Die 10 besten Energiesimulationstools für Projekte im Bereich erneuerbare Energien

Wichtigste Erkenntnisse

• Beginnen Sie die Auswahl der Instrumente mit der Studie, die Sie als Nächstes verteidigen müssen, und fügen Sie dann nur dort Genauigkeit hinzu, wo das Projektrisiko am höchsten ist.
• Verwenden Sie Planungs- und Ertragstools, um Annahmen festzulegen, und validieren Sie anschließend das elektrische und Steuerungsverhalten mit Netzstudien und Transientensimulatoren.
• Sorgen Sie dafür, dass Modelle portabel und überprüfbar bleiben, mit klaren Dateneingaben, wiederholbaren Szenario-Durchläufen und einer Toolchain, die Ihr Team pflegen kann.

Sie können das richtige Simulationswerkzeug schneller auswählen, wenn Sie es mit der Studie verknüpfen, die Sie abschließen müssen.

Erneuerbare Kapazitätszuwächse erreichten 473 GW, sodass Studien zur Netzanbindung, zur Dimensionierung von Speichern und zur Validierung von Steuerungen nun nach strengeren Zeitplänen und mit weniger Toleranz für Nachbesserungen durchgeführt werden. Das von Ihnen gewählte Tool bestimmt, worauf Sie sich verlassen können, was Sie automatisieren können und wie schnell Ihr Team Ergebnisse verteidigen kann.

Einige software Erneuerbare Energien software für Energieertrag und Finanzen ausgelegt, andere für den Stromfluss in Verteilernetzen und wieder andere für Schaltvorgänge und Steuerungen. Betrachten Sie die Auswahl als eine Kette von Aufgaben und nicht als einen einmaligen Kauf, dann vermeiden Sie Unstimmigkeiten und unnötige Modellüberarbeitungen.

Beginnen Sie mit Ihrem Anwendungsfall und den Einschränkungen Ihres Projekts im Bereich erneuerbare Energien.

Definieren Sie die Entscheidung, die das Modell unterstützen muss, den relevanten Zeitrahmen und die Daten, über die Sie tatsächlich verfügen. Ein Machbarkeitsmodell benötigt stündliche Energie- und Wirtschaftsdaten, während für den Schutz und die Wechselrichterabstimmung elektrische Details unterhalb des Zyklus erforderlich sind. Eine konkrete Möglichkeit, den Umfang zu definieren, ist ein microgrid eine abgelegene Anlage während Stromausfällen online halten und die Diesel-Laufzeit begrenzen muss. Diese einzige Aussage legt bereits das Lastprofil, die Dispatch-Logik und die Stromqualitätsprüfungen fest, die Ihr Tool bewältigen muss.

„Das von Ihnen gewählte Tool bestimmt, worauf Sie vertrauen können, was Sie automatisieren können und wie schnell Ihr Team Ergebnisse verteidigen kann.“

Kriterien, die starke Energiesimulationstools von schwachen unterscheiden

Wählen Sie Energiesimulationstools, die den Anforderungen der Netzstudie und den Nachweisen entsprechen, die Sie den Prüfern vorlegen müssen. Die US-Verbundnetze verfügten Ende 2023 über eine Erzeugungs- und Speicherkapazität von 2.600 GW, sodass Screening-Studien und detaillierte Modelle reibungslos von der Planung zur Validierung übergehen müssen. Ein leistungsstarkes Tool passt sich auch dem Arbeitsablauf und den Audit-Anforderungen Ihres Teams an.

• Die Zeitauflösung passt sich Ihrer Frage von Stunden bis zu Mikrosekunden an.
• Modellbibliotheken umfassen Wechselrichter, Speicher und Schutzlogik
• Importieren und exportieren Sie Ihre Daten und Dateiformate
• Batch-Läufe und Skriptunterstützung für Sensitivitäts- und Szenarioanalysen
• Die Ergebnisse sind anhand von Berichten nachvollziehbar, die die Prüfer nachvollziehen können.

Die 10 besten Energiesimulationstools für Projekte im Bereich erneuerbare Energien

Diese 10 Tools decken die gängigsten Projektpfade im Bereich erneuerbare Energien ab, von Ertrag und Technoökonomie bis hin zu stationärem Leistungsfluss, elektromagnetischen Transienten und Steuerungsvalidierung. Jedes Tool ist auf einen bestimmten Abschnitt des Lebenszyklus zugeschnitten, sodass die beste Wahl davon abhängt, was Sie als Nächstes nachweisen müssen, und nicht davon, was Sie später untersuchen könnten.

