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承担网格现代化最艰巨的挑战

正如2003年的东北大停电和2011年的西南大停电所证明的那样,电网上看似孤立的小事件可能很快失控。这两起严重的电网故障总共导致5000多万人断电。在这两种情况下,电网运营商缺乏态势感知是级联效应的一个因素。

正是这些停电,以及最近极端天气事件造成的电网中断,导致美国能源部电力局(U.S. Department of Energy ‘s Office of Electricity)要求太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)的科学家和工程师开发新的工具,以更好地理解和预防连锁停电。他们与Bonneville Power Administration (BPA)、Electric Reliability Council of Texas (ERCOT)、Electric Power Research Institute (EPRI)、Siemens和GE等合作伙伴开发了动态应急分析工具。

DCAT以高分辨率的细节模拟和分析级联网格事件序列,无论它们是由极端天气事件、网络安全攻击还是操作错误造成的。它结合了稳态和动态操作的分析,以快速搜索和预测电网上的弱点,评估级联断电对各种电网资产的影响,并指导电网运营商更快地采取最适当的纠正措施。

德州的ERCOT利用DCAT的能力来提高电网在极端事件中的可靠性和弹性,DCAT获得了2018年R&D100奖,这是世界上最具创新性的技术突破之一。

为国家利益而工作

作为一个由美国能源部资助的国家实验室,PNNL推动科学发现,推动创新,提高能源弹性,增强国家安全。位于华盛顿Richland的PNNL为国家服务,与其他国家实验室和广泛的行业伙伴网络合作,以应对关键的、跨领域的电网现代化挑战。实现一个安全、灵活和有弹性的电网是太平洋西北国家实验室的确定目标之一。

太平洋国家实验室的研究驱动的创新和工作成果也提供给工业界。这通常意味着向公用事业和技术提供商提供开源软件解决方案或许可协议,以便他们能够从PNNL的工作中获取价值。

PNNL为独特的数据集和高性能计算资源提供托管支持,使高级建模和仿真工具能够支持创新的网格研究。PNNL还拥有一个独特的设施,作为新电网技术和创新的试验场。电力基础设施运营中心(EIOC)是PNNL在公用事业控制室环境中将来自电网的实时数据与先进的计算和分析相结合的地方。在公用事业、技术供应商和研究人员的投入下,EIOC成为研究、开发和测试技术以改进网格管理的独特资源和设施。对电网相关的研究、开发或培训感兴趣的公用事业、供应商、政府机构和大学都可以使用EIOC。

应对重大挑战的解决方案

这些产品创新、资源和设施满足了关键的实用需求,或使技术供应商能够填补其产品开发路线图中的漏洞,并加快其推向市场的时间。实用工具,例如,一个重要的障碍实现先进的分销管理系统的价值(adm)应用程序是缺乏标准化日益增长的生态系统之间的数据交换连接设备,创造价值的数据的应用程序,这些应用程序是否运行在云中,控制室或在网络的边缘。这种缺乏标准化的情况使得实用程序在其分发操作中添加新功能变得更加困难和昂贵。

在美国能源部电力办公室的赞助下,PNNL开发并最近发布了GridAPPS-D™,这是一个开源平台,用于加速便携式应用程序的开发,以支持高级分布式管理用例。为此,GridAPPS-D对这些设备和应用程序的数据模型、编程接口和数据交换进行了标准化。GridAPPS-D平台提供了测试工具和应用程序、健壮的模拟功能、参考体系结构和应用程序开发工具包,并且对GitHub上的行业用户是免费的。

在输电层面,PNNL通过其在北美能源弹性模型(NAERM)中的领导地位,专注于电网的弹性、可靠性和安全性;北美同步相位计划(NASPI)和高级网格建模程序(AGM)。这些项目都受益于美国能源部电力办公室的支持和其他国家实验室和行业利益相关者的广泛参与。

保护电网

太平洋西北国家实验室还在保护电网免受日益威胁的网络环境方面发挥关键作用,提供可在今天部署的网络安全解决方案,同时展望交易和分布式能源市场的需求。太平洋国家实验室的科学家和工程师正在为关键的能源基础设施和部署的操作技术开发和测试先进的网络保护。这些包括软件定义网络解决方案(SDN)和下一代“自动”网络安全解决方案,以快速检测和采取适当的防御行动,以应对不断演变和复杂的威胁。

