Älykkäiden sähköverkkojen kysyntäjousto- ja ohjaustiedon viestintä käyttäen LTE-verkkoihin liittyviä ratkaisuja

Tässä väitöskirjatyössä on tutkittu älykkäiden sähköverkkojen datan siirtoa käyttäen LTE-matkapuhelinverkkoihin liittyviä ratkaisuja. Verkkosimulaatiotulokset osoittavat, että LTE-matkapuhelinverkko ja hybridi-anturi-LTE-verkko ovat soveltuvia siirtämään tietyn määrän yhtäaikaista älykkäiden sähköverkkojen dataa ja tyypillistä matkapuhelinliikennettä. Ad hoc LTE -menetelmä mahdollistaa tiedon viestinnän käyttäen monihyppyreittiä älykkäiltä sähkömittareilta välittäjälaitteelle, joka on yhteydessä tukiasemaan. Pitkän kantaman laajaverkon (LoRaWAN:in) toimintavarmuus on riittämätön älykkäiden sähköverkkojen tietoliikenteelle, mutta sitä voi mahdollisesti parantaa tietyillä tekniikkamodifikaatioilla.

Tutkimus keskittyi erittäin kuormitettuun, julkiseen LTE-matkapuhelinverkkoon, jossa tyypillisiä matkapuhelinliikenteitä ja älykkäiden sähköverkkojen dataa siirrettiin yhtäaikaisesti, käyttäen samaa tukiasemaa ja samoja taajuuskaistoja. Älykkäiden sähköverkkojen data mallinnettiin perustuen kolmeen eri kysyntäjoustosovellukseen, automaattiseen mittarinluentaan ja hätäviesteihin. Verkkosimulaatiot suoritettiin esikaupunkiskenaariossa, jossa siirrettiin eri määriä älykkäiden sähköverkkojen dataa ja tyypillisiä matkapuhelinliikenteitä. Lisäksi hybridi-anturi-LTE-verkkoa, joka yhdistää IEEE 802.15.4- ja LTE-verkot, verrattiin jaettuun LTE-verkkoon. Tutkimuksessa kehitettiin myös ad hoc LTE -menetelmä älykkäitä sähkömittareita varten, jotta yhteysongelmat tukiasemaan saataisiin ratkaistua. Näiden lisäksi tutkittiin LoRaWAN-verkon soveltuvuutta eri datamäärien siirtämiseen.

Älykäs sähköverkko on modernisoitu sähköverkko, joka hyödyntää sekä uudenlaista sähköistä tietoa että tietoliikenne- ja ohjaustekniikoita. Älykäs sähköverkko mahdollistaa energiaresurssien, kuten uusiutuvien energialähteiden (esimerkiksi aurinko ja tuuli), tehokkaan hyödyntämisen edesauttaen ympäristöystävällistä energian tuotantoa ja kulutusta. Kaksisuuntainen tiedonsiirto mahdollistaa älykkään mittauksen, monitoroinnin, hallinnan, kysyntäjouston ja energiakaupan sähköverkoissa. Langattomat tietoliikennetekniikat ovat potentiaalinen vaihtoehto tiedonsiirron toteuttamiseen älykkäissä sähköverkoissa, mutta vaativat tutkimusta eri langattomien ratkaisujen käyttökelpoisuudesta erilaisten älykkäiden sähköverkkojen sovellusten yhteydessä.