Home Notizie recenti Simulazione del ruolo degli inverter grid-forming nella futura rete elettrica

Simulazione del ruolo degli inverter grid-forming nella futura rete elettrica

73
0

L’immagine sopra mostra la portata geografica del WECC e di altre griglie regionali negli Stati Uniti. Credito: Stephanie King | Laboratorio nazionale del Pacifico nord-occidentale

Un team di ricerca del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ha recentemente sviluppato un nuovo modello di un importante dispositivo che agisce come una sorta di traduttore, consentendo alle fonti di energia rinnovabile come l’eolico e il solare di aggiungere meglio la loro energia alla rete elettrica. Il dispositivo, chiamato inverter grid-forming, svolge un ruolo fondamentale nella conversione dell’elettricità in corrente continua (CC) prodotta, ad esempio, in un parco solare, in elettricità in corrente alternata (CA), lo standard che proviene dalle prese di corrente, mentre mantenimento della stabilità delle reti elettriche.

Il modello ideato dagli ingegneri PNNL è progettato per consentire agli operatori di servizi pubblici di testare come aggiungere in sicurezza nuove fonti di alimentazione alla rete in modo da aumentare la resilienza e la stabilità del sistema di alimentazione. La specifica del modello è stata recentemente approvata dal Western Electricity Coordinating Council (WECC), una società senza scopo di lucro che assicura elettricità affidabile in 14 stati degli Stati Uniti occidentali, due province canadesi e la Baja settentrionale, in Messico. L’approvazione significa che il modello è disponibile per essere integrato negli strumenti di simulazione della rete disponibili in commercio utilizzati da migliaia di utilities in Nord America e in altre parti del mondo.

L’importanza degli inverter grid-forming per la rete del futuro

Una rete stabile significa che le persone hanno un’alimentazione affidabile e meno possibilità di subire un’interruzione. Poiché un numero maggiore di fonti di energia rinnovabile inizia a modificare il mix energetico dei sistemi di alimentazione, gli operatori del sistema elettrico sono alle prese con la comprensione di come gli inverter influenzano i comportamenti del sistema. Le risorse basate su inverter, come l’inverter che forma la rete, sono essenziali per le prestazioni della rete. In futuro, poiché l’energia rinnovabile diventerà una parte più ampia del mix energetico, la rete elettrica avrà bisogno di più inverter che formano la rete.

Il lavoro di modellazione degli inverter per la formazione della rete di PNNL ha un impatto reale nel settore dei servizi pubblici

Il lavoro di modellazione dell’inverter per la formazione della rete di PNNL è iniziato con lo sviluppo di microgrid, progettate per essere fonti di energia autosufficienti, generalmente per carichi critici di uso finale e comunità dislocate in remoto. Ricerche precedenti hanno dimostrato che è possibile far funzionare una microrete al 100% basata su inverter utilizzando inverter a griglia, che possono funzionare da soli senza fare affidamento sui tradizionali generatori di corrente sincroni. Supportato dall’Office of Electricity Microgrid Program del Dipartimento dell’Energia (DOE), PNNL ha guidato e partecipato a più progetti di modellazione di inverter per la formazione di reti per studi di microgrid.

Ma nell’ultimo anno, Wei Du, un ricercatore senior del PNNL, e il team hanno studiato come gli inverter che formano la rete influiscono sui sistemi di trasmissione e distribuzione su larga scala. I risultati della ricerca sulla microrete hanno suggerito che gli inverter che formano la rete possono garantire la stabilità del sistema per l’integrazione delle fonti di energia rinnovabile nelle future reti elettriche. Facendo seguito a questa ricerca precedente, il team ha sviluppato il modello generico di inverter a formazione di rete con controllo delle cadute per gli studi sui sistemi di trasmissione. Questo è il modello che è stato recentemente approvato dal WECC Modeling and Validation Subcommittee.

Song Wang, che presiede il WECC Modeling and Validation Subcommittee, ha dichiarato: “Gli inverter per la formazione di reti diventeranno sempre più importanti per i sistemi di alimentazione in futuro. I modelli di inverter esistenti nella libreria di modelli WECC sono tutti basati sulla rete e non possono rappresentano gli inverter grid-forming. Il nuovo modello sviluppato da PNNL consente al WECC di studiare come gli inverter grid-forming influiranno sulle reti elettriche a livello di trasmissione. I nostri studi preliminari di simulazione basati sul modello mostrano che gli inverter grid-forming possono influire sulla stabilità del sistema elettrico in un modo molto positivo. Riteniamo che il lavoro svolto da PNNL aiuterà notevolmente il settore dei servizi pubblici a comprendere meglio gli inverter per la formazione di reti e il loro potenziale impatto sui sistemi energetici”.

Le tecnologie di formazione della griglia attirano l’attenzione del DOE

La ricerca è nata all’interno del PNNL come parte di un programma di finanziamento interno ed è stata ulteriormente supportata dal DOE Solar Energy Technologies Office (SETO) e Wind Energy Technologies Office (WETO). Di recente, SETO e WETO hanno assegnato un consorzio UNIFI (Universal Interoperability for Grid-Forming Inverters) da 25 milioni di dollari per studiare ulteriormente le tecnologie di formazione della griglia. Il consorzio UNIFI è uno sforzo collaborativo significativo del mondo accademico, dei laboratori nazionali e dell’industria, guidato dal National Renewable Energy Laboratory, dall’Università di Washington e dall’Electric Power Research Institute. L’UNIFI è uno sforzo pluriennale per creare un ecosistema per gli inverter che formano la rete per rafforzare la rete e guidare la tecnologia oltre lo stato dell’arte. Wei funge da investigatore principale PNNL e leader tecnico per l’area di modellazione e simulazione di UNIFI. Wei lavorerà con il co-leader del PNNL, Yuan Liu, per far progredire ulteriormente le tecnologie di modellazione e simulazione di inverter per la formazione di reti attraverso la collaborazione con tutti i membri del consorzio. L’obiettivo è unificare i modelli di varie tecnologie di formazione della griglia e le loro diverse applicazioni nei sistemi energetici.

Henry Huang, un ricercatore del PNNL Laboratory e vicedirettore del settore responsabile del portafoglio di ricerca dell’elettronica di potenza e dell’integrazione rinnovabile, ha osservato: “Per raggiungere gli obiettivi nazionali di elettricità pulita ed economia decarbonizzata, la generazione rinnovabile basata su inverter sarà una parte essenziale del mix energetico futuro. Gli inverter cambieranno radicalmente la dinamica del sistema di alimentazione e quindi richiederanno nuovi approcci per modellare e simulare un tale sistema. Il successo di Wei nella modellazione di inverter per la formazione di reti è un sostanziale passo avanti verso la piena comprensione delle nuove dinamiche del sistema di alimentazione e del progettazione ottimale dei controller per una migliore rete futura.”


Articolo precedenteRicerca COVID-19 utilizzando organoidi bronchiali e applicazioni di scoperta di farmaci
Articolo successivoIl modello di laboratorio di danno renale acuto replica i meccanismi di base della malattia