Các nhà khoa học phát triển công nghệ để quản lý dòng điện hai chiều đến các tòa nhà thương mại

Các nhà khoa học phát triển công nghệ để quản lý dòng điện hai chiều đến các tòa nhà thương mại

    Các nhà khoa học phát triển công nghệ để quản lý dòng điện hai chiều đến các tòa nhà thương mại

    Từ trái qua, Michael Starke, Steven Campbell và Madhu Chinthavali của ORNL thảo luận về cấu hình của trung tâm điện tử công suất được trình diễn bằng phần cứng trong phòng thí nghiệm điện áp thấp tại GRID-C. Ảnh: Carlos Jones / ORNL, Cục Năng lượng Hoa Kỳ

    Scientists develop tech to manage two-way power flow to commercial buildings
    Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge gần đây đã trình diễn một công nghệ mới để kiểm soát tốt hơn cách dòng điện đến và đi từ các tòa nhà thương mại được trang bị năng lượng mặt trời, gió hoặc năng lượng tái tạo khác.

    Madhu Chinthavali của ORNL, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang tạo ra một mạng lưới điện của tương lai cho phép năng lượng tái tạo được triển khai theo cách hiệu quả nhất. "Với kiến ​​trúc giao diện lưới mới này, người vận hành có thể kiểm soát dòng năng lượng có ý nghĩa hơn nhiều, ngay cả khi việc phát điện được phân cấp."

    Năng lượng tái tạo là chìa khóa để giúp ngành điện Hoa Kỳ đạt được các mục tiêu khử cacbon quốc gia. Nhưng chúng cũng gây ra sự không chắc chắn cho lưới điện vì chúng có sẵn không đồng đều trên toàn quốc và phát điện không liên tục. Việc phát triển và điều phối các hệ thống điện tử công suất để kết hợp các nguồn lực này dễ dàng hơn là rất quan trọng để tạo ra một lưới điện linh hoạt hơn cho nguồn điện đáng tin cậy.

    Nhóm nghiên cứu của Chinthavali đã thiết kế một trung tâm điện tử nguồn AC / DC kết hợp để hoạt động như một người gác cổng giữa lưới điện lớn hơn và các hệ thống con bao gồm năng lượng tái tạo, máy phát điện và bộ lưu trữ pin. Công nghệ này được phát triển và thử nghiệm tại Trung tâm Triển khai và Tích hợp Lưới điện của Bộ Năng lượng, hay GRID-C, tại ORNL.

    GRID-C cung cấp một nền tảng duy nhất để xây dựng các hệ thống điện tử công suất, bắt đầu với thành phần nhỏ nhất, sau đó thử nghiệm và trình diễn các hệ thống đầy đủ kết hợp cả phần cứng và mô phỏng. Trong phòng thí nghiệm điện áp thấp, các dãy thùng chứa kim loại chứa các bộ chuyển đổi điện tử công suất do ORNL phát triển, các dây kéo dày hơn cổ tay và kết thúc bằng phích cắm rộng bằng một cái đĩa. Các bộ chuyển đổi này cung cấp các mức công suất khác nhau cho các nguồn cấp điện dựa trên các tình huống khác nhau. Chúng được ghép nối với các bộ mô phỏng công suất lớn ngang nhau có thể bắt chước năng lượng được cung cấp bởi một mảng năng lượng mặt trời hoặc một hệ thống pin. Màn hình cảm ứng lớn cho phép các kỹ sư sắp xếp lại hệ thống và điều chỉnh hoạt động của nó.

    Các kỹ sư ORNL đã thiết kế trung tâm điện tử công suất để điều khiển cách các bộ chuyển đổi tương tác với nhau và với lưới điện. Trình giả lập được thiết lập để bắt chước việc thu và tạo điện của mảng năng lượng mặt trời, pin lưu trữ, máy phát điện khẩn cấp và trung tâm dữ liệu quan trọng với nhu cầu điện cao. Trung tâm điện tử công suất được lập trình để tự quản lý dòng điện của tất cả các phụ tải điện này, giúp ngăn ngừa sự biến động của cung và cầu trên lưới điện rộng lớn hơn.

