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【技術文章】硬體迴路(Hardware-in-the-Loop)如何使微電網控制創新

2020.01.20

為達到增加電網的效率、彈性及減少碳足跡等願景,2028年以前微電網的總量與擴張將達到五倍以上。從大學、醫院、軍事基地、機場,到每一棟房子,微電網的範疇從基礎電力設備的大幅翻新涵蓋到新世代的綠能設計。我們相信我們正處在反向的哥白尼式革命(Copernican Revolution)之中,即電力將從電網中心分散至電網的各個角落。微電網之間可以互通有無並且可以支援主要的電力網路。電力公司既有的商業模式將受到挑戰,且被逼著尋找更多商業機會。

根據定義,一個微電網必須有能力孤島運轉並仰賴分散式能源(Distributed Energy Resources, DER)。如同六月份IEEE Power Electronics雜誌當中一篇極棒的專題論文,文中的交流電微電網控制與管理策略所述,涉及三個層級的階層式控制並不是一件容易的事。在微電網區域內的分散式能源階層,主要的控制在於對每一個分散式能源保持其電壓與頻率的穩定度和可靠度。第二層的控制通常與所謂的「微電網控制器」有關,用以調節整個微電網的電壓大小和相角差以確保電力品質和可靠度。

硬體迴路將被用來產生較乾淨的車輛和供應鏈,並提升硬體迴路的層級與再生能源與基礎建設串接。

第三層的控制涵蓋了與主要電網及其他微電網之間的電力輸入/輸出。第二與第三層的控制皆可以集中或分散式的方式實現,其中分散式控制的優點在於可重複地產生控制命令與其成本效益。雖然目前第三層的控制,主要根據電力能源市場需求,最佳化輸入輸出的經濟效益,其亦可改善更高層級電力系統的電力品質。這三層控制彼此仰賴數位通訊的連結,並作為微電網中重要的操作上、經濟上的準則。附帶一提,雖然交流電微電網目前使用上較為普遍,全部或部分使用直流電的微電網亦因其具備的相當優勢而獲得關注的眼光。
 

圖1 硬體迴路,一個將真實設備與軟體連結至模擬微電網的數位即時模擬器的測試方法,使其可如同實際連接般的作動 (圖源自OPAL-RT)

 

 
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硬體迴路(Hardware-in-the-Loop)如何使微電網控制創新
2020-01-20 14:54:00
2020-01-20 15:18:00
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