在这类最大的区块链电网网络项目中,太平洋国家实验室最近与美国能源部和一个广泛的公用事业和工业合作伙伴合作,测试和演示区块链提高电力基础设施网络安全弹性的能力。在3月份,团队演示了项目的两个最初用例。第一个用例关注于保护分布管理和能源传输系统之间存储和交换的关键数据。第二个用例演示了区块链如何帮助改善关键能源交付系统的资产管理和供应链安全。,,

电网储能

美国能源部的电力办公室已将加快发展电网储能作为国家的优先任务,以实现电网的现代化,并获得广泛的经济和环境效益。因此,PNNL加快了在实际网格运行条件和用例场景下的网格级电池测试和验证的高级能力的发展。

在现实的电网运行条件下,电池技术退化的速度有多快?这些技术在长时间的网格级循环中表现如何?根据其属性、性能和预期的生命周期成本,哪种电池技术最适合特定的用例?这项技术有多安全?怎样才能让它更安全?这些都是PNNL在解决网格存储技术中所面临的主要挑战。

合作的力量

太平洋国家实验室还在电网现代化项目中发挥领导和协调作用,这些项目受益于多个国家实验室及其行业伙伴的合作。电网现代化实验室联盟(GMLC)包括13个国家实验室,它们在美国能源部资助的电网研究和开发项目中投入了2.5亿美元,另外还有8000万美元的新GMLC项目资金,预计将在未来三年内投入使用。这些GMLC项目跨越了一系列广泛的网格现代化领域,包括网格安全和弹性;建模和分析工具;系统操作及控制;传感和测量;以及提供网格服务的新一代设备和集成系统。

太平洋西北国家实验室正在不断寻找行业合作伙伴——无论是公用事业、系统运营商、技术供应商、监管机构、研究机构还是行业组织——以扩大其科学研究的基础,并确保实验室的工作适用于现实世界的电网挑战。GMLC最初的项目组合包括几十个与PNNL和其他国家实验室密切合作的公用事业、技术供应商和研究机构。

今年1月,太平洋西北国家实验室宣布与Avista达成一项新的协议,将与这家总部位于华盛顿州的公用事业公司在电网现代化前沿的几个领域展开合作。其中包括为高级分销管理系统应用程序开发一个测试平台;新电池和蓄热技术合作;应用交互式建筑控制来支持电网弹性和可靠性;开发算法和分析,以推动消费者在需求响应和能源效率方面的更多参与。

太平洋西北国家实验室和国家可再生能源实验室在科罗拉多州和田纳西州的橡树岭国家实验室,今年早些时候还宣布一项协议与西门子合作的各种技术集成创新与电网电力电子设备,包括智能逆变器的太阳能电池板、电池和电动汽车。,

国家电网实验室还与世界领先的研究型大学合作,推进科学技术前沿,支持电网现代化。例如,先进的电网研究所结合智能电网的人才和资源从华盛顿州立大学和用电,创造和实现部门电网仿真平台和数据架构,使先进的控制和操作复杂的电力系统的未来,同时也培养新一代人才计划和未来电网的运作。

关注未来

在为电网现代化挑战提供创新解决方案的同时,太平洋西北国家实验室也在展望未来,为取得突破性进展奠定科学基础,这些突破将定义21世纪的电网。太平洋国家实验室的科学家正与人工智能、机器学习和高性能百亿亿次计算合作,开发先进的工具、技术和系统方法,以提高电力系统和其他能源基础设施的实时可观测性、灵活性和安全运行。PNNL还在引领未来网格架构的发展,以识别新的范例和业务模型,从而为网格规划和操作提供更好的方法。

最终,在美国能源部的持续支持和与产业界的富有成效的伙伴关系的帮助下,这些进展将帮助我们实现我们广泛共享的目标,即显著提高美国电网的整体性能、弹性和安全性。

历史上的今天
十月
30
    哇哦~~~,历史上的今天没发表过文章哦
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