
- O modo de otimização AI energy manager tem de estar no nível mais elevado. Se for implementada a estratégia de IA, esta tem de estar no nível mais elevado, porque precisa de visibilidade sobre os dados comunicados por cada estratégia subordinada para poder distribuir a potência por toda a instalação; o modo de otimização AI energy manager é sempre colocado na estratégia do nível mais elevado, nunca numa estratégia subordinada. Os níveis subordinados são normalmente utilizados para peak shaving ou autoconsumo.
Configuração
1. Primeiro, crie uma estratégia subordinada separada para cada ramo subordinado, com os seus próprios limites mín./máx. de importação e de exportação.
2. Para cada uma destas estratégias, abra Included items e atribua três grupos: o contador utilizado para medir esse nível (Measurement devices and strategies), os dispositivos que essa estratégia deve controlar (Regulated devices and strategies) e — opcionalmente — outras estratégias subordinadas disponíveis para controlar (Regulated devices and strategies).
3. Defina o modo de otimização (por exemplo, autoconsumo)
Exemplo de uma configuração típica de uma estratégia subordinada
4. Depois de definir todas as estratégias subordinadas, crie uma estratégia para o nível principal (o mais elevado) e configure as respetivas definições de Grid: potência ativa de importação mín./máx. e potência ativa de exportação mín./máx.
5. Como passo mais importante, para esta estratégia principal, abra Included items e atribua três grupos: o contador utilizado para medir esse nível (Measurement devices and strategies) – normalmente o contador da rede, os dispositivos que essa estratégia deve controlar (Regulated devices and strategies) e — o mais importante — adicione as outras estratégias subordinadas que a estratégia principal também tem de controlar (Regulated devices and strategies).
Ecrã de configuração de Included items da estratégia principal, que mostra os dispositivos regulados, incluindo duas estratégias de nível subordinado.
6. Se a instalação utilizar o modo de otimização AI energy manager, adicione-o apenas à estratégia do nível mais elevado, e não a qualquer estratégia subordinada.
7. Os dispositivos individuais, como uma bateria, têm também os seus próprios campos de potência ativa mín./máx. ao nível do dispositivo. Estes exprimem a potência nominal do próprio dispositivo e são independentes dos limites de importação/exportação ao nível da estratégia.
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Captura de ecrã de uma janela do navegador Chrome com o Reduxi Configurator no endereço reduxi.local/#/strategies/3/items (Not secure, botão Finish update, barra de marcadores com entradas como Amibit Portals, Development, To read, Projects, MKT/SALES, Competition, Amibit EU Projects, FLEX, Dokumentacija, Vodenje, GoogleCloud, Crowdin, OPEN TABS!!!, All Bookmarks). Página: Strategy / Energy manager - PV1/BESS branch, separador Included items (outros separadores: Optimization modes, Last measurements, Analyze, Archive, Details); ícones verdes de ligação e de nuvem. Menu à esquerda: Devices (+); Strategies (menos) com as entradas Energy manager - PV1/BESS branch (a negrito), Energy manager - PV2 branch, Main AI Energy manager, + Add strategy; Utility Rate Plan; Settings (+). Três colunas. Devices and strategies (lista escura): BESS - 800 kW (ícone de bateria), Main grid energy meter (ícone de poste), PV 1 - 900 kW (ícone de sol), PV 2 - 1200 kW (ícone de sol), PV 2 branch energy meter (ícone de poste), PV1/BESS branch energy meter (ícone de poste); uma segunda lista por baixo: Energy manager - PV1/BESS branch, Energy manager - PV2 branch, Main AI Energy manager. Measurement devices and strategies: PV1/BESS branch energy meter. Regulated devices and strategies: PV 2 - 1200 kW, BESS - 800 kW. Texto na parte inferior: To remove supply or node items drag them outside frame.
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Captura de ecrã da página Strategy / Energy manager - PV1/BESS branch do Reduxi Configurator, separador Optimization modes (outros separadores: Included items, Last measurements, Analyze, Archive, Details); ícones verdes de ligação e de nuvem no canto superior direito. Colunas da tabela: Name, Event description, Export limit, Goal, Import limit, Advanced. Uma linha: Default mode; Event description /; Export limit 800 kW; Goal Self-consumption (lista pendente); Import limit 1400 kW; ícone de edição. Botões no canto inferior direito: + e Save.
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Ícone de aviso: um triângulo arredondado laranja (âmbar) com um ponto de exclamação branco no interior, sobre um fundo de xadrez transparente.
