Home » Элейн Лю: Движение вперед | Новости Массачусетского технологического института

Элейн Лю: Движение вперед | Новости Массачусетского технологического института

У выпускницы Массачусетского технологического института Элейн Сию Лю нет ни электромобиля, ни какого-либо другого автомобиля. Но она рассматривает влияние электромобилей (EV) и возобновляемых источников энергии на энергосистему как две части энергетической головоломки, которую она хочет решить.

Министерство энергетики США сообщает, что количество государственных и частных портов для зарядки электромобилей почти удвоилось за последние три года, и многие другие находятся в разработке. Пользователи рассчитывают подключиться к сети в удобное для них время, зарядиться и уехать. Но что, если сетка не справится с этим?

Спрос на электроэнергию, долгое время находившийся в застое в Соединенных Штатах, резко вырос благодаря электромобилям, центрам обработки данных, которые управляют искусственным интеллектом, и промышленности. Согласно данным, предоставленным федеральным регулирующим органам, специалисты по планированию энергосистем прогнозируют увеличение спроса на электроэнергию на 2,6–4,7 процента в течение следующих пяти лет. Всем, от операторов зарядных станций для электромобилей до операторов коммунальных систем, нужна помощь в навигации по меняющейся системе.

Вот тут-то и пригодится работа Лю.

Лю, изучающий математику, электротехнику и информатику (EECS), интересуется распределением — как доставлять электроэнергию из централизованного пункта потребителям. «Я рассматриваю энергосистемы как хорошее место для теоретических исследований в качестве прикладного инструмента», — говорит она. «Меня это интересует, потому что я знаком с методами оптимизации и вероятности, используемыми для отображения проблем такого уровня».

Лю выросла в Пекине, затем после средней школы переехала с родителями в Канаду и поступила в подготовительную школу в Оквилле, Онтарио, в 30 милях от Торонто.

Лю наткнулась на возможность принять участие в региональном соревновании по математике и в конце концов основала математический кружок, но в то время ее удивила школьная культура, связанная с математикой. Столкнувшись с отвращением некоторых учеников к математике, она говорит: «Я не думаю, что мое отношение к математике изменилось. Я думаю, что мое отношение к тому, как люди относятся к математике, изменилось».

Лю принесла свою страсть к математике в Массачусетский технологический институт. Летом после второго курса она взялась за первый из двух проектов программы бакалавриата по исследовательским возможностям, которые она завершила вместе с экспертом по электроэнергетическим системам Марией Илич, совместным адъюнкт-профессором EECS и старшим научным сотрудником Лаборатории информационных систем и систем принятия решений Массачусетского технологического института. .

Read more:  Последние деньги для украинской армии! Киев все больше отчаянно нуждается в американской военной помощи ᐉ Новости от Fakti.bg - Мир

Прогнозирование сетки

С 2022 года при финансовой поддержке MIT Energy Initiative (MITEI) Лю работает с Иличем над определением способов решения проблем с энергосистемой.

Одним из факторов является добавление возобновляемых источников энергии в энергетический трубопровод. Отсутствие ветра или солнца может привести к задержке выработки электроэнергии. Если это отставание происходит во время пикового спроса, это может означать проблемы для сети, которая уже испытывает трудности из-за экстремальных погодных условий и других непредвиденных событий.

Если вы представляете энергосистему как сеть из десятков взаимосвязанных частей, то в случае выхода из строя какого-либо элемента сети (скажем, дерево упало на линию электропередачи) электричество, которое раньше проходило по этой линии, необходимо перенаправить. Это может привести к перегрузке других линий, что приведет к так называемому каскадному сбою.

«Все это происходит очень быстро и имеет очень серьезные последствия», — говорит Лю. «Миллионы людей мгновенно потеряют сознание».

Даже если система сможет справиться с одной отключенной линией, Лю отмечает, что «нюанс в том, что сейчас существует много возобновляемых источников энергии, а возобновляемые источники энергии менее предсказуемы. Вы не можете предсказать разницу в ветре или солнце. Когда такие вещи происходят, внезапно становится недостаточно генерации и слишком большой спрос. Таким образом, произойдет тот же самый провал, но в большем и более неконтролируемом масштабе».

Изменение мощности возобновляемых источников энергии имеет дополнительную сложность, вызывая колебания напряжения. «Мы подключаем наши устройства, ожидая напряжения 110 В, но из-за колебаний вы никогда не получите ровно 110 В», — говорит Лю. «Поэтому, даже если вы можете поставлять достаточно электроэнергии, если вы не можете поставлять ее на определенном уровне напряжения, который требуется, это проблема».

