Desarrollar programas informáticos accesibles por internet para planificar y diseñar sistemas de distribución de energía.
Utilizar MATLAB para desarrollar algoritmos que calculen el rendimiento de la inversión basándose en modelos de subsistemas de producción de energía, cargas y redes, y luego utilizar MATLAB Production Server para implementar los algoritmos en un sistema informático de producción.
• Reducción de seis meses en los plazos de entrega
• Ahorro de 2 mill de yuanes chinos en un solo proyecto
• Las actualizaciones se despliegan inmediatamente y sin asistencia informática (IT)
“El conocimiento y experiencia que tiene mi equipo es en modelización de energía desarrollo de algoritmos, no en despliegue de software en producción. MATLAB nos ahorró meses de tiempo de Desarrollo de los modelos y algoritmos y luego facilitó su despliegue como parte de una aplicación web estable y fiable sin necesidad de recodificar.” Yunjiao Gu, Shanghai Electric
La plataforma de planificación y diseño de distribución de energía del Grupo Eléctrico de Shanghai permite a la empresa y a sus clientes evaluar la viabilidad financiera de los proyectos de producción de energía a gran escala antes de su construcción. La plataforma DES-PSO calcula los periodos de amortización estimados, los flujos de caja y las tasas internas de rendimiento (TIR). Los cálculos se basan en las tecnologías de generación y almacenamiento de energía que se utilizarán en un diseño concreto y en una serie de otros factores, como los patrones meteorológicos, los precios de la energía y las subvenciones gubernamentales.
En colaboración con investigadores del Lawrence Berkeley Laboratory de la Universidad de California, Berkeley, los ingenieros de Shanghai Electric desarrollaron los modelos y algoritmos de la plataforma en MATLAB® y los desplegaron en un entorno informático de producción utilizando MATLAB Production Server™.
«Como ingenieros de energía, nos resultó fácil desarrollar y probar modelos y algoritmos para sistemas de distribución de energía en MATLAB», afirma Yunjiao Gu, director de producto de Shanghai Electric. «MATLAB Production Server permitió a nuestro equipo, que tenía poca experiencia en programación, desplegar esos modelos y algoritmos como software de producción que puede ser utilizado por los equipos internos y nuestros clientes.»
Reto
Los ingenieros de Shanghai Electric querían modelar una amplia gama de componentes, incluyendo diferentes cargas, la red, baterías y otras unidades de almacenamiento de energía, y una variedad de sistemas de generación de energía, como turbinas eólicas, paneles solares fotovoltaicos y subsistemas de calor y electricidad combinados (CHP). Los ingenieros necesitaban visualizar más de 10 años de datos meteorológicos medidos cada hora en cientos de ciudades y luego utilizar estos datos con sus modelos para identificar los diseños óptimos de sistemas de energía distribuida.
Para seguir el ritmo de los rápidos avances en la tecnología de la energía distribuida, el equipo necesitaba la capacidad de añadir modelos para las tecnologías recién introducidas o actualizar los modelos existentes. Además, querían desplegar las actualizaciones del sistema ellos mismos, sin cargar a otros programadores o miembros del equipo de TI.
Solución
Shanghai Electric utilizó MATLAB y MATLAB Production Server para desarrollar su plataforma de planificación y diseño de sistemas energéticos distribuidos.
Trabajando en MATLAB, los ingenieros de energía desarrollaron modelos matemáticos de los componentes de un sistema de distribución de energía.
Los modelos capturaron características físicas y económicas; por ejemplo, el modelo de la turbina eólica capturó los costes de mantenimiento en curso, así como la producción de energía en función de la velocidad del viento.
Al desarrollar los modelos, el equipo aprovechó las capacidades de programación orientada a objetos del lenguaje MATLAB para crear objetos reutilizables con interfaces bien definidas. Este enfoque facilitó al equipo la incorporación posterior de nuevos modelos y la mejora de los existentes.
Utilizando Financial Toolbox™, desarrollaron algoritmos que calculaban la TIR y otros resultados financieros para un determinado sistema de energía distribuida ensamblado a partir de múltiples modelos de componentes.
Estos algoritmos tienen en cuenta en sus análisis las tendencias de los precios de la energía, las series temporales de datos meteorológicos y las subvenciones gubernamentales disponibles.
Para validar sus modelos y algoritmos, el equipo realizó pruebas en las que variaron los valores de ciertos parámetros y luego trazaron curvas de producción de energía y de ingresos para visualizar cómo los cambios afectaban a los resultados.
Trabajando con los Servicios de Consultoría de MathWorks, empaquetaron los modelos y algoritmos DES-PSO utilizando MATLAB Compiler SDK™ y los desplegaron utilizando MATLAB Production Server.
Los programadores de otro grupo de Shanghai Electric escribieron una aplicación de interfaz web en C# que accede al modelo DES-PSO desplegado con MATLAB
Production Server.
Cientos de usuarios, tanto dentro como fuera de Shanghai Electric, ya utilizan la aplicación para planificar y diseñar sistemas de distribución de energía. Gu y su equipo siguen desarrollando nuevos modelos, y recientemente han añadido modelos de motores diésel y de almacenamiento refrigerado. Plot of actual energy production by type of power generation system.
Resultados
• Reducción de seis meses los plazos de entrega. “Sin MATLAB Production Server habríamos tenido que recodificar todos nuestros modelos y algoritmos en C# o un lenguaje similar antes de poder desplegarlos en el servidor», dice Gu. «Eso podría haber añadido fácilmente seis meses o más a nuestro calendario».
• Ahorro de 2 million de yuanes chinos en un único proyecto. «Nuestra empresa de ingeniería había creado un diseño para el sistema de energía de una planta desalinizadora que incluía paneles solares, turbinas eólicas y baterías», dice Gu. «Utilizamos DES-PSO para rediseñar el sistema y mejoramos la TIR del proyecto en un punto porcentual completo, ahorrando aproximadamente 2 millones de yuanes chinos».
• Despliegue automático de las actualizaciones sin asistencia de servicios informáticos (IT) «En los ocho meses transcurridos desde la implantación de DES-PSO con MATLAB Production Server, ya hemos actualizado nuestros algoritmos y modelos más de 10 veces», señala Gu. «El equipo de IT no tiene que hacer nada: hacemos todo el trabajo nosotros mismos».
