Mendapatkan Hasil Nyata dengan IIC Microgrid Testbed

Industrial Internet Consortium (IIC) mendapatkan hasil nyata dari program testbednya. Proyek Microgrid Testbed, yang dipimpin bersama oleh RTI, menunjukkan kemampuan untuk memberi daya pada jaringan dengan 100% sumber energi terbarukan sedangkan jaringan saat ini tidak dapat melebihi 40%. Ini juga menunjukkan integrasi dengan aplikasi manajemen berbasis cloud yang membantu utilitas mengelola beberapa jaringan mikro.

Alasan Microgrid

Minat terhadap pembangkit listrik tenaga surya dan angin terus meningkat saat ini untuk mengurangi polusi, memastikan ketahanan terhadap bencana, dan menghemat uang. Tetapi sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik yang ada tidak dirancang untuk mengelola sejumlah besar sumber daya energi terdistribusi (DER) yang menghasilkan daya variabel seperti matahari dan angin. Sebuah array surya dapat kehilangan atau mendapatkan kembali daya dalam milidetik dengan awan yang bergerak cepat, atau angin bisa tiba-tiba turun sehingga sumber alternatif harus tersedia dan siap untuk mengambil beban segera. Diperlukan waktu hingga lima belas menit untuk memutar (atau menurunkan) pembangkit listrik terpusat seperlunya, dan bahkan lebih lama untuk pembangkit termal skala besar. Karena suplai selalu harus sesuai dengan permintaan untuk pengoperasian yang benar, tegangan atau frekuensi pada jaringan dapat turun dan menyebabkan kegagalan jaringan.

Microgrid mencakup area tertutup, biasanya dengan kombinasi DER, sistem penyimpanan energi, seperti baterai, dan beberapa kemampuan kontrol lokal yang memungkinkan microgrid untuk mengisolasi dirinya dari jaringan listrik utama dan berjalan secara mandiri. Oleh karena itu, mereka dapat merespons dengan cepat dan lokal terhadap hilangnya daya. Ini dapat memberikan tambahan waktu 15 hingga 30 menit bagi utilitas untuk meningkatkan generator tambahan dan mempertahankan daya.

Gambar 1. Contoh microgrid yang menggunakan komunikasi data dan kecerdasan tepi untuk mengotomatisasi pembangkit listrik lokal dan menyeimbangkan beban daya. Microgrid membantu mengintegrasikan sumber energi intermiten seperti matahari dan angin.

Selain itu, sumber daya terbarukan ini menghasilkan daya DC yang perlu diubah menjadi AC melalui inverter. Algoritme kontrol konvensional mengasumsikan ada sinyal tegangan dan frekuensi yang kuat untuk mereka ikuti pada saluran listrik AC utama. Konversi dari DC ke AC berfungsi dengan baik ketika sebagian besar daya berasal dari generator pemintalan tradisional seperti pembangkit listrik tenaga batu bara. Tetapi ketika sebagian besar daya berasal dari DER, algoritme kontrol berikut AC inverter gagal karena mereka mengejar sinyal daya dari satu sama lain. Akibatnya, DER menyebabkan ketidakstabilan jaringan ketika mereka membentuk lebih dari 20-40%, dari pembangkitan. Ini juga merupakan tantangan khusus untuk microgrid yang terisolasi (“berpulau”) – tanpa sesuatu seperti generator diesel untuk menghasilkan sinyal daya utama di microgrid, itu tidak stabil.

100% Energi Terbarukan

Utilitas memindahkan infrastruktur komunikasi milik mereka ke transportasi Ethernet dan Internet Protocol (IP) atau jaringan berbasis paket. Hal ini memungkinkan kami untuk menambahkan jaringan peka waktu (TSN), teknologi jaringan Ethernet real-time terbaru, di antara node inverter untuk menyediakan pengukuran fase, frekuensi, dan tegangan yang tersinkronisasi sub-milidetik. Alih-alih metode mengikuti sinyal AC tradisional, kami menggunakan komunikasi jaringan untuk berbagi pengukuran fase, frekuensi, dan nilai tegangan secara real-time. Ini memungkinkan kami membuat master sinkronisasi virtual dan mengatasi masalah sinkronisasi. Dengan ini, kami dapat mendemonstrasikan 100% sumber energi terbarukan dalam jaringan mikro yang stabil.

Integrasi Cloud dan Manajemen Multi-Microgrid

Tiga kemampuan utama untuk arsitektur microgrid dan DER yang kami usulkan adalah kontrol cerdas di tepi jaringan; komunikasi peer-to-peer, kinerja tinggi untuk otonomi lokal; dan manajemen berbasis cloud yang mengintegrasikan data dan analitik pihak ketiga. Kami menggunakan arsitektur berjenjang untuk mengintegrasikan edge, kontrol microgrid, dan databus real-time dengan manajemen, analitik, dan visualisasi berbasis cloud.

Gambar 2:Menyebarkan arsitektur berjenjang komunikasi dan kontrol untuk jaringan mikro dan manajemen jaringan distribusi.

Dengan aplikasi manajemen backend, kami mengumpulkan data tentang kondisi operasi grid, DER, dan beban. Kami kemudian menyempurnakannya dengan data pihak ketiga, seperti kondisi cuaca, dan melakukan analitik cerdas untuk memperkirakan pembangkit listrik. Kami juga berintegrasi dengan otoritas penyeimbang lokal untuk stabilitas jaringan dan berintegrasi dengan sistem back-end utilitas untuk memastikan visibilitas penuh dan kontrol pengoperasian jaringan. Dasbor terintegrasi menyediakan visualisasi front-end untuk operator distribusi, operator jaringan mikro, dan dalam beberapa kasus, pengguna akhir itu sendiri.

Gambar 3. Sistem Distribusi Antarmuka operator memberikan visibilitas penuh dan kontrol jaringan distribusi dengan DER, beban yang dapat dikontrol, dan beberapa jaringan mikro.

Sekarang setelah kami mendemonstrasikan 100% energi terbarukan dan kontrol multi-mikro di lab, langkah selanjutnya adalah bekerja dengan utilitas di lapangan. Nantikan pembaruan lainnya.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat buku putih IIC, “Mikrogrid yang Disinkronkan dan Siap-Bisnis”.