Vorführung von netzbildenden Wechselrichtern bei NREL zeigt dezentralen Ansatz zur Notfallwiederherstellung
Nach einem Stromausfall könnte es viel schneller gehen, die Stromversorgung mit Energieressourcen in der Nähe des Wohnorts wiederherzustellen, anstatt kilometerweit von Übertragungsleitungen entfernt. Tatsächlich könnten viele Ausfälle vollständig vermieden werden, indem lokale Ressourcen in robusten Microgrids konfiguriert werden. Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) zeigt in dem vom Energieministerium (DOE) geleiteten Projekt, wie eine solche dezentrale Widerstandsfähigkeit unter ausschließlicher Verwendung erneuerbarer Energien gestaltet werden kann AURORA: Autonomer und ausfallsicherer Betrieb von Energiesystemen mit erneuerbaren Energien.
AURORA ist eine dreijährige Anstrengung mit Siemens, Holy Cross Energy und der Columbia University, um widerstandsfähige Mikronetze zu demonstrieren, die nur von Wechselrichtern gespeist werden – den elektronischen Geräten, die erneuerbare Energien mit dem Stromnetz verbinden. Das Projekt steht kurz vor dem Abschluss, da die Partner Daten mit dem 40-Wechselrichter-Teststand von NREL sammeln. Die Ergebnisse werden eines der ersten Beispiele für eine Systemwiederherstellung mit 100 % erneuerbarer Energie und unter Verwendung mehrerer verteilter Energieanlagen zeigen.
„In diesem Projekt bauen wir Harmonie zwischen verteilten Energieressourcen wie erneuerbaren Energien und Speicherung auf, um den Schwarzstart unter Verwendung der netzbildenden Wechselrichtertechnologie zu demonstrieren“, sagte Gab-Su Seo, Projektleiter bei NREL. „Bisher haben sich Wechselrichter auf das Massenstromsystem verlassen. Jetzt zeigen wir, dass Wechselrichter nicht nur das Netz bilden, sondern gemeinsam das Netz auf eine Weise aufrechterhalten können, die für die Widerstandsfähigkeit sehr nützlich ist.“
Einfachere Wiederherstellung nach einem Ausfall
Energie wird mehr denn je dort erzeugt, wo sie verbraucht wird. Das eröffnet die Möglichkeit, bei Bedarf dezentraler zu operieren. Beispielsweise könnte eine Katastrophe Anwohner von ihrer Energieversorgung trennen, wie es 2017 in Puerto Rico der Fall war, und die Stromversorgung eines großen Versorgungsgebiets unterbrechen, selbst wenn das Problem ein paar heruntergekommene Übertragungsleitungen sind. Anstatt auf die Wiederherstellung zu warten, wie wir es üblicherweise mit unserem derzeitigen zentralisierten Netz tun, könnte sich ein Flickenteppich von Mikronetzen zunächst mit lokalen Energieressourcen erholen und sich dann nach Reparaturen wieder mit dem größeren Netz verbinden. Das Design verbessert auch die Wiederherstellung für das Massenstromversorgungssystem.
Das ist die Idee hinter dem AURORA-Projekt, das nur dank der Konfigurierbarkeit moderner Wechselrichter möglich ist. Das Projekt begann mit der Entwicklung der Wechselrichtersteuerungen, die eine Zusammenarbeit zwischen Forschern von Siemens und NREL umfasste. Das Team entwarf dann auf dem NREL-Campus eine Testumgebung, die einem Versorgungsverteilungssystem nachempfunden war. Der Prüfstand umfasste 40 programmierbare Wechselrichter, die mit dezentralen Steuerungen ausgestattet und unter Ausfallszenarien validiert wurden.
Im Vergleich zum zentralisierten Netz ist der AURORA-Ansatz flexibel; Die Wechselrichter ermöglichen dynamische Verbindungen und eine Reorganisation zwischen Assets. Dies sorgt für ein reaktionsschnelleres Netz – eines, das seine Verbundenheit reduzieren oder erweitern kann – und ist ein wichtiges Merkmal zukünftiger stark erneuerbarer Systeme.
Mit erneuerbaren Energien das Netz schaffen
Das AURORA-Projekt passt in eine breitere Anstrengung unter der Leitung von NREL mit dem Namen the UNIFI-Konsortium, das darauf abzielt, netzbildende Wechselrichterdesigns für stark erneuerbare Systeme durch gemeinsame Forschung und Entwicklung zu rationalisieren. Viele Industrie- und Forschungsgruppen auf der ganzen Welt sind eingeschritten, um UNIFI zu unterstützen und gemeinsam mit der Entwicklung der Richtlinien zu beginnen, die die künftigen elektrischen Systeme prägen werden.
„Wechselrichter kommen auf den Markt, und es besteht großes Interesse daran, diese Geräte für eine Reihe von Netzanwendungen zu nutzen. UNIFI ist eine Möglichkeit, Erkenntnisse auszutauschen, Bemühungen zu koordinieren und Standards in der gesamten Energiebranche festzulegen, damit erneuerbare Energien die Grundlage für das zukünftige Netz bilden können“, sagte Seo.
NREL ist sehr an der Entwicklung von Wechselrichter-basierten Systemen beteiligt, mit Projekten, die von der Erstellung bis hin zur Erstellung reichen Steuerung von Hybridkraftwerken zu erneuern a Werkzeug für die Planung erneuerbarer Ressourcen. Es liegt jedoch noch erhebliche Arbeit vor uns, die in skizziert ist Forschungsfahrplan des NREL zu netzbildenden Wechselrichtern.
Das AURORA-Projekt wird Licht auf einige andere Herausforderungen in Wechselrichter-basierten Systemen werfen, einschließlich der Synchronisierung der Wechselrichter, der Abstimmung von Kommunikation und kommunikationslosen Steuerungen und der Konfiguration von Schutzsystemen. Diese Ergebnisse werden UNIFI und der gesamten Branche dabei helfen, die Herausforderungen gemeinsamer Stromnetze anzugehen, während die Welt auf saubere, zuverlässige und widerstandsfähige Energiesysteme hinarbeitet.
Erfahren Sie mehr über NRELs arbeiten in Wechselrichter-basierten Stromversorgungssystemen und in Stromversorgungssystem Schwarzstart.
Um sich an der netzbildenden Wechselrichterforschung von NREL zu beteiligen, wenden Sie sich an Gab-Su Seo.
Von Connor O’Neil. Artikel mit freundlicher Genehmigung der National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums (DOE).
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