Stromnetze

Entwickeln und Testen von elektrischen Netzwerken und dezentraler Energieerzeugung

Da Angebot und Nachfrage von Energie schwanken, müssen Stromnetze hochgradig flexibel sein und über intelligente Energieverteilungs- und -speicherungssysteme verfügen, um den Energieverlust so gering wie möglich zu halten. Dafür sind Smart Grids erforderlich, die die Effizienz erhöhen, Ressourcen sparen, Emissionen reduzieren und zu jeder Zeit eine ausreichende und zuverlässige Energieversorgung sicherstellen.

Herausforderungen

Umweltfreundliche Energiekonzepte sehen erneuerbare Energie aus natürlichen Ressourcen als Hauptquelle vor. Dazu gehört Energie aus kleinen lokalen Produktionsstätten ebenso wie die Energiezufuhr aus Smart Houses, die in der Regel mit verschiedenen Installationen für erneuerbare Energien ausgestattet sind. Die Entwicklung von Stromnetzen, die mit diesen Variablen zurechtkommen, ist eine Herausforderung, da der Energieertrag bei erneuerbaren Energiesystemen in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen schwankt.

Deshalb wird eine neue Verteilungsinfrastruktur benötigt, um u. a. die folgenden Herausforderungen zu bewältigen:

  • Variable Erzeugung über den Tag
  • Integration von schwankender Energieerzeugung in bestehende Stromnetze
  • Energieerzeugung und -verbrauch in verschiedenen Regionen
  • Umwandlung von Gleichstrom (DC), der üblicherweise von Solar- und Windkraftanlagen erzeugt wird, in Wechselstrom (AC)

Daher können nur intelligente Steuerungen die Flexibilität gewährleisten, die moderne Stromnetze benötigen, um die folgenden Herausforderungen zu meistern:

  • Kombination aus zentraler und lokaler Energieerzeugung
  • Anschluss einer hohen Anzahl von dezentralen Energiequellen
  • Integration von Smart Houses, die gleichzeitig Energieverbraucher und -versorger sein können
  • Verlagerung von weniger zeitkritischen Aktionen in Zeiten mit hohem Energieertrag
  • Energiemanagement auf Basis von Echtzeitdaten

Neue Entwicklungen wie Leistungselektroniktransformatoren (Solid State Transformers), regelbare Ortsnetztransformatoren und stationäre Batterien können dabei helfen, eine stabile Energieversorgung sicherzustellen; Voraussetzung dafür ist aber, dass die Komponenten regelbar sind. Das heißt, dass die einzelnen Systemkomponenten für Stromerzeugung, Verbrauchssteuerung und Speicherung zu einem Kommunikationsnetzwerk gehören, das von einer zentralen Steuereinheit (SCADA-System) überwacht wird. Diese erfasst jede Veränderung im Gesamtsystem und reagiert entsprechend, indem sie Energieangebot und -verbrauch aufeinander einstellt.

dSPACE Lösung

dSPACE bietet eine breite Palette von Produkten für die Entwicklung und den Test von Smart-Grid-Reglern. Für die Entwicklung von leistungselektronischen Steuergeräten bieten wir maßgeschneiderte, einsatzbereite I/O-Bibliotheken für das Prototyping von Regelalgorithmen.

Unser dSPACE Portfolio bietet Ihnen umfassende Unterstützung für jeden erdenklichen Testfall, zum Beispiel für Hardware-in-the-Loop-Tests von Reglern oder für Echtzeitsimulationen mit SCALEXIO, um Mikronetze, intelligente Netze oder Vehicle-to-Grid (V2G)-Systeme vollumfänglich zu testen. Mit unseren Lösungen können Sie alle Teile des Stromnetzes Ihren Anforderungen entsprechend simulieren:

  • Um die Funktionalität von Steuerungen für intelligente Netze und erneuerbare Energiesysteme zu testen, können Sie unser EPSS Package in Kombination mit Simscape Electrical™ verwenden. Mit Hilfe des EPSS Packages können Sie Simscape-Electrical™-Modelle auf den dSPACE Echtzeitplattformen ausführen und so auf einfache Weise Modelle aus der Topologie heraus erstellen.
  • Um die Gesamtsimulation zu erweitern, können Sie zusätzliche virtuelle Komponenten über eine Restbussimulation einbinden.
  • Für alle diese Anwendungsfälle bieten wir sowohl das Testen auf Signal- als auch auf Leistungsebene an.
  • Für das Testen auf Leistungsebene können wir unsere Simulationsumgebung einfach um Netzemulatoren wie unsere elektrischen Prüfstände erweitern, womit sich die komplette Funktionalität bei voller Leistung testen lässt.

Egal ob Sie Regelalgorithmen für zentrale Steuereinheiten oder übergeordnete Überwachungs- und Steuerungssysteme (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) entwickeln, einsatzfertige Umgebungs-, Regler- oder Leistungselektronikmodelle benötigen oder Simulationen von Stromnetzen oder Leistungselektronik durchführen wollen – wir unterstützen Sie dabei, die optimale Lösung für Ihren Anwendungsfall zu finden.

Ausgewählte Anwendungsfälle

RCP-Systeme für mehrstufige Konverter

dSPACE RCP-Systeme ermöglichen die Entwicklung und Validierung von Regelungsfunktionen für mehrstufige Konverter.

HIL-Simulation von Energieversorgungssystemen

dSPACE HIL-Systeme zum Testen intelligenter Netze und dezentraler Energieerzeugung

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