    Trung tâm điện tử công suất đóng vai trò là người quản lý trung gian giữa lưới điện lớn hơn và điện tử công suất địa phương. Michael Starke, kiến ​​trúc sư phần mềm chính của dự án cho biết: “Thay vì tiện ích nói chuyện với một triệu tài nguyên, công nghệ này giảm con số đó đi 10”. "Từ quan điểm của một công ty tiện ích, tất cả các thiết bị được quản lý bởi trung tâm điện tử công suất hoạt động như một hệ thống duy nhất."

    Đây là một lợi thế đối với các công ty điện lực khi kết hợp năng lượng phân tán và không liên tục từ năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và các nguồn tái tạo khác vào một lưới điện có tuổi đời hàng thế kỷ được thiết kế để đẩy dòng năng lượng ổn định ra khỏi các nhà máy điện tập trung.

    Starke cho biết các khái niệm tương tự đã được thử nghiệm bởi một số tiện ích, nhưng những cách tiếp cận này sử dụng các sản phẩm độc quyền của một nhà cung cấp theo cách quy định. Bởi vì ORNL đã xây dựng các bộ chuyển đổi điện tử công suất và nhiều thành phần, công nghệ kết quả là công khai có sẵn và có thể được tùy chỉnh để đạt được các mục tiêu cụ thể.

    Ví dụ, các thí nghiệm của nhóm Chinthavali đã cho thấy trung tâm điện tử công suất có thể ưu tiên cung cấp mức tiết kiệm chi phí nhất cho các hệ thống do khách hàng sở hữu hoặc cung cấp nguồn điện nhất quán cho các hệ thống tiện ích. Các nhà nghiên cứu ORNL đã chứng minh rằng các mục tiêu này có thể được tích hợp trực tiếp vào phần cứng và phần mềm, đồng thời họ cũng đã phát triển cơ sở hạ tầng điều khiển và truyền thông hỗ trợ.

    Chinthavali cho biết: “Nó bắt đầu với các hệ thống tự động hóa và tiền tự động hóa có thể dễ dàng mở rộng quy mô và triển khai nhanh chóng,” Chinthavali cho biết, đồng thời cho biết thêm rằng dự án đã dẫn đến ba đơn đăng ký bằng sáng chế. "Chúng tôi đang cố gắng chuẩn hóa các hệ thống để chúng có thể tương tác với nhau." Vượt ra ngoài mô hình hóa để trình diễn công nghệ trong phần cứng có dây là một cột mốc quan trọng chỉ có thể thực hiện được nhờ khả năng của ORNL trong GRID-C. “Đây là nơi duy nhất mà chúng tôi có thể phát triển cả phần mềm và phần cứng để chuẩn bị đầy đủ cho việc triển khai công nghệ này vào ngành công nghiệp,” Chinthavali nói.

    Một số ngành công nghiệp có thể nhận thấy lợi ích đáng kể. Công nghệ có thể được sử dụng bởi một người xây dựng hoặc chủ sở hữu tòa nhà để tiết kiệm tiền và năng lượng, hoặc nó có thể được cài đặt bởi một tiện ích để kiểm soát điện năng nâng cao và hệ thống điện 

    Các nhà khoa học phát triển công nghệ để quản lý dòng điện hai chiều đến các tòa nhà thương mại

    Từ trái qua, Michael Starke, Steven Campbell và Madhu Chinthavali của ORNL thảo luận về cấu hình của trung tâm điện tử công suất được trình diễn bằng phần cứng trong phòng thí nghiệm điện áp thấp tại GRID-C. Tín dụng: Carlos Jones / ORNL, Cục Năng lượng Hoa Kỳ
    Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge gần đây đã trình diễn một công nghệ mới để kiểm soát tốt hơn cách dòng điện đến và đi từ các tòa nhà thương mại được trang bị năng lượng mặt trời, gió hoặc năng lượng tái tạo khác.

