A flexibility management system for providing close-to-real-time power services: an experimental case study in PVZEN microgrid lab

Abstract

This paper presents a novel flexibility management system to handle short-term power deviations generated by intrinsic variability in generation and demand, and behind-the-meter flexibility provision in a close-to-real-time framework (30-second intervals). The proposed system employs an adaptive autoregression algorithm as a short-term forecast of energy exchange to the grid and a cost-benefit analysis to adjust the power setpoints of the energy devices by means of redispatching and unit reassignment modules. Experimental case studies are conducted in the PVZEN microgrid laboratory to validate the proposed system, testing critical scenarios and diverse flexibility requests. The results confirm the optimal management of the power deviations and the techno-economic feasibility of flexibility supply with real-world equipment, reducing the total operation cost from 11% to 85% compared to the baseline scenario. Finally, findings of previous studies based on simulations are verified experimentally, validating the influence of variables such as sample frequency, aging cost models, and flexibility price.

Open Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer Nature. This research is part of Project PLEC2021-008152, funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 of Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, and by the European Union “NextGenerationEU”/PRTR”.

Peer Reviewed

7.1 - Per a 2030, garantir l’accés universal a serveis d’energia assequibles, confiables i moderns

7.2 - Per a 2030, augmentar substancialment el percentatge d’energia renovable en el conjunt de fonts d’energia

7.3 - Per a 2030, duplicar la taxa mundial de millora de l’eficiència energètica

7 - Energia Assequible i No Contaminant

7.a - Per a 2030, augmentar la cooperació internacional per tal de facilitar l’accés a la investigació i a les tecnologies energètiques no contaminants, incloses les fonts d’energia renovables, l’eficiència energètica i les tecnologies de combustibles fòssils avançades i menys contaminants, i promoure la inversió en infraestructures energètiques i tecnologies d’energia no contaminant

7.b - Per a 2030, ampliar la infraestructura i millorar la tecnologia per tal d’oferir serveis d’energia moderns i sostenibles per a tots els països en desenvolupament, en particular els països menys avançats, els petits estats insulars en desenvolupament i els països en desenvolupament sense litoral, d’acord amb els programes de suport respectius

11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles

11.1 - Per a 2030, assegurar l’accés de totes les persones a habitatges i a serveis bàsics adequats, segurs i assequibles, i millorar els barris marginal

Postprint (published version)