Read more:  Что мы знаем о расписании – NBC Boston

Лю и Илич строят модель, позволяющую предсказать, как и когда энергосистема может выйти из строя. Не имея доступа к приватизированным данным, Лю использует в своих моделях данные европейской промышленности и тестовые примеры, предоставленные университетам. «У меня есть фальшивая энергосистема, на которой я провожу свои эксперименты», — говорит она. «Вы можете взять тот же инструмент и запустить его в реальной электросети».

Модель Лю предсказывает каскадные сбои по мере их развития. Например, мощность ветрогенератора может резко упасть в течение часа. Модель анализирует, какие подстанции и какие домохозяйства будут затронуты. «После того, как мы узнаем, что нам нужно что-то сделать, этот инструмент прогнозирования может позволить системным операторам заранее стратегически вмешаться», — говорит Лю.

Диктовать цену и мощность

В прошлом году Лю обратила свое внимание на электромобили, которые создают иные проблемы, чем возобновляемые источники энергии.

В 2022 году S&P Global сообщило, что законодатели утверждали, что структура оптовых тарифов на электроэнергию Федеральной комиссии по регулированию энергетики США (FERC) была несправедливой для операторов зарядных станций для электромобилей.

Помимо того, что операторы платят за киловатт-час, некоторые из них также платят больше за электроэнергию в часы пиковой нагрузки. Лишь несколько электромобилей, заряжающихся в течение этих часов, могут привести к более высоким затратам для оператора, даже если их общее потребление энергии низкое.

Предугадать, сколько энергии понадобится электромобилям, сложнее, чем предсказать энергию, необходимую, скажем, для отопления и охлаждения. В отличие от зданий, электромобили передвигаются, что затрудняет прогнозирование потребления энергии в любой момент времени. «Если пользователям не нравятся цены на одной зарядной станции или длина очереди, они пойдут куда-нибудь еще», — говорит Лю. «Где разместить зарядные устройства для электромобилей — это проблема, с которой сейчас сталкиваются многие люди».

Один из подходов заключается в том, чтобы FERC диктовала пользователям электромобилей, когда и где взимать плату и какую цену они будут платить. Для Лю это непривлекательный вариант. «Никто не любит, когда ему говорят, что делать», — говорит она.

Read more:  Зак Уайтклауд принес Кубок Стэнли команде Су-Вэлли Дакота Нэйшн

Лю рассматривает возможность оптимизации рыночного решения, которое было бы приемлемо для производителей энергии высшего уровня — ветряных, солнечных электростанций и атомных электростанций — вплоть до муниципальных агрегаторов, которые обеспечивают электроэнергию по конкурентоспособным ценам и контролируют ее распределение потребителю.

По ее словам, анализ местоположения, движения и моделей поведения всех электромобилей, ежедневно ездящих по Бостону и другим крупным энергетическим центрам, может помочь агрегаторам спроса определить, где разместить зарядные устройства для электромобилей и сколько взимать с потребителей, подобно тому, как Walmart решает, сколько платить за электромобили. наценивать оптовые яйца на разных рынках.

В прошлом году Лю представил свою работу на ежегодной исследовательской конференции MITEI. Этой весной Лю и Илич представляют статью об анализе оптимизации рынка в журнал Института инженеров по электротехнике и электронике.

Лю смирилась со своим ранним знакомством с отношением к STEM, которое показалось ей заметно отличающимся от китайского. Она говорит: «Я думаю, что в (подготовительной) школе была очень сильная атмосфера «математика для ботаников», особенно для девочек. Был вопрос: «Почему ты даешь себе больше работы?» своеобразный менталитет. Но со временем я просто научился игнорировать это».

После окончания учебы Лю, единственный научный сотрудник в группе электроэнергетических систем Массачусетского технологического института Илича, планирует подать заявку на стипендии и аспирантуру в области EECS, прикладной математики и исследований операций.

Основываясь на своем анализе, Лю говорит, что рынок может эффективно определять цену и доступность зарядных станций. Предложение владельцам электромобилей стимулов для зарядки в течение дня, а не ночью, когда спрос высок, может помочь избежать перегрузки сети и предотвратить дополнительные расходы для операторов. «Люди по-прежнему сохранят возможность перейти на другую зарядную станцию, если захотят», — говорит она. «Я утверждаю, что это работает».

2024-05-16 04:00:00


1715870957
#Элейн #Лю #Движение #вперед #Новости #Массачусетского #технологического #института

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.