    Madhu Chinthavali của ORNL, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang tạo ra một mạng lưới điện của tương lai cho phép năng lượng tái tạo được triển khai theo cách hiệu quả nhất. "Với kiến ​​trúc giao diện lưới mới này, người vận hành có thể kiểm soát dòng năng lượng có ý nghĩa hơn nhiều, ngay cả khi việc phát điện được phân cấp."

    Năng lượng tái tạo là chìa khóa để giúp ngành điện Hoa Kỳ đạt được các mục tiêu khử cacbon quốc gia. Nhưng chúng cũng gây ra sự không chắc chắn cho lưới điện vì chúng có sẵn không đồng đều trên toàn quốc và phát điện không liên tục. Việc phát triển và điều phối các hệ thống điện tử công suất để kết hợp các nguồn lực này dễ dàng hơn là rất quan trọng để tạo ra một lưới điện linh hoạt hơn cho nguồn điện đáng tin cậy.

    Nhóm nghiên cứu của Chinthavali đã thiết kế một trung tâm điện tử nguồn AC / DC kết hợp để hoạt động như một người gác cổng giữa lưới điện lớn hơn và các hệ thống con bao gồm năng lượng tái tạo, máy phát điện và bộ lưu trữ pin. Công nghệ này được phát triển và thử nghiệm tại Trung tâm Triển khai và Tích hợp Lưới điện của Bộ Năng lượng, hay GRID-C, tại ORNL.

    GRID-C cung cấp một nền tảng duy nhất để xây dựng các hệ thống điện tử công suất, bắt đầu với thành phần nhỏ nhất, sau đó thử nghiệm và trình diễn các hệ thống đầy đủ kết hợp cả phần cứng và mô phỏng. Trong phòng thí nghiệm điện áp thấp, các dãy thùng chứa kim loại chứa các bộ chuyển đổi điện tử công suất do ORNL phát triển, các dây kéo dày hơn cổ tay và kết thúc bằng phích cắm rộng bằng một cái đĩa. Các bộ chuyển đổi này cung cấp các mức công suất khác nhau cho các nguồn cấp điện dựa trên các tình huống khác nhau. Chúng được ghép nối với các bộ mô phỏng công suất lớn ngang nhau có thể bắt chước năng lượng được cung cấp bởi một mảng năng lượng mặt trời hoặc một hệ thống pin. Màn hình cảm ứng lớn cho phép các kỹ sư sắp xếp lại hệ thống và điều chỉnh hoạt động của nó.

    Các kỹ sư ORNL đã thiết kế trung tâm điện tử công suất để điều khiển cách các bộ chuyển đổi tương tác với nhau và với lưới điện. Trình giả lập được thiết lập để bắt chước việc thu và tạo điện của mảng năng lượng mặt trời, pin lưu trữ, máy phát điện khẩn cấp và trung tâm dữ liệu quan trọng với nhu cầu điện cao. Trung tâm điện tử công suất được lập trình để tự quản lý dòng điện của tất cả các phụ tải điện này, giúp ngăn ngừa sự biến động của cung và cầu trên lưới điện rộng lớn hơn.

    Trung tâm điện tử công suất đóng vai trò là người quản lý trung gian giữa lưới điện lớn hơn và điện tử công suất địa phương. Michael Starke, kiến ​​trúc sư phần mềm chính của dự án cho biết: “Thay vì tiện ích nói chuyện với một triệu tài nguyên, công nghệ này giảm con số đó đi 10”. "Từ quan điểm của một công ty tiện ích, tất cả các thiết bị được quản lý bởi trung tâm điện tử công suất hoạt động như một hệ thống duy nhất."

