Community Microgrids – "Eckpfeiler zukünftiger Energieoperationen"

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Eine bescheidene Beschreibung von Mikronetzen würde ihre Rolle bei der Energieresilienz erwähnen. Eine Beschreibung des National Renewable Energy Laboratory (NREL) könnte noch weiter gehen und Mikronetze als Eckpfeiler zukünftiger Energieoperationen beschreiben. In beiden Fällen steht die Integration an erster Stelle, weshalb die Das Solar Energy Technologies Office (SETO) kündigte im Jahr 2020 an, 34 Millionen US-Dollar für Projekte zur Integration von Energiesystemen bereitzustellenmit einem Teil, der sich für die Entwicklung von Community-Mikronetzen einsetzt.

Mit einem Teil der SETO-Finanzierung wird NREL mehrere Projekte leiten und dazu beitragen, bei denen die Kontrolle von Mikronetzen und die Stabilität von Systemen auf Gemeindeebene im Vordergrund stehen. NREL wird von Industrie- und akademischen Mitarbeitern unterstützt, um die neuen Microgrid-Designs in einer Vielzahl realer Systemszenarien zu entwickeln und zu demonstrieren.

Selbstorganisierende Mikronetze in Aspen

Das größte Engagement von NREL wird als Projektleiter für die Schaffung autonomer und verteilter Mikronetzkontrollen mit dem Namen Reorg: Resilienz- und stabilitätsorientierte Bildung und Optimierung von Zellgittern für Gemeinden mit Solar-PVs und mobilen Energiespeichern bestehen.

Reorg wird Konzepte der anwenden Forschungsportfolio für autonome Energiesysteme, einschließlich zellbasierter Stromnetze und verteilter Steuerung für selbstorganisierende Mikronetze. Reorg wird auch auf einem aufbauen frühere Partnerschaft mit dem Colorado-Energieversorger Holy Cross Energy in einer Community, die mit extremen Wetterbedingungen und dem Wert von Belastbarkeit vertraut ist, erneut fortschrittliche Netzsteuerungen zu demonstrieren.

Die Reorg-Demonstration findet in der Nähe von Aspen, Colorado, statt und wird unter anderem neu entwickelte Steuerungen für mehrere Anlagen anwenden, darunter Solardächer, Energiespeicher, elektrische Schulbusse und die neue 5-MW-Photovoltaikanlage (PV) von Holy Cross Energy.

„In diesem Projekt geht es darum, wie wir verteilte Steuerungsmethoden verwenden können, um eine große Anzahl verteilter Energieressourcen wie Solar- und Energiespeicher im Netz zu verwalten“, sagte Fei Ding, Senior Research Engineer bei NREL und Projektleiter. "Wir werden neue Ansätze für den Netzbetrieb entwickeln, die sich selbst entwickelnde und belastbare Netzkonfigurationen ermöglichen und die Intelligenz der Netzkanten nutzen."

Zu den Projektpartnern gehören die Mississippi State University, Minsait ACS und die National Rural Electric Cooperative Association. Die Projektergebnisse werden skalierbar und an andere Mikronetzsysteme und -gemeinschaften anpassbar sein.

Betriebsstabilität für Microgrids

Ein weiteres Projekt wird NREL mit der University of North Carolina-Charlotte und anderen zusammenarbeiten, um belastbare Operationen in das Mikronetzmanagement zu integrieren, einschließlich Strategien vor Störungen und Wiederherstellung nach Störungen. Das Projekt heißt Resilient Community Microgrids mit dynamischer Neukonfiguration, um kritische Lasten nach schwerwiegenden Ereignissen zu bedienen.

„NREL wird Metriken zur Quantifizierung der Widerstandsfähigkeit von Mikronetzen beitragen, die ein Maß für die Betriebsstabilität von Moment zu Moment darstellen. NREL wird auch neue Schutzmethoden entwickeln, die dynamische Fehlererkennung und adaptive Relaiseinstellungen umfassen “, sagte der Projektleiter Rishabh Jain.

Diese Verbesserungen des Mikronetzbetriebs werden die mit PV und verteilten Energieressourcen verbundene Unsicherheit und die Auswirkungen dieser Unsicherheit auf die Schutzeinstellungen beseitigen.

Dieses Projekt wird einzigartig für die Verwendung einer Echtzeitverbindung experimenteller Ressourcen sein – ein Digital-Twin-System wird reale Mikronetzdaten aus North Carolina mit NREL und Partnerlabors verbinden. Die Demonstration in North Carolina findet im Mikronetz Hot Springs von Duke Energy statt.

Durchbrechen von Geschäftsbarrieren für Microgrids

Ein Abschlussprojekt, an dem NREL teilnehmen wird, wird vom Electric Power Research Institute geleitet und heißt SECURE – Solar Energy Community Resiliency.

Das Ziel dieses Projekts ist es, geschäftliche und technische Herausforderungen zu bewältigen, die belastbare Community-Mikronetze behindern – insbesondere mit Kommunikations- und Steuerungsarchitekturen für die systemweite Koordination von Mikronetzen, sagte Jing Wang, NREL-Forscher und Projektleiter.

Für dieses Projekt wird NREL dazu beitragen, eine dezentrale autonome Steuerungsarchitektur zu entwickeln, die unter normalen Bedingungen den Nutzen für die Gemeinde maximiert, indem sie vorgelagerte zentrale Systeme miteinander verbindet und bei Notfällen isolierte und mit Peer-Systemen koordiniert, um die lokalen Gemeinden mit Strom zu versorgen. Diese Architektur wird dann in der Energy Systems Integration Facility auf NREL-Hardware demonstriert, zusammen mit einer separaten Demonstration adaptiver, inselfähiger Kommunikationssysteme, die Community-Mikronetze unterhalten, wenn keine Kommunikation wie Mobilfunk und Internet verfügbar ist.

Darüber hinaus wird NREL zum Nutzen aller Projekte zu fortschrittlichen Wechselrichtersteuerungen beitragen, die die Netzbildungsmöglichkeiten für Solar-PV-Wechselrichter verbessern. Das neue Wechselrichterkonzept wird auch an realer Netzhardware evaluiert. Insgesamt wird NREL drei wichtige technische Aspekte validieren und demonstrieren, um die wichtigsten Herausforderungen bei der Erzielung widerstandsfähiger kommunaler Mikronetze zu bewältigen, die den Weg für erfolgreiche Felddemonstrationen an mehreren Versorgungsstandorten ebnen.

Artikel mit freundlicher Genehmigung des US-Energieministeriums, NREL.

Ausgewähltes Bild mit freundlicher Genehmigung von Oregon glänztüber Joe Wachunas: „Community Solar Year 1 – Ein neues Programm beginnt“

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