1. NREL-Systemberatermodell SAM

SAM ist ein praktischer Ausgangspunkt für die Leistungs- und Finanzmodellierung von PV-, Wind- und Hybridanlagen. Es verknüpft Ressourcendaten, Annahmen zum Systemdesign und Verlustfaktoren mit Energieerträgen und Cashflow-Ergebnissen. Teams nutzen es, um Konfigurationen zu vergleichen und zu verstehen, welche Annahmen den Projektwert beeinflussen. Es ist nicht für Details zur Einspeisespannung oder zu Schaltübergängen gedacht. Behandeln Sie seine Ergebnisse als planungsrelevante Eingaben für Netzstudien.

2. HOMER Pro

HOMER Pro konzentriert sich auf microgrid und die Optimierung der Energieverteilung über viele Technologiekombinationen hinweg. Es ist besonders leistungsstark, wenn Sie Diesel-, PV-, Wind- und Speicherkombinationen unter Berücksichtigung von Unsicherheiten hinsichtlich Brennstoffpreisen und Lastanforderungen prüfen müssen. Sie können Kosten, Zuverlässigkeitsproxys und Betriebspläne quantifizieren, ohne ein detailliertes Stromnetz aufbauen zu müssen. Es ersetzt jedoch nicht die Koordination von Schutzvorrichtungen oder schnelle Überprüfungen der Wechselrichterdynamik. Verwenden Sie es frühzeitig, um die Optionen einzugrenzen.

3. PVSyst

PVSyst wird häufig für die Modellierung von PV-Energieerträgen, Verschattung und Verlusten mit bankfähigen Berichtsworkflows verwendet. Es hilft Ihnen dabei, Layoutoptionen, die Auswahl von Modulen und Wechselrichtern sowie Annahmen zum Leistungsverhältnis zu testen. Die Stärke liegt in detaillierten, PV-spezifischen Verlustaufschlüsselungen, die leicht zu verteidigen sind. Es simuliert keine Netzfehler oder Regelkreise. Kombinieren Sie es mit elektrischen Untersuchungswerkzeugen, wenn Netzanschlussgrenzen eine Rolle spielen.

4. DIgSILENT PowerFactory

PowerFactory ist eine Plattform zur Analyse von Stromversorgungssystemen für stationäre, dynamische und Schutzstudien. Sie wird für Aufgaben der Übertragungs- und Verteilungsplanung wie Lastfluss, Kurzschluss und dynamische Stabilität verwendet. Für Anlagen mit erneuerbaren Energien unterstützt sie Netzcode-Prüfungen und Spannungsregelungsverhalten auf Systemebene. Die Modellqualität hängt von Ihren Wechselrichterdarstellungen und Parametern ab. Planen Sie Zeit für die Validierung und Modellverwaltung ein.

5. PSCAD

PSCAD wurde für die elektromagnetische Transientensimulation entwickelt und eignet sich daher hervorragend für schnelle Schaltvorgänge und Wechselwirkungen zwischen Umrichtern. Es ist ideal für die Untersuchung von Fehlerüberbrückung, Oberschwingungen und Filterung sowie des Steuerungsverhaltens bei Störungen. Sie können Phänomene untersuchen, die von RMS-Tools geglättet werden, müssen dafür jedoch einen hohen Aufwand für die Modellerstellung und die Berechnung aufwenden. Die Ergebnisse sind nur so gut wie die von Ihnen verwendeten Gerätemodelle. Halten Sie die Testfälle straff und gut abgegrenzt.

6. ETAP

ETAP wird häufig für die Auslegung industrieller Stromversorgungssysteme und für Betriebsstudien ausgewählt. Es unterstützt Arbeitsabläufe in den Bereichen Lastfluss, Kurzschluss, Lichtbogen und Schutzkoordination, die für erneuerbare Anlagen, die an die Verteilung der Anlage angeschlossen sind, von Bedeutung sind. Es ist nützlich, wenn Sie Auslegungsstudien mit Sicherheits- und Konformitätsanforderungen in Einklang bringen müssen. Es konzentriert sich weniger auf EMT-Details auf Wandler-Ebene. Verwenden Sie es, um die elektrische Auslegung zu optimieren, bevor Sie sich eingehend mit den Steuerungen befassen.

