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新技術!新能源可大規模接入電網
來源:騰訊網 時間:2021-11-08 字體:[ ]

不久前,100% 可再生能源是為偏遠社區保留的,可避免昂貴的能源進口。但是現在,美國的一些州正在達到非常高的可再生能源水平,地球上最大的城市地區正在瞄準 100% 的可再生能源運營,將他們的未來基于與儲能相關的風能和太陽能的可變電力能源

在自己的校園內,國家可再生能源實驗室 (NREL) 也展示了 100% 可再生能源運營,它從經驗中得到的信息是,過渡到可再生能源是可以實現的。事實上,NREL 已經表明,相對簡單的控制可以使電網以 100% 的風能、太陽能和儲能運行,而無需專用的設備端到設備端的通信

“當校園斷電時,我們沒有能黑啟動和管理所有微電網資產的微電網控制器,而且在這么短的時間內從頭開始構建控制器是不切實際的,”NREL 研究員 Przemyslaw Koralewicz 說,他在 2020 年的一次停電期間幫助恢復了校園供電,“相反,我們開發了一種無通信方案,該方案利用了可再生資產的標準頻率控制,并且可以在沒有重大監督或定制的情況下方便地進行編程”

Koralewicz 和 Flatirons Campus的其他幾位研究人員最初使用儲能電池和太陽能陣列黑啟動該站點,不久之后連接了風能,總發電量約為 2 MW,他們的控制方法因其簡單性和可擴展性而獨一無二:不是讓中央控制器向太陽能和風能資產發出命令,而是對每個設備進行獨立編程以產生一種自組織穩定性, 實際結果如下圖所示

通過允許頻率在 59.5 和 60.5 Hz 之間漂移,而不是像在典型電網中那樣試圖達到固定的 60 Hz,并通過調整設備的通用控制來實現基于電網頻率的有功功率變化(稱為下垂控制), NREL 團隊將微電網配置為自動響應任何變化,例如在動蕩的天氣條件下風能或太陽能發電量的巨大變化,或添加到系統中的新資產,如柴油發電機

“運行像這樣的無通信系統有很多優勢,”Koralewicz 解釋說?!耙环矫?,針對分布式資源的網絡安全威脅實際上為零,因為設備之間的數據交換是不必要的。此外,該方法對設備來說是即插即用的,因此可以或多或少地無縫添加或刪除可再生能源資產”

Flatirons Campus 電力系統得到修復,NREL 團隊繼續推進他們新發現的解決方案,他們詢問該方法是否真的適用于更大的能源系統,具有多個電池存儲系統和發電資源,以 100% 或接近 100% 的可再生能源運行,該團隊在模擬系統上進行了演示,他們的方法在從 20% 到 300% 的可再生能源水平以及不同的電池容量操作場景中保持有效并保持穩定性

從某種意義上說,這種方法釋放了電氣系統中頻率的靈活性,盡管傳統發電將頻率鎖定在 60 Hz 左右的一個非常嚴格的窗口,但即將提出的電網提議建議使用稍微更寬的頻率范圍,這是由基于現代逆變器資源的能力提供的,美國能源部發起了一個名為“電網逆變器通用互操作性”(UNIFI) 的聯盟,以推進此類戰略,并開發數據和標準以支持高度可再生能源系統

除了控制方法的成功外,NREL 還表明,即使是簡單的臨時方法也可以在彈性事件期間提供可靠的可再生能源,對于致力于創紀錄水平的可再生能源的社區來說,這是一個很好的跡象,表明過渡期間的某些方面不必太復雜,NREL 有能力幫助合作伙伴證明未來能源系統的解決方案

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