    Đây là một lợi thế đối với các công ty điện lực khi kết hợp năng lượng phân tán và không liên tục từ năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và các nguồn tái tạo khác vào một lưới điện có tuổi đời hàng thế kỷ được thiết kế để đẩy dòng năng lượng ổn định ra khỏi các nhà máy điện tập trung.

    Starke cho biết các khái niệm tương tự đã được thử nghiệm bởi một số tiện ích, nhưng những cách tiếp cận này sử dụng các sản phẩm độc quyền của một nhà cung cấp theo cách quy định. Bởi vì ORNL đã xây dựng các bộ chuyển đổi điện tử công suất và nhiều thành phần, công nghệ kết quả là công khai có sẵn và có thể được tùy chỉnh để đạt được các mục tiêu cụ thể.

    Ví dụ, các thí nghiệm của nhóm Chinthavali đã cho thấy trung tâm điện tử công suất có thể ưu tiên cung cấp mức tiết kiệm chi phí nhất cho các hệ thống do khách hàng sở hữu hoặc cung cấp nguồn điện nhất quán cho các hệ thống tiện ích. Các nhà nghiên cứu ORNL đã chứng minh rằng các mục tiêu này có thể được tích hợp trực tiếp vào phần cứng và phần mềm, đồng thời họ cũng đã phát triển cơ sở hạ tầng điều khiển và truyền thông hỗ trợ.

    Chinthavali cho biết: “Nó bắt đầu với các hệ thống tự động hóa và tiền tự động hóa có thể dễ dàng mở rộng quy mô và triển khai nhanh chóng,” Chinthavali cho biết, đồng thời cho biết thêm rằng dự án đã dẫn đến ba đơn đăng ký bằng sáng chế. "Chúng tôi đang cố gắng chuẩn hóa các hệ thống để chúng có thể tương tác với nhau." Vượt ra ngoài mô hình hóa để trình diễn công nghệ trong phần cứng có dây là một cột mốc quan trọng chỉ có thể thực hiện được nhờ khả năng của ORNL trong GRID-C. “Đây là nơi duy nhất mà chúng tôi có thể phát triển cả phần mềm và phần cứng để chuẩn bị đầy đủ cho việc triển khai công nghệ này vào ngành công nghiệp,” Chinthavali nói.

    Một số ngành công nghiệp có thể nhận thấy lợi ích đáng kể. Công nghệ có thể được sử dụng bởi một người xây dựng hoặc chủ sở hữu tòa nhà để tiết kiệm tiền và năng lượng, hoặc nó có thể được cài đặt bởi một tiện ích để kiểm soát điện năng nâng cao và hệ thống điện 

    Các nhà khoa học phát triển công nghệ để quản lý dòng điện hai chiều đến các tòa nhà thương mại

    Từ trái qua, Michael Starke, Steven Campbell và Madhu Chinthavali của ORNL thảo luận về cấu hình của trung tâm điện tử công suất được trình diễn bằng phần cứng trong phòng thí nghiệm điện áp thấp tại GRID-C. Tín dụng: Carlos Jones / ORNL, Cục Năng lượng Hoa Kỳ
    Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge gần đây đã trình diễn một công nghệ mới để kiểm soát tốt hơn cách dòng điện đến và đi từ các tòa nhà thương mại được trang bị năng lượng mặt trời, gió hoặc năng lượng tái tạo khác.

    Madhu Chinthavali của ORNL, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang tạo ra một mạng lưới điện của tương lai cho phép năng lượng tái tạo được triển khai theo cách hiệu quả nhất. "Với kiến ​​trúc giao diện lưới mới này, người vận hành có thể kiểm soát dòng năng lượng có ý nghĩa hơn nhiều, ngay cả khi việc phát điện được phân cấp."

