新技术！新能源可大规模接入电网

不久前，100% 可再生能源是为偏远社区保留的，可避免昂贵的能源进口。但是现在，美国的一些州正在达到非常高的可再生能源水平，地球上最大的城市地区正在瞄准 100% 的可再生能源运营，将他们的未来基于与储能相关的风能和太阳能的可变电力能源

在自己的校园内，国家可再生能源实验室 (NREL) 也展示了 100% 可再生能源运营，它从经验中得到的信息是，过渡到可再生能源是可以实现的。事实上，NREL 已经表明，相对简单的控制可以使电网以 100% 的风能、太阳能和储能运行，而无需专用的设备端到设备端的通信

“当校园断电时，我们没有能黑启动和管理所有微电网资产的微电网控制器，而且在这么短的时间内从头开始构建控制器是不切实际的，”NREL 研究员 Przemyslaw Koralewicz 说，他在 2020 年的一次停电期间帮助恢复了校园供电，“相反，我们开发了一种无通信方案，该方案利用了可再生资产的标准频率控制，并且可以在没有重大监督或定制的情况下方便地进行编程”

Koralewicz 和 Flatirons Campus的其他几位研究人员最初使用储能电池和太阳能阵列黑启动该站点，不久之后连接了风能，总发电量约为 2 MW，他们的控制方法因其简单性和可扩展性而独一无二：不是让中央控制器向太阳能和风能资产发出命令，而是对每个设备进行独立编程以产生一种自组织稳定性， 实际结果如下图所示

通过允许频率在 59.5 和 60.5 Hz 之间漂移，而不是像在典型电网中那样试图达到固定的 60 Hz，并通过调整设备的通用控制来实现基于电网频率的有功功率变化(称为下垂控制)， NREL 团队将微电网配置为自动响应任何变化，例如在动荡的天气条件下风能或太阳能发电量的巨大变化，或添加到系统中的新资产，如柴油发电机

“运行像这样的无通信系统有很多优势，”Koralewicz 解释说。“一方面，针对分布式资源的网络安全威胁实际上为零，因为设备之间的数据交换是不必要的。此外，该方法对设备来说是即插即用的，因此可以或多或少地无缝添加或删除可再生能源资产”

Flatirons Campus 电力系统得到修复，NREL 团队继续推进他们新发现的解决方案，他们询问该方法是否真的适用于更大的能源系统，具有多个电池存储系统和发电资源，以 100% 或接近 100% 的可再生能源运行，该团队在模拟系统上进行了演示，他们的方法在从 20% 到 300% 的可再生能源水平以及不同的电池容量操作场景中保持有效并保持稳定性

从某种意义上说，这种方法释放了电气系统中频率的灵活性，尽管传统发电将频率锁定在 60 Hz 左右的一个非常严格的窗口，但即将提出的电网提议建议使用稍微更宽的频率范围，这是由基于现代逆变器资源的能力提供的，美国能源部发起了一个名为“电网逆变器通用互操作性”(UNIFI) 的联盟，以推进此类战略，并开发数据和标准以支持高度可再生能源系统

除了控制方法的成功外，NREL 还表明，即使是简单的临时方法也可以在弹性事件期间提供可靠的可再生能源，对于致力于创纪录水平的可再生能源的社区来说，这是一个很好的迹象，表明过渡期间的某些方面不必太复杂，NREL 有能力帮助合作伙伴证明未来能源系统的解决方案