Planowanie sieci wysokiego napięcia prądu stałego z myślą o przyszłości neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla
Dążenie Europy do przestawienia się z paliw kopalnych na odnawialne źródła energii spowoduje znaczące zmiany w sieciach przesyłowych. Finansowany przez UE projekt HVDC-WISE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) poświęcony jest pracom nad niezawodnymi i odpornymi konfiguracjami sieci wysokiego napięcia prądu stałego (HVDC), które pomogą przyspieszyć wdrażanie odnawialnych źródeł energii na całym kontynencie i położyć podwaliny pod przyszły zintegrowany europejski system przesyłowy. Powszechnie wykorzystywane do przesyłu energii na duże odległości systemy sieciowe HVDC są kluczowymi czynnikami umożliwiającymi stworzenie neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla systemu energetycznego. Wymagają one mniejszej liczby przewodów i generują mniejsze straty mocy niż porównywalne linie prądu przemiennego, dzięki czemu efektywniej przesyłają energię na duże dystanse. Umożliwiają także dostarczanie energii odnawialnej do niektórych trudnych do elektryfikacji sektorów. Te i inne cechy sprawiają, że jest to najlepsza technologia do zarządzania transformacją energetyczną w Europie.
Poprawa sprawności i dokładności
Jednym z osiągnięć projektu HVDC-WISE w modelowaniu urządzeń HVDC jest zastosowanie interfejsu Functional Mock-up Interface (FMI), otwartego standardu umożliwiającego wymianę dynamicznych modeli symulacyjnych między różnymi narzędziami w ustandaryzowanym formacie. W dobie coraz bardziej złożonych systemów energetycznych modele matematyczne i narzędzia symulacyjne natrafiają na pewne ograniczenia. Często można je zastosować tylko do określonych podsystemów w połączonych sieciach, zazwyczaj są niekompatybilne z innymi narzędziami i mają ograniczenia dotyczące własności intelektualnej, co utrudnia badania i postępy w dziedzinie energoelektroniki i systemów przesyłowych. Wdrożenie FMI przez HVDC-WISE pomaga rozwiązać te problemy poprzez usprawnienie procesu wymiany modeli oraz poprawę sprawności i dokładności symulacji systemu elektroenergetycznego. Inżynier elektryk Florent Morel z francuskiego SuperGrid Institute, koordynatora projektu, pisze w artykule w serwisie „EE Times Europe”(odnośnik otworzy się w nowym oknie): „Obsługiwany przez ponad 200 narzędzi – w tym branżowych liderów, takich jak dSPACE, MATLAB/Simulink, DIgsilent PowerFactory i OpenModelica – FMI umożliwia płynną interoperacyjność przy jednoczesnej ochronie zastrzeżonej wiedzy. Podejście black-box umożliwia udostępnianie modeli bez ujawniania wrażliwych danych, co pozwala uniknąć konfliktu między bezpieczeństwem własności intelektualnej a innowacjami opartymi na współpracy. Poprzez standaryzację wymiany modeli FMI pozwala wyeliminować zbędne wysiłki związane z rozwojem i wypełnić luki w kompatybilności między narzędziami (np. MATLAB/Simulink i DIgsilent PowerFactory). Przyspiesza to badania symulacyjne, umożliwiając inżynierom łączenie przetestowanych modeli z różnych platform w spójne systemy, nawet w przypadku dużych, heterogenicznych sieci energetycznych”.
Wykorzystanie fazorów dynamicznych
Innym innowacyjnym podejściem zastosowanym w projekcie HVDC-WISE jest wykorzystanie metody fazorów dynamicznych do dokładniejszego i bardziej efektywnego modelowania interakcji między częściami zmienno- i stałoprądowymi sieci. Tradycyjne symulacje metodą średniej kwadratowej (RMS) i elektromagnetycznych stanów przejściowych (EMT) mają pewne ograniczenia, jeśli chodzi o modelowanie przekształtników energoelektronicznych, takich jak te stosowane w sieciach HVDC. Symulacje RMS są często zbyt uproszczone, a symulacje EMT wymagają bardzo małych odstępów czasowych i zbyt dużych nakładów obliczeniowych. „Modelowanie metodą fazorów dynamicznych oferuje rozwiązanie pośrednie”, stwierdza Morel. „Po pierwsze, zwiększony odstęp czasowy w domenie modelowania metodą fazorów dynamicznych ma mniejszy wpływ na dokładność symulacji niż EMT (...) Po drugie, modelowanie metodą fazorów dynamicznych umożliwia odwzorowanie dynamiki sieci elektrycznej, która nie jest dostępna w symulacjach RMS”. Nowe podejścia do modelowania i symulacji opracowane w ramach projektu HVDC-WISE (HVDC-based grid architectures for reliable and resilient WIdeSprEad hybrid AC/DC transmission systems) opisano w raporcie zatytułowanym „Technology modelling”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Postępy w dziedzinie architektury sieci HVDC pomogą Europie w dalszym przejściu na zrównoważoną energię. Więcej informacji: strona projektu HVDC-WISE(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