    Năng lượng tái tạo là chìa khóa để giúp ngành điện Hoa Kỳ đạt được các mục tiêu khử cacbon quốc gia. Nhưng chúng cũng gây ra sự không chắc chắn cho lưới điện vì chúng có sẵn không đồng đều trên toàn quốc và phát điện không liên tục. Việc phát triển và điều phối các hệ thống điện tử công suất để kết hợp các nguồn lực này dễ dàng hơn là rất quan trọng để tạo ra một lưới điện linh hoạt hơn cho nguồn điện đáng tin cậy.

    Nhóm nghiên cứu của Chinthavali đã thiết kế một trung tâm điện tử nguồn AC / DC kết hợp để hoạt động như một người gác cổng giữa lưới điện lớn hơn và các hệ thống con bao gồm năng lượng tái tạo, máy phát điện và bộ lưu trữ pin. Công nghệ này được phát triển và thử nghiệm tại Trung tâm Triển khai và Tích hợp Lưới điện của Bộ Năng lượng, hay GRID-C, tại ORNL.

    GRID-C cung cấp một nền tảng duy nhất để xây dựng các hệ thống điện tử công suất, bắt đầu với thành phần nhỏ nhất, sau đó thử nghiệm và trình diễn các hệ thống đầy đủ kết hợp cả phần cứng và mô phỏng. Trong phòng thí nghiệm điện áp thấp, các dãy thùng chứa kim loại chứa các bộ chuyển đổi điện tử công suất do ORNL phát triển, các dây kéo dày hơn cổ tay và kết thúc bằng phích cắm rộng bằng một cái đĩa. Các bộ chuyển đổi này cung cấp các mức công suất khác nhau cho các nguồn cấp điện dựa trên các tình huống khác nhau. Chúng được ghép nối với các bộ mô phỏng công suất lớn ngang nhau có thể bắt chước năng lượng được cung cấp bởi một mảng năng lượng mặt trời hoặc một hệ thống pin. Màn hình cảm ứng lớn cho phép các kỹ sư sắp xếp lại hệ thống và điều chỉnh hoạt động của nó.

    Các kỹ sư ORNL đã thiết kế trung tâm điện tử công suất để điều khiển cách các bộ chuyển đổi tương tác với nhau và với lưới điện. Trình giả lập được thiết lập để bắt chước việc thu và tạo điện của mảng năng lượng mặt trời, pin lưu trữ, máy phát điện khẩn cấp và trung tâm dữ liệu quan trọng với nhu cầu điện cao. Trung tâm điện tử công suất được lập trình để tự quản lý dòng điện của tất cả các phụ tải điện này, giúp ngăn ngừa sự biến động của cung và cầu trên lưới điện rộng lớn hơn.

    Trung tâm điện tử công suất đóng vai trò là người quản lý trung gian giữa lưới điện lớn hơn và điện tử công suất địa phương. Michael Starke, kiến ​​trúc sư phần mềm chính của dự án cho biết: “Thay vì tiện ích nói chuyện với một triệu tài nguyên, công nghệ này giảm con số đó đi 10”. "Từ quan điểm của một công ty tiện ích, tất cả các thiết bị được quản lý bởi trung tâm điện tử công suất hoạt động như một hệ thống duy nhất."

    Đây là một lợi thế đối với các công ty điện lực khi kết hợp năng lượng phân tán và không liên tục từ năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và các nguồn tái tạo khác vào một lưới điện có tuổi đời hàng thế kỷ được thiết kế để đẩy dòng năng lượng ổn định ra khỏi các nhà máy điện tập trung.

    Starke cho biết các khái niệm tương tự đã được thử nghiệm bởi một số tiện ích, nhưng những cách tiếp cận này sử dụng các sản phẩm độc quyền của một nhà cung cấp theo cách quy định. Bởi vì ORNL đã xây dựng các bộ chuyển đổi điện tử công suất và nhiều thành phần, công nghệ kết quả là công khai có sẵn và có thể được tùy chỉnh để đạt được các mục tiêu cụ thể.

