Исследовательская группа Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) недавно разработала новую модель важного устройства, которое действует как своего рода транслятор, позволяя возобновляемым источникам энергии, таким как ветер и солнечная энергия, лучше добавлять свою мощность в электрическую сеть. Устройство, называемое сеткообразующим инвертором, играет решающую роль в преобразовании электричества постоянного тока (DC), производимого, например, на солнечной электростанции, в электричество переменного тока (AC), стандарт, который поступает из розеток, в то время как поддержание устойчивости электрических сетей.
Модель, разработанная инженерами PNNL, предназначена для того, чтобы операторы коммунальных служб могли проверить, как безопасно добавлять новые источники питания в сеть таким образом, чтобы повысить отказоустойчивость и стабильность энергосистемы. Спецификация модели была недавно одобрена Western Electricity Coordinating Council (WECC), некоммерческой корпорацией, которая обеспечивает надежное электроснабжение 14 западных штатов США, двух канадских провинций и северной Бахи, Мексика. Утверждение означает, что модель доступна для интеграции в коммерчески доступные инструменты моделирования энергосистем, используемые тысячами коммунальных служб в Северной Америке и других частях мира.
Важность сеткообразующих инверторов для сети будущего
Стабильная сеть означает, что у людей есть надежное питание и меньше шансов столкнуться с отключением. По мере того, как все больше возобновляемых источников энергии начинают изменять энергетический баланс энергосистем, операторы энергосистем пытаются понять, как инверторы влияют на поведение системы. Ресурсы на основе инвертора, такие как инвертор, формирующий сеть, необходимы для работы сети. В будущем, когда возобновляемая энергия станет все большей частью энергетического баланса, энергосистеме потребуется больше инверторов, формирующих сетку.
Работа PNNL по моделированию инверторов, формирующих сеть, оказывает реальное влияние на коммунальную отрасль
Работа PNNL по моделированию инверторов, формирующих сеть, началась с разработки микросетей, которые предназначены для использования в качестве самоподдерживающихся источников энергии, как правило, для критических нагрузок конечного использования и удаленных населенных пунктов. Предыдущие исследования доказали, что можно управлять микросетью, полностью основанной на инверторах, с использованием инверторов, формирующих сеть, которые могут работать самостоятельно, не полагаясь на обычные синхронные генераторы энергии. При поддержке Департамента энергетики (DOE) программы управления электросетями по микросетям PNNL руководила и участвовала в нескольких проектах по моделированию инверторов, формирующих сеть, для исследований микросетей.
Но в прошлом году Вей Ду, старший научный сотрудник PNNL, и его команда исследовали, как инверторы, формирующие сеть, влияют на крупномасштабные системы передачи и распределения. Результаты исследования микросетей показали, что инверторы, формирующие сеть, могут обеспечить стабильность системы для интеграции возобновляемых источников энергии в будущие электрические сети. Продолжая это более раннее исследование, команда разработала общую модель инвертора с регулируемым спадом, формирующего сеть, для исследований системы передачи. Эта модель была недавно одобрена Подкомитетом по моделированию и валидации WECC.
Сун Ван, председатель подкомитета WECC по моделированию и проверке, сказал: «Сеткообразующие инверторы будут становиться все более и более важными для энергосистем в будущем. представляют сеткообразующие инверторы.Новая модель, разработанная PNNL, позволяет WECC изучить, как сеткообразующие инверторы повлияют на электрические сети на уровне передачи.Наши предварительные исследования моделирования, основанные на модели, показывают, что сеткообразующие инверторы могут влиять на стабильность энергосистемы в очень позитивным образом. Мы считаем, что работа, проделанная PNNL, значительно поможет коммунальной отрасли лучше понять инверторы, формирующие сеть, и их потенциальное влияние на энергосистемы».
Технологии формирования сетки привлекают внимание Министерства энергетики
Исследование началось в PNNL как часть внутренней программы финансирования и получило дальнейшую поддержку Управления технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO) и Управления технологий энергии ветра (WETO). Недавно SETO и WETO заключили контракт с консорциумом Universal Interoperability for Grid-Forming Inverters (UNIFI) на сумму 25 миллионов долларов США для дальнейшего изучения технологий формирования сетей. Консорциум UNIFI представляет собой значительный совместный проект научных кругов, национальных лабораторий и промышленности, возглавляемый Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, Вашингтонским университетом и Исследовательским институтом электроэнергетики. UNIFI — это многолетняя работа по созданию экосистемы для инверторов, формирующих сетку, чтобы поддерживать сетку и приводные технологии, выходящие за рамки современного искусства. Вэй является главным исследователем PNNL и техническим руководителем отдела моделирования и симуляции UNIFI. Вэй будет работать с соруководителем PNNL Юань Лю над дальнейшим развитием технологий моделирования и симуляции инверторов, формирующих сеть, посредством сотрудничества со всеми членами консорциума. Цель состоит в том, чтобы унифицировать модели различных сеткообразующих технологий и их разнообразных приложений в энергосистемах.
Генри Хуанг, научный сотрудник лаборатории PNNL и заместитель руководителя сектора, ответственный за портфель исследований в области силовой электроники и интеграции возобновляемых источников энергии, отметил: будущий энергетический баланс. Инверторы коренным образом изменят динамику энергосистемы и, следовательно, потребуют новых подходов к моделированию и моделированию такой системы. Успех Wei в моделировании инверторов, формирующих сеть, является существенным шагом вперед на пути к полному пониманию динамики новой энергосистемы и оптимальный дизайн контроллеров для лучшей сети будущего».
