Faire progresser les systèmes Énergie grâce à la recherche et à l'innovation de pointe

L'entreprise

Le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) est un organisme de recherche de premier plan qui stimule l'innovation dans les domaines de la transformation numérique, de la durabilité environnementale et des systèmes Énergie intelligents.

Au sein du LIST, l'unité Intelligent Clean Énergie Systems (ICES) développe des technologies de pointe orientées vers le marché pour concevoir des réseaux Énergie propres, flexibles et intelligents. Son objectif est d'intégrer les différents acteurs de l'Énergie , y compris les consommateurs, les producteurs et les régulateurs, dans un écosystème transparent, adaptable et résilient.

L'unité ICES se concentre sur plusieurs domaines stratégiques, notamment les systèmes Énergie multi-porteurs, les centrales électriques virtuelles, les réseaux hybrides résilients CA/CC, la mobilité intelligente et les bâtiments à énergie Énergie , ainsi que les initiatives liées aux réglementations sur l'économie verte qui encouragent de nouveaux modèles d'entreprise alignés sur les principes de durabilité, stimulant l'innovation dans le paysage Énergie européen en évolution.

Les défis

La transition vers un système d'Énergie renouvelable et distribuée présente des défis majeurs :

• Décarbonisation: Passage à des sources d'Énergie renouvelables et à faible teneur en carbone.
• Intégration: Coordination des réseaux d'électricité, de chaleur, de transport et de stockage.
• La numérisation: Assurer la visibilité, l'automatisation et le contrôle en temps réel à tous les niveaux du système tout en tirant parti de l'IA et du big data pour améliorer les prévisions, accélérer la prise de décision et renforcer la flexibilité du système.
• Résilience: Maintenir la stabilité du réseau dans un contexte de complexité croissante grâce à une automatisation avancée et au développement de marchés locaux de Énergie axés sur l'utilisateur, qui encouragent l'innovation et l'adaptabilité.

Le LIST avait besoin d'une plateforme simulation avancée en temps réel pour tester et valider les systèmes de surveillance, de protection et de contrôle à grande échelle (WAMPAC), afin de garantir la fiabilité et les performances du réseau tout en favorisant l'innovation dans le cadre de la transition vers des systèmes Énergie neutres sur le plan climatique.

La solution OPAL-RT

Le LIST a déployé le simulateur OP4610XG d'OPAL-RT et HYPERSIM pour développer une plateforme surveillance, de protection et de contrôle en temps réel des zones étendues (WAMPAC) au sein de son installation RT-HIL.

En utilisant HYPERSIM, l'équipe a modélisé le réseau de transmission luxembourgeois à 11 bus, qui comprend des actifs d'Énergie renouvelable tels que :

• Une centrale photovoltaïque de 4 MW
• Un système de stockage d'Énergie par batterie (BESS) de 1 MW
• Une station de recharge Énergie de 2 MW
• Modèles dynamiques de turbines éoliennes, d'électrolyseurs et de centrales à biogaz

La plateforme permet un flux de données et un contrôle de bout en bout. Les unités de mesure de phase (PMU) déployées sur le réseau simulé collectent des données en temps réel, qui sont synchronisées et transmises à un concentrateur de données de phase (PDC) pour analyse. De là, des algorithmes de contrôle avancés sont testés et déployés sur des PLC Beckhoff, qui envoient des commandes aux interrupteurs, aux relais et aux transformateurs pour maintenir la stabilité et la performance du réseau.

Cette configuration de Simulation HIL (HIL) reflète le comportement du réseau dans le monde réel, ce qui permet au LIST de valider les boucles de contrôle et les stratégies d'automatisation en toute sécurité avant le déploiement sur le terrain. La conception modulaire et évolutive du système prend en charge diverses tailles de réseau et des configurations Énergie en constante évolution, ce qui garantit une certaine flexibilité pour les recherches futures.

La synchronisation temporelle précise à 1 PPS aligne chaque mesure et chaque action de contrôle, ce qui permet d'obtenir des résultats extrêmement précis et reproductibles pour les applications universitaires et industrielles.

La plateforme WAMPAC a été développée dans le cadre du projet HORIZON EUROPE i-STENTORE, axé sur l'optimisation du stockage de l'Énergie et l'intégration de systèmes hybrides pour construire un réseau européen d'Énergie flexible et agnostique sur le plan technologique.

Les résultats

Grâce aux outils de simulation en temps réel d'OPAL-RT, le LIST a créé un environnement robuste et flexible pour la recherche et les essais à grande échelle sur les réseaux.

Les principaux résultats sont les suivants :

1. Stabilité accrue du réseau - La surveillance en temps réel permet une détection et une réaction rapides en cas de défaillance, ce qui améliore la fiabilité.
2. Optimisation des performances du réseau - Le contrôle et la simulation en continu permettent de réduire les pertes de puissance et d'améliorer l'efficacité du système.
3. Détection précise des défauts - Les données PMU synchronisées combinées à HYPERSIM permettent d'isoler avec précision les anomalies.
4. automatisation fiable - Les automates Beckhoff exécutent des stratégies de contrôle validées, minimisant ainsi les interventions manuelles et les erreurs humaines.

La conception évolutive et modulaire de la plateformepermet au LIST d'étendre ses recherches et de s'adapter aux technologies émergentes dans le domaine des réseaux intelligents et de l'intégration des énergies renouvelables.

Conclusion

Grâce à la technologie HIL en temps réel d'OPAL-RT, le LIST a mis en place une plateforme recherche et de validation de pointe qui comble le fossé entre la simulation et la réalité.

Cette collaboration soutient la transition Énergie de l'Europe en permettant la mise en place de réseaux plus propres, plus intelligents et plus résistants, ouvrant ainsi la voie à la prochaine génération de systèmes électriques durables.

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