ENIT erweitert erneuerbare Hosting-Kapazität mit Echtzeit-Simulation

Die Kund:innen

Die ENIT (Nationale Ingenieurshochschule von Tunis) ist in Tunesien führend in der Forschung und Ausbildung im Bereich Energiesysteme. Ihre MICROGRID Plattform unterstützt Tunesiens Übergang zu intelligenten Stromnetzen, indem sie die „ Tests “, Validierung und Innovation bei der Integration von „ Erneuerbare Energien “ sowie in der Leistungselektronik ermöglicht. Die Plattform umfasst zwei 15-kVA-Mikronetze (einphasig und dreiphasig), eine PV-Leistung von 16 kW und einen Lithium-Ionen-Speicher mit einer Kapazität von 7,2 kWh sowie Last-, PV-, Batterie- und Netzemulatoren.

ENIT arbeitet seit 2020 mit OPAL-RT zusammen, um durch „ rapid control prototyping “ und die Co-Simulation von CPU und FPGA Innovationen im Bereich „ Energiesysteme “ voranzutreiben.

Die Herausforderungen

Angesichts des rasanten Ausbaus von Photovoltaik- (PV-) und Batteriespeichersystemen in Tunesien steht das Verteilnetz vor neuen Herausforderungen:

• Auswirkungen von IBRs auf die Netzqualität: Ein Überblick über die Auswirkungen von Wechselrichter-basierten Ressourcen (IBRs) auf die Stromqualität und -stabilität
• Grenzen der Aufnahmekapazität: Erhöhung der Aufnahmekapazität für Ladestationen für erneuerbare Energien und Elektrofahrzeuge (EV) in bestehenden Verteilungsnetzen.
• Validierung fortschrittlicher Regelungsstrategien: Entwicklung und Validierung fortschrittlicher Regelungsstrategien unter realistischen Bedingungen – von LCL-Resonanzen bis hin zu Lastspitzen bei Elektrofahrzeugen.
• Einschränkungen der physikalischen „ Tests “: Die physikalische „ Tests “ allein war durch Kosten, Komplexität und mangelnde Flexibilität eingeschränkt. ENIT benötigte eine „ Skalierbar “ und präzise Methode, um vielfältige Szenarien zu simulieren und gleichzeitig die Prototypenentwicklung zu beschleunigen.

Die OPAL-RT Lösung

ENIT hat die Echtzeit-Simulationsplattform OPAL-RT in seine Forschungsanlage „ MICROGRID “ integriert:

• Hardware: Der Echtzeit-Simulator OPAL-RT dient als zentrale Plattform und ermöglicht eine FPGA-CPU-Co-Simulation für eine „ Hochpräzis “ und geringe Latenz.
• Software: Die Toolchains „eHS“ (FPGA-basierte Power-Electronics-Toolbox) und „ ARTEMiS “ (fortschrittlicher elektromechanischer Echtzeit-Simulator) ermöglichen eine detaillierte Simulation auf Schalt-Ebene der Leistungselektronik und der Netzdynamik.
• Tests Modi: Unterstützt Echtzeit-Simulation, HIL, C-HIL, SIL und PHIL- Tests en in einer einzigen, einheitlichen Umgebung.
• Integration: Nahtlose Integration mit physischen Geräten, darunter Konverter von Imperix, Cinergia und TeknoCEA für Hybrid- Tests -Konfigurationen.

Die Ergebnisse

ENIT erzielte in verschiedenen Anwendungsfällen beeindruckende Forschungsergebnisse:

• Adaptive Wechselrichtersteuerung: Entwicklung einer adaptiven virtuellen Impedanzregelung zur Minderung von LCL-Filterresonanzen, zur Verbesserung der Netzqualität und zur Erhöhung der Systemstabilität.
• Digitaler Zwilling für Prosumer: Entwicklung eines SIL-basierten digitalen Zwillings zur Simulation eines PV-betriebenen Prosumer- microgrid, der eine schnelle Validierung von Regelungsstrategien ermöglicht.
• Spannungsstabilisierung mittels „Electric Spring“: Modellierung und Validierung von „Electric Spring“ (ES)-Systemen zur Stabilisierung der Spannung unter wechselnden Netzbedingungen zur Verbesserung des Nachfragemanagements.
• Co-Simulation eines EV-Ladegeräts: Simulation eines 3,7-kW-Bordladegeräts für Elektrofahrzeuge mit Leistungsfaktorkorrektur, um ein genaues transientes Verhalten bei variablen Lasten sicherzustellen.

Wichtige geförderte Forschungsprojekte:

• PV-NeTE: Eine auf PHIL basierende Plattform zur Erforschung neuer PV-Technologien
• IRoN: Forschung zur Integration von Dach-PV-Anlagen und deren Auswirkungen auf das Stromnetz
• N-TeQ: Entwicklung von Strategien zur „ microgrid “ für eine dynamische Netzqualität

Ausblick: ENIT plant, Imperix-20-kVA-Umrichter mit OP4512 für fortgeschrittene PHIL-Experimente sowie BESS- Tests , PQID- und PV-Emulatoren in Echtzeit in die Pla-NeTE-Plattform zu integrieren.

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