7. OpenDSS

OpenDSS ist ein Flexibel , der sich gut für Studien zur Hosting-Kapazität und Spannungsregelung eignet. Er verarbeitet Zeitreihen-Leistungsflüsse, DER-Auswirkungen und Szenarien auf Einspeisungsebene mit Skript- und Automatisierungsoptionen. Viele Teams schätzen ihn wegen seiner schnellen Iteration und benutzerdefinierten Studien. Es handelt sich nicht um ein EMT-Tool und es erfasst keine Transienten unterhalb des Zyklus. Betrachten Sie es als eine starke Option für Fragen zur Verteilung im Versorgungsbereich.

8. GridLAB-D

GridLAB-D unterstützt die Verteilungssimulation mit Schwerpunkt auf Zeitreihenverhalten und Endverbrauchslastmodellierung. Es ist nützlich, wenn Lasten, Spannungsgeräte und das Verhalten von dezentralen Energiequellen über lange Zeiträume bewertet werden müssen. Es kann die Dynamik Kund:innen auf eine Weise darstellen, die reine elektrische Tools oft übersehen. Die Lernkurve kann steiler sein, und die Ergebnisse hängen von einer sorgfältigen Konfiguration ab. Verwenden Sie es, wenn Lastdetails die Schlussfolgerungen für die Einspeisung beeinflussen.

9. MATLAB Simulink mit Simscape Electrical

Simulink mit Simscape Electrical ist eine gute Wahl für die Entwicklung von Steuerungen und die dynamische Modellierung auf Anlagenebene. Es unterstützt blockbasiertes Design, Steuerungsoptimierung und Co-Simulationsmuster, die sich an den Arbeitsabläufen im Ingenieurwesen orientieren. Sie können vom Algorithmusdesign zu ausführbaren Modellen übergehen, ohne Ihre Denkweise ändern zu müssen. Die elektrische Genauigkeit hängt davon ab, wie Sie das Netzwerk und die Leistungselektronikblöcke konfigurieren. Halten Sie eine klare Grenze zwischen Steuerungsabsicht und Netzstudiennachweis ein.

10. OPAL-RT HYPERSIM RT-LAB

HYPERSIM mit RT-LAB ist auf Echtzeit- und sogar schneller als in Echtzeit für Steuerungs- und Tests ausgerichtet. Es eignet sich, wenn Sie Closed-Loop-Tests mit hardware, Relais oder Anlagensteuerungscode durchführen müssen. Sie können Timing, I/O und Vorteil validieren, die bei Offline-Studien oft übersehen werden. Die Echtzeitausführung schränkt die Modellkomplexität und Schrittweite ein. Betrachten Sie es als Brücke zwischen Modellen und Laborvalidierung.

software Planungs- und Steuerungsanforderungen anpassen

Microgrid software lässt sich software in zwei Kategorien einteilen: Planungstools zur Optimierung von Dimensionierung und Verteilung sowie elektrische Tools zur Überprüfung von Spannung, Schutz und Wechselrichterverhalten.“

Planungsergebnisse sollten als nachvollziehbare Annahmen in elektrische Studien einfließen, nicht als endgültiger Beweis. Die Steuerungsteams benötigen dann Modelle, die Zeitsteuerung, Messfilterung und Fehlerlogik umfassen. Wenn diese Übergaben reibungslos verlaufen, verbringen Sie weniger Zeit mit Diskussionen über die Modellabsicht und haben mehr Zeit für die Behebung von Problemen.

Wählen Sie ein Toolset, das zu Ihrem Budget und Zeitplan passt.

Beginnen Sie mit dem einfachsten Modell, das die nächste Genehmigungsstufe erfüllt, und fügen Sie dann nur dort Genauigkeit hinzu, wo das Entscheidungsrisiko am höchsten ist. Lange Laufzeiten, schwer zu prüfende Annahmen und proprietäre Modellblöcke verlangsamen die Überprüfungen und machen Übergaben anfällig. Erfolgreiche Teams verfügen über eine kleine Auswahl an Tools und einen klaren Prozess für die Modellverantwortung und verwenden validierte Blöcke projektübergreifend wieder. OPAL-RT eignet sich am besten, wenn Ihre Roadmap die Laborvalidierung von Steuerungen und Schutzvorrichtungen in Echtzeit umfasst und nicht nur Offline-Studien.