使用 IIC 微电网测试平台获得真实结果
工业互联网联盟 (IIC) 正在从其测试平台计划中获得实际结果。由 RTI 共同领导的微电网测试平台项目展示了为 100% 可再生能源的电网供电的能力，而当前的电网不能超过 40%。它还展示了与基于云的管理应用程序的集成，可帮助公用事业公司管理多个微电网。
微电网的原因
如今，人们对太阳能和风能发电的兴趣不断增加，以减少污染、确保抵御灾害并节省资金。但现有的输配电系统并非旨在管理大量产生太阳能和风能等可变功率的分布式能源 (DER)。太阳能电池板可能会因快速移动的云而在几毫秒内失去或恢复电力，或者风可能会突然下降，因此必须有备用电源并准备好立即接收负载。根据需要启动（或关闭）集中式发电厂可能需要长达 15 分钟的时间，对于大型火力发电厂则需要更长的时间。由于电源必须始终与需求匹配才能正常运行，因此电网上的电压或频率可能会下降并导致电网故障。
微电网覆盖一个封闭区域，通常与分布式能源、储能系统（如电池）和一些本地控制能力相结合，使微电网能够将自身与主电网隔离并自主运行。因此，它们可以在本地快速响应断电。这可以为公用事业公司提供额外的 15 到 30 分钟的时间来增加额外的发电机并维持电力。
图 1. 使用数据通信和边缘智能来自动化本地发电并平衡电力负载的微电网示例。微电网有助于整合太阳能和风能等间歇性能源。
此外，这些可再生资源产生的直流电需要通过逆变器转换为交流电。传统的控制算法假设有很强的电压和频率信号供它们在主交流电源线上跟随。当大部分电力来自传统的旋转发电机（如燃煤电厂）时，从直流电转换为交流电效果很好。但是，当大部分功率来自 DER 时，逆变器的交流跟随控制算法会在它们相互追逐功率信号时失败。因此，当 DER 占发电量的 20-40% 以上时，就会导致电网不稳定。这对于孤立的（“孤岛”）微电网来说也是一个特殊的挑战——没有像柴油发电机这样的东西来在微电网中产生主功率信号，它是不稳定的。
100% 可再生能源
公用事业公司正在将其专有通信基础设施转向以太网传输和互联网协议 (IP) 或基于数据包的网络。这使我们能够在逆变器节点之间添加时间敏感网络 (TSN)，即最新的实时以太网网络技术，以提供相位、频率和电压的亚毫秒级同步测量。我们使用网络通信来共享相位、频率和电压值的实时测量值，而不是传统的交流信号跟踪方法。这让我们可以创建一个虚拟同步主机并解决同步问题。有了这个，我们可以在稳定的微电网中展示 100% 的可再生能源。
云集成和多微电网管理
我们提出的微电网和分布式能源架构的三个关键能力是电网边缘的智能控制；用于本地自治的点对点高性能通信；以及集成第三方数据和分析的基于云的管理。我们使用分层架构将边缘、微电网控制及其实时数据总线与基于云的管理、分析和可视化相集成。
通过后端管理应用程序，我们收集有关电网、DER 和负载运行状况的数据。然后，我们使用第三方数据（例如天气状况）对其进行增强，并执行智能分析以估算发电量。我们还与当地平衡机构集成以确保电网稳定性，并与公用事业后端系统集成，以确保对电网运行的完全可见性和可控性。集成仪表板为配电运营商、微电网运营商以及某些情况下的最终用户本身提供前端可视化。
现在我们已经在实验室中展示了 100% 可再生能源和多微电网控制，下一步是与该领域的公用事业公司合作。请继续关注更多更新。
要了解更多信息，请查看 IIC 白皮书“同步和业务就绪微电网”。
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