    Ví dụ, các thí nghiệm của nhóm Chinthavali đã cho thấy trung tâm điện tử công suất có thể ưu tiên cung cấp mức tiết kiệm chi phí nhất cho các hệ thống do khách hàng sở hữu hoặc cung cấp nguồn điện nhất quán cho các hệ thống tiện ích. Các nhà nghiên cứu ORNL đã chứng minh rằng các mục tiêu này có thể được tích hợp trực tiếp vào phần cứng và phần mềm, đồng thời họ cũng đã phát triển cơ sở hạ tầng điều khiển và truyền thông hỗ trợ.

    Chinthavali cho biết: “Nó bắt đầu với các hệ thống tự động hóa và tiền tự động hóa có thể dễ dàng mở rộng quy mô và triển khai nhanh chóng,” Chinthavali cho biết, đồng thời cho biết thêm rằng dự án đã dẫn đến ba đơn đăng ký bằng sáng chế. "Chúng tôi đang cố gắng chuẩn hóa các hệ thống để chúng có thể tương tác với nhau." Vượt ra ngoài mô hình hóa để trình diễn công nghệ trong phần cứng có dây là một cột mốc quan trọng chỉ có thể thực hiện được nhờ khả năng của ORNL trong GRID-C. “Đây là nơi duy nhất mà chúng tôi có thể phát triển cả phần mềm và phần cứng để chuẩn bị đầy đủ cho việc triển khai công nghệ này vào ngành công nghiệp,” Chinthavali nói.

    Một số ngành công nghiệp có thể nhận thấy lợi ích đáng kể. Công nghệ có thể được sử dụng bởi một người xây dựng hoặc chủ sở hữu tòa nhà để tiết kiệm tiền và năng lượng, hoặc nó có thể được cài đặt bởi một tiện ích để kiểm soát điện năng nâng cao và hệ thống điện 

    thần thánh. Nhóm đang chuyển sang bước tiếp theo trong nghiên cứu: thay thế các bộ chuyển đổi thương mại, công suất cao hơn được bảo mật trực tiếp từ ngành công nghiệp. Điều này sẽ chứng minh rằng trung tâm điện tử công suất có thể quản lý megawatt điện do các công ty điện lực sử dụng các linh kiện từ các nhà cung cấp thương mại.

    Nhóm ORNL đã phát triển trung tâm điện tử công suất bao gồm Steven Campbell, kiến ​​trúc sư chính về tích hợp hệ thống; Ben Dean, nhà phát triển giao diện truyền thông; Jonathan Harter, chuyên gia hệ thống phần cứng; và Rafal Wojda, chuyên gia hệ thống từ trường.

    Starke cho biết: “Hiện chúng tôi đang nghiên cứu cách mở rộng các trung tâm điện tử công suất này từ quy mô nhỏ lên hàng nghìn chiếc cùng hoạt động, phối hợp để cung cấp năng lượng khi cần thiết từ mọi góc độ khác nhau và các nguồn khác nhau,” Starke nói. "Chúng tôi đang cố gắng chứng minh rằng trung tâm điện tử công suất gần như có thể hoạt động giống như một cục pin, đẩy năng lượng vào và ra dưới sự kiểm soát của chúng tôi. Điều đó cung cấp tất cả các loại linh hoạt cho lưới điện mà trước đây không có."

    Trung tâm điện tử công suất là một ví dụ về loại công nghệ được phát triển trong GRID-C có thể được triển khai với một nhóm đối tác tiềm năng. ORNL đã tổ chức một cuộc họp quan tâm hôm nay với các bên liên quan từ các ngành công nghiệp, tiện ích và các cơ quan nghiên cứu để thảo luận về những thách thức và chiến lược điện tử công suất. Các đại biểu đã thảo luận về một khuôn khổ khả thi cho một tổ chức để tăng tốc phát triển và triển khai các hệ thống điện tử công suất để quản lý lưới điện trong tương lai.

    Zalo
    Hotline