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Captura de ecrã de uma janela do navegador Chrome com o Reduxi Configurator no endereço reduxi.local/#/strategies/1/items (Not secure, botão Finish update, barra de marcadores). Página: Strategy / Main AI Energy manager, separador Included items (outros separadores: Optimization modes, Last measurements, Analyze, Archive, Details); ícones verdes de ligação e de nuvem. Menu à esquerda: Devices (+); Strategies (menos) com Energy manager - PV1/BESS branch, Energy manager - PV2 branch, Main AI Energy manager (a negrito, selecionado), + Add strategy; Utility Rate Plan; Settings (+). Três colunas. Devices and strategies (lista escura com deslocação, a entrada de topo HVAC parcialmente cortada): Main grid energy meter, PV 1 - 900 kW, PV 2 - 1200 kW, PV 2 branch energy meter, PV1/BESS branch energy meter; segunda lista: Energy manager - PV1/BESS branch, Energy manager - PV2 branch, Main AI Energy manager. Measurement devices and strategies: Main grid energy meter. Regulated devices and strategies: Energy manager - PV1/BESS branch, Energy manager - PV2 branch, HVAC, EV charger. Uma seta vermelha aponta para a primeira entrada da lista Regulated (Energy manager - PV1/BESS branch). Texto na parte inferior: To remove supply or node items drag them outside frame. Botão Save no canto inferior direito.
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Captura de ecrã da página Strategy / Main AI Energy manager do Reduxi Configurator (o título Main AI Energy manager está sublinhado a vermelho). No canto superior direito: ícone verde de ligação e ícone verde de nuvem. Separadores: Optimization modes (selecionado), Included items, Last measurements, Analyze, Archive, Details. Colunas da tabela: Name, Event description, Export limit, Goal, Import limit, Advanced. Linha 1: Default mode; Event description /; Export limit 1000 kW; Goal Self-consumption (lista pendente); Import limit 1200 kW; ícone de edição. Linha 2: AI energy manager * (célula do nome realçada por uma caixa vermelha, texto parcialmente cortado); ícones de editar e eliminar. Nota: * premium feature. Botões no canto inferior direito: + e Save.
Limitações e notas importantes
- A regulação multinível só faz sentido em instalações com mais do que um nível medido. Acrescenta trabalho de configuração (uma estratégia separada, atribuição de contador e valores-limite por nível) de que uma instalação com um único nível não precisa.
- Os limites mín./máx. de importação/exportação de uma estratégia subordinada são aplicados em conjunto com — e não em vez de — o limite da estratégia principal. Em cada momento, o mais restritivo dos dois é, na prática, o que rege o ramo subordinado.
Questões em aberto/limitações
- Tratamento de uma bateria e de uma carga que partilham o mesmo submedidor. Quando uma bateria e uma carga localizada no mesmo ponto estão atrás do mesmo contador subordinado, e a classificação de importação/exportação desse contador é inferior à potência nominal da própria bateria, a solução poderá ainda não ser a ideal. Não trate este cenário como uma configuração documentada e suportada até ser confirmado.
- Se um agendamento ou uma previsão transmitidos a uma estratégia subordinada têm em conta os limites e o consumo esperado de outros níveis subordinados abaixo dela, ou se refletem apenas o nível imediatamente acima. De momento, isto está em aberto e não é totalmente suportado.
- Funcionalidade relacionada: várias unidades Flex por local - Um único controlador/local pode registar mais do que uma unidade "Flex" independente — utilizada para participar em programas de resposta à procura ou de equilíbrio da rede — atribuindo dispositivos distintos a estratégias distintas, cada uma com o seu próprio contador certificado. Isto permite que um único local físico ofereça a um agregador duas ou três unidades de flexibilidade separadas, em vez de apenas uma para toda a instalação. De momento, isto está em aberto e não é totalmente suportado.
Resolução de problemas
| Problema | Causa possível | Ação recomendada |
|---|---|---|
| Um ramo subordinado parece mais limitado do que o seu próprio limite configurado faria supor. | O limite do nível superior foi atingido, pelo que o controlador restringe ainda mais o ramo subordinado, conforme previsto. | Consulte o separador Analyze da estratégia principal para o mesmo intervalo de tempo, para confirmar se o respetivo limite de importação/exportação foi atingido. |
| A potência real de um dispositivo é inferior à que um módulo de previsão ou de planeamento esperava. | O limite da estratégia ou do dispositivo foi atingido e limitou corretamente a potência de saída abaixo da previsão. | Compare a linha de limite do gráfico Analyze da estratégia com os campos de potência ativa mín./máx. do dispositivo, para confirmar qual dos limites foi aplicado. |
Perguntas frequentes
Onde deve ser colocado o modo de otimização AI energy manager numa instalação multinível?
Sempre na estratégia do nível mais elevado. Precisa dos dados de todas as estratégias subordinadas para distribuir corretamente a potência por toda a instalação, o que só recebe quando está colocado no topo da hierarquia.
Um ramo pode utilizar mais do que a sua "parte" do limite do nível superior?
Sim. A distribuição entre ramos é dinâmica: se um ramo estiver a utilizar menos do que a sua parte, os outros ramos sob o mesmo nível superior podem utilizar a capacidade libertada, desde que o limite global do nível superior não seja excedido.
Um único local pode oferecer a um agregador mais do que uma unidade de flexibilidade (Flex)?
Sim — atribuindo dispositivos separados a estratégias separadas, cada uma com o seu próprio contador certificado, um local pode registar duas ou três unidades Flex independentes em vez de uma para toda a instalação.