Agregátor do energetiky prináša nové prístupy a s nimi prichádzajú nové úlohy, ktoré musí riešiť. Optimalizácia je jednou z nich.

Agregátor združuje distribuované zdroje energetickej flexibility, ktoré sú príliš malé na to, aby mohli samostatne poskytovať podporné služby, zariadenia, ktoré kvôli svojim technickým obmedzeniam takéto služby poskytovať nemôžu alebo zdroje, pre ktoré to nie je primárna funkcia. Podmienkou, ktorú musí zariadenie spĺňať, ak chce poskytovať podporné služby pre systémového operátora, je nepretržitá dostupnosť počas celého obdobia a schopnosť zvýšiť aj znížiť svoj štandardný výkon. Agregátor združuje zdroje, ktoré to sami nedokážu, ale ich kombinácia áno.

Agregátor teda prepája mnoho malých zdrojov flexibility a vystupuje ako jeden celok. Flexibilita je úprava výroby či spotreby elektrickej energie na strane spotrebiteľa. Agregátor musí mať vo svojom súbore zariadenia, ktoré elektrinu dokážu vyrobiť, aj zariadenia, ktoré naopak, elektrinu spotrebovávajú a vedia meniť svoj výkon na požiadanie.

Výhodou agregátora je, že využíva zariadenia, ktoré už reálne existujú a plnia svoj primárny účel, a tým nevzniká potreba fyzicky budovať žiadne nové zariadenia. Potrebné je navrhnúť riešenia ako riadiť súbor distribuovaných zdrojov flexibility, kde každý zdroj môže byť iného typu a správať sa inak. Zdroje nie sú disponibilné nepretržite, ale majú obmedzenia svojej prevádzky ako často a ako dlho môžu poskytovať svoj výkon pre agregátor. Úlohou je poskladať zdroje čo najlepšie, rešpektovať ich obmedzenia a popritom zabezpečiť, že agregátor bude v každom momente schopný garantovať certifikovaný výkon.

Optimalizovanie je hľadanie najlepšieho riešenia

Hlavným účelom optimalizácie môže byť minimalizovanie nežiaducich faktorov – nákladov, strát, chýb – alebo maximalizovanie žiaducich faktorov – profitu, účinnosti, kvality a podobne. Čo optimalizuje agregátor?

Ak chceme nájsť najlepšie riešenie a zároveň nám systém stanoví hranice, čiže musíme rátať s obmedzeniami, privedie nás to k optimalizačnému problému. Optimalizácia je vedný odbor na hraniciach matematiky a informatiky, združujúci metódy na hľadanie riešení. Optimalizovanie je žiaduce takmer všade, preto ide o rozvinutú oblasť, ktorej sa vo výskume venuje veľa pozornosti nielen teoreticky, ale aj v realite.

Reálny dej je potrebné formulovať matematicky, aby sme ho mohli riešiť exaktne. Vytvorenie matematického modelu je kľúčové pri aplikovaní existujúcich optimalizačných algoritmov.  Musia sa identifikovať premenné, ktorých optimálnu hodnotu chceme nájsť. V prípade agregátora chceme rozhodnúť, aký zdroj a kedy je zapnutý, kedy je vypnutý, čo ihneď vytvára binárny optimalizačný problém.

Pri formulovaní optimalizačného problému je taktiež potrebné rozhodnúť, čo vlastne chceme dosiahnuť a nájsť parameter systému, ktorý vyjadruje kvalitu riešenia. Ak je účel optimalizácie vyskladať súbor zdrojov tak, aby garantovali čo najvyšší výkon, účelová funkcia bude maximalizovať tento parameter. V inom prípade by mohlo byť žiaduce minimalizovať náklady alebo vynaložené úsilie.

Dôležitá je samotná matematická formulácia. Nesprávne napísané rovnice by mohli spôsobiť nedodržanie reálnych požiadaviek. Typ matematických funkcií rozhoduje o tom, ako výpočtovo ťažký bude problém a zlá formulácia môže spôsobiť, že optimálne riešenie teoreticky existuje, ale žiadny počítač ho v rozumnom čase nevie nájsť. Preto je dôležité navrhovať konvexné funkcie, najvhodnejšie je ak sú lineárne, resp. kvadratické.

Skôr ako agregátor začne plniť svoju funkciu, optimalizáciou sa musí nájsť čo najvyššia hodnota výkonu, ktorú je možné trvale garantovať na určitom časovom horizonte – rieši tzv. statickú optimalizáciu. Za horizont môžeme považovať týždeň, ktorý sa cyklicky opakuje, ale aj rok, aby sa zachytili možné sezónne výkyvy. Počas prevádzky rieši agregátor podobný optimalizačný problém, ale dynamicky v reálnom čase a skladá zdroje tak, aby splnili aktuálnu požiadavku. K dynamickej optimalizácii okrem pôvodných ohraničení pribudnú ďalšie, napríklad musia byť splnené nábehové krivky v určitej tolerancii alebo musí rátať aj s nepredvídateľnými výpadkami pripojených zdrojov.