通过尖端研究和创新推动能源系统的发展

公司

卢森堡科学技术研究所（LIST）是一家领先的研究机构，致力于推动数字化转型、环境可持续性和智能能源系统方面的创新。

在 LIST 内，智能清洁能源系统 (ICES)部门开发以市场为导向的尖端技术，以设计清洁、灵活和智能的能源网络。他们的目标是将消费者、生产商和监管机构等不同的能源参与者整合到一个透明、适应性强、弹性大的生态系统中。

ICES 部门专注于多个战略领域，包括多载波能源系统、虚拟电厂、弹性交直流混合网络、智能交通和零能耗建筑，以及与绿色经济法规相关的倡议，这些倡议鼓励符合可持续发展原则的新商业模式，推动整个欧洲不断发展的能源领域的创新。

挑战

向可再生分布式能源系统过渡带来了重大挑战：

• 去碳化：转向可再生能源和低碳能源。
• 一体化：协调电力、热力、运输和存储网络。
• 数字化：确保所有系统层面的实时可视性、自动化和控制，同时利用人工智能和大数据来改进预测、加速决策并提高系统灵活性。
• 恢复能力：通过先进的自动化技术，以及鼓励创新和适应性的本地用户驱动型能源市场的发展，在日益复杂的情况下保持电网稳定。

LIST 需要一个先进的实时仿真 平台来测试和验证广域监测、保护和控制 (WAMPAC) 系统，以确保电网的可靠性和性能，同时在向气候中和能源系统过渡的过程中实现创新。

OPAL-RT 解决方案

LIST 部署了 OPAL-RT 的 OP4610XG 仿真器和HYPERSIM ，在其 RT-HIL 设施内开发实时广域监测、保护和控制 (WAMPAC) 平台。

团队利用HYPERSIM 对卢森堡的 11 个总线输电网络进行了建模，其中包括可再生能源资产，如：............：

• 4 兆瓦光伏电站
• 1 兆瓦电池储能系统 (BESS)
• 2 兆瓦多能源充电站
• 风力涡轮机、电解槽和沼气发电厂的动态模型

该平台可实现端到端的数据流和控制。部署在模拟电网中的相量测量单元（PMU）收集实时数据，并同步传输到相量数据集中器（PDC）进行分析。先进的控制算法经过测试后部署到Beckhoff PLC 上，PLC 会向开关、继电器和变压器发送指令，以保持电网的稳定性和性能。

这种硬件在环（HIL）配置反映了真实世界的电网行为，使 LIST 能够在现场部署之前安全地验证控制回路和自动化策略。该系统的模块化可扩展设计支持不同的电网规模和不断变化的能源配置，确保了未来研究的灵活性。

精确的 1 PPS 时间同步使每个测量和控制动作保持一致，为学术和工业应用提供高精度、可重复的结果。

WAMPAC 平台是作为HORIZON EUROPE 项目 i-STENTORE 的一部分而开发的，该项目的重点是优化储能和整合混合系统，以建立一个灵活的、技术统一的欧洲能源网络。

成果

借助 OPAL-RT 的实时仿真 工具，LIST 为大规模网格研究和测试提供了一个强大、灵活的环境。

主要成果包括：

1. 增强电网稳定性- 实时监控可实现快速故障检测和响应，提高可靠性。
2. 优化电网性能--持续控制和仿真 降低电能损耗，提高系统效率。
3. 精确的故障检测- 将同步 PMU 数据与HYPERSIM 结合使用，可精确隔离异常现象。
4. 可靠的自动化- Beckhoff PLC 执行经过验证的控制策略，最大限度地减少人工干预和人为错误。

该平台的可扩展性和模块化设计使 LIST 能够扩展其研究，并适应智能电网和可再生能源集成方面的新兴技术。

结论

通过 OPAL-RT 的实时 HIL 技术，LIST 建立了最先进的研究和验证平台，在仿真 与现实之间架起了一座桥梁。

这项合作支持欧洲的能源转型，实现更清洁、更智能、更具弹性的电网，为下一代可持续电力系统铺平道路。

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