现代能源系统要求我们的能源基础设施发生巨大变化，以应对去碳化带来的后果。首先，风能和太阳能等可再生能源的不稳定性导致了能源注入的间歇性，其次，旋转发电机的退役也带来了两大挑战。这两种情况结合在一起，可能会形成一场完美风暴，从而破坏能源系统的稳定，原因如下。只要存在以交流电为基础的电网，就必须将交流电频率稳定在预定值上，例如欧洲的 50 赫兹。频率波动始终是一个因素，例如由甩负荷和移位引起。旋转发电机由于其部件固有的质量惯性，可通过缓冲功能平滑频率波动来应对这一现象。牺牲这种平衡特性显然会使电网面临这种波动带来的危险。除了取消这种以质量惯性为基础的补偿机制外，能源输入向固有的不稳定能源的转移也会使这一问题急剧恶化。简而言之，我们面临着两个问题：更多的波动和更少的应对能力。 解决这一难题的一个可行办法是将能源部门耦合起来，以重新建立缓冲能力，尽管性质不同。我们的想法是将电力能源网与氢能源网结合起来，并使用氢作为缓冲元件。这种方法基于电能转化为气体（通过电解槽）和气体转化为电能（通过燃料电池）技术的无缝耦合。 然而，部门耦合的实现并不是一件简单的事情，需要一种涵盖电力电子、电化学和电能系统等科学领域的整体方法。此外，能源系统交叉所需的不同技术组件的运行还需要智能控制和通信。特别是对于非刚性能源系统，干扰会对系统行为产生很大影响。因此，协调、通信和负载配电 必须快速可靠。为此，我们建立了一个低压交流孤岛电网，由交流负载、电池串、模拟光伏（PV）串和燃料电池串组成，目前正在对其进行研究。直流（DC）源，即电池和光伏，通过 DC/DC 和 DC/AC 电力电子设备连接在交叉点上。在总体层次上，已实施了 OPAL 实时模拟器，该模拟器有三个用途： 1.集中控制：生成参考值并初始化序列、 2.监控设备：实时采集和显示 测量数据、 3.实时模拟：为模拟设备生成输入/输出参数。 通过 OPAL 初始化的自动启动序列（涉及所有组件）、包括瞬态市场活动在内的序列实施以及安全关机协议（同样涉及所有组件），可以简要地展示所有三点。 致谢：本研究是 CoupleIT! 项目的一部分，由德国联邦国防军数字化与技术研究中心 dtec.bw 资助。