Fortschrittliche Energiesysteme durch Vorteil und Innovation

Das Unternehmen

Das Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST ) ist eine führende Forschungseinrichtung, die Innovationen in den Bereichen digitale Transformation, ökologische Nachhaltigkeit und intelligente Energiesysteme vorantreibt.

Innerhalb von LIST entwickelt das Referat Intelligente saubere Energiesysteme (ICES) Vorteil, marktorientierte Technologien zur Gestaltung sauberer, Flexibel und intelligenter Energienetze. Ihr Ziel ist es, verschiedene Energieakteure, einschließlich Verbraucher, Erzeuger und Regulierungsbehörden, in ein transparentes, anpassungsfähiges und widerstandsfähiges Ökosystem zu integrieren.

Das ICES-Referat konzentriert sich auf mehrere strategische Bereiche, darunter Multi-Carrier-Energiesysteme, virtuelle Kraftwerke, robuste hybride Wechselstrom-/Gleichstromnetze, intelligente Mobilität und Null-Energie-Gebäude sowie Initiativen im Zusammenhang mit Vorschriften für eine grüne Wirtschaft, die neue, auf Nachhaltigkeitsprinzipien ausgerichtete Geschäftsmodelle fördern und Innovationen in der sich entwickelnden Energielandschaft Europas vorantreiben.

Die Herausforderungen

Der Übergang zu einem erneuerbaren, dezentralen Energiesystem bringt große Herausforderungen mit sich:

• Dekarbonisierung: Umstellung auf erneuerbare und kohlenstoffarme Energiequellen.
• Integration: Koordinierung von Strom-, Wärme-, Transport- und Speichernetzen.
• Digitalisierung: Gewährleistung von Echtzeittransparenz, Automatisierung und Kontrolle auf allen Systemebenen bei gleichzeitiger Nutzung von KI und Big Data zur Verbesserung von Prognosen, Beschleunigung der Entscheidungsfindung und Erhöhung der Systemflexibilität.
• Widerstandsfähigkeit: Aufrechterhaltung der Netzstabilität bei zunehmender Komplexität durch fortschrittliche Automatisierung und die Entwicklung lokaler, nutzergesteuerter Energiemärkte, die Innovation und Anpassungsfähigkeit fördern.

LIST benötigte eine fortschrittliche Echtzeit-Simulationsplattform zum Testen und Validieren von WAMPAC-Systemen (Wide Area Monitoring, Protection and Control), um die Zuverlässigkeit und Leistung des Netzes zu gewährleisten und gleichzeitig Innovationen für den Übergang zu klimaneutralen Energiesystemen zu ermöglichen.

Die OPAL-RT Lösung

LIST setzte den OPAL-RT Simulator OP4610XG und HYPERSIM ein, um eine Echtzeit-Weitbereichsüberwachungs-, Schutz- und Steuerungsplattform (WAMPAC) innerhalb seiner RT-HIL Anlage zu entwickeln.

Mithilfe von HYPERSIM hat das Team das luxemburgische 11-Bus-Übertragungsnetz modelliert, zu dem Anlagen von Erneuerbare Energien gehören, wie zum Beispiel:

• Eine 4-MW-PV-Anlage
• Ein 1-MW-Batterie-Energiespeichersystem (BESS)
• Eine 2-MW-Multi-Energie-Ladestation
• Dynamische Modelle von Windturbinen, Elektrolyseuren und Biogas-Kraftwerken

Die Plattform ermöglicht einen durchgängigen Datenfluss und Kontrolle. Die im gesamten simulierten Netz verteilten Phasor Measurement Units (PMUs) sammeln Echtzeitdaten, die synchronisiert und zur Analyse an einen Phasor Data Concentrator (PDC ) übertragen werden. Von dort aus werden fortschrittliche Steuerungsalgorithmen getestet und an Beckhoff-SPSen weitergeleitet, die Befehle an Schalter, Relais und Transformatoren senden, um die Netzstabilität und -leistung aufrechtzuerhalten.

Diese hardware(HIL) -Konfiguration spiegelt das reale Netzverhalten wider und ermöglicht es dem LIST, Regelkreise und Automatisierungsstrategien vor dem Einsatz im Feld sicher zu validieren. Das modulare, Skalierbar Design des Systems unterstützt verschiedene Netzgrößen und sich entwickelnde Energiekonfigurationen und gewährleistet Flexibilität für zukünftige Forschung.

Die präzise 1-PPS-Zeitsynchronisation stimmt jede Messung und jede Steuerungsaktion aufeinander ab und liefert hochpräzise, wiederholbare Ergebnisse sowohl für akademische als auch für industrielle Anwendungen.

Die WAMPAC-Plattform wurde im Rahmen des HORIZON EUROPE-Projekts i-STENTORE entwickelt, das sich auf die Optimierung von Energiespeichern und die Integration von Hybridsystemen konzentriert, um ein Flexibel, technologieunabhängiges europäisches Energienetz aufzubauen.

Die Ergebnisse

Mit den Echtzeit-Simulationswerkzeugen von OPAL-RT hat LIST eine robuste, Flexibel Umgebung für groß angelegte Grid-Forschung und Tests geschaffen.

Zu den Hauptergebnissen gehören:

1. Verbesserte Netzstabilität - Die Echtzeit-Überwachung ermöglicht eine schnelle Fehlererkennung und -reaktion und erhöht die Zuverlässigkeit.
2. Optimierte Netzleistung - Kontinuierliche Steuerung und Simulation reduzieren Leistungsverluste und verbessern die Systemeffizienz.
3. Genaue Fehlererkennung - Synchronisierte PMU-Daten in Kombination mit HYPERSIM ermöglichen eine präzise Isolierung von Anomalien.
4. Zuverlässige Automatisierung - Beckhoff SPSen führen validierte Steuerungsstrategien aus und minimieren so manuelle Eingriffe und menschliche Fehler.

Die Skalierbar und der modulare Aufbau der Plattform versetzen LIST in die Lage, seine Forschung zu erweitern und gewinnen zunehmend an Bedeutung für Technologien in den Bereichen intelligente Netze und Integration erneuerbarer Energien gewinnen zunehmend an Bedeutung .

Schlussfolgerung

Mit der Echtzeit-HIL-Technologie von OPAL-RT hat LIST eine hochmoderne Forschungs- und Validierungsplattform geschaffen, die die Lücke zwischen Simulation und Realität schließt.

Diese Zusammenarbeit unterstützt die Energiewende in Europa, indem sie sauberere, intelligentere und widerstandsfähigere Netze ermöglicht, Ebnet den Weg für die nächste Generation von nachhaltigen Energiesysteme.

Lesen Sie die ganze Geschichte