MATLAB e Simulink per le energie rinnovabili e l’accumulo di energia
Modellazione, analisi e progettazione di controlli per sistemi di energia rinnovabile
I sistemi di energia rinnovabile, come ad esempio i parchi eolici e solari, si stanno evolvendo rapidamente, contribuendo a una quota maggiore della generazione totale di elettricità. La variabilità della fornitura di energia elettrica da sistemi di energia rinnovabile e la necessità di bilanciare la generazione e la domanda implicano una certa complessità nella progettazione e nel test di sistemi di energia rinnovabile e di accumulo.
Gli ingegneri utilizzano MATLAB, Simulink e Simscape per modellare architetture di sistemi di energia rinnovabile, realizzare studi di integrazione a livello di rete e sviluppare controlli per sistemi di energia rinnovabile e di accumulo.
Simulink e Simscape Electrical forniscono una libreria di modelli di componenti e sistemi elettrici predefiniti e parametrizzati per sviluppare rapidamente architetture di sistemi di energia rinnovabile. Sarà possibile:
- Modellare fonti di energia rinnovabile, come turbine eoliche e impianti fotovoltaici
- Includere componenti di accumulo di energia come sistemi a idrogeno, supercondensatori e batterie nella progettazione
- Studiare la risposta dinamica e in stato stazionario del sistema di energia rinnovabile mediante simulazioni desktop
- Esplorare le configurazioni di sistema e individuare la progettazione più adatta per la generazione e l’accumulo
“Con Simulink ed Embedded Coder, possiamo mostrare ai nostri clienti e operatori di rete una simulazione che incorpori il codice effettivo che verrà eseguito nel nostro controller per impianti di energia. Questo è ciò che gli operatori di rete vogliono e offre a Vestas un vantaggio rispetto ai competitor che utilizzano ancora approcci convenzionali.”
Con Simscape Electrical è possibile integrare modelli di sistemi di energia rinnovabile con modelli di rete, per testare le strategie di gestione dell'energia rispetto alla rete e garantire la conformità ai diversi codici di rete. Sarà possibile:
- Definire scenari operativi in modo ripetibile su diverse architetture di sistema
- Modellare ed eseguire più scenari operativi in parallelo
- Riprodurre i dati di campo, ad esempio gli step test di tensione o gli eventi di rete, per confrontare il modello con le misure
- Modificare la fedeltà dei modelli di simulazione per valutare scenari su scale temporali da millisecondi ad anni
- Valutare le prestazioni di tensione e frequenza rispetto ai codici di rete, come IEEE 1547 e NERC PRC-024, ai fini dei controlli di conformità
Simulink e Simscape consentono di progettare strategie di controllo per la regolazione della tensione e della corrente, la stabilizzazione della frequenza e il Maximum Power Point Tracking (MPPT) e di testare i controlli per sistemi di energia rinnovabile e i relativi sistemi di accumulo.
- Simula la risposta di potenza attiva/reattiva e implementa meccanismi di protezione
- Analizza i problemi di qualità della potenza e mitiga le relative conseguenze mediante convertitori con bilanciamento di fase o filtri attivi
- Identifica gli errori di progettazione nelle prime fasi del processo con Simulink Design Verifier, crea casi di test per i controlli con Simulink Test e verifica la copertura dei test con Simulink Coverage
- Genera codice C ottimizzato e privo di difetti per il controller a partire da modelli Simulink
- Genera codice per l'impianto ed esegui test in tempo reale sull'algoritmo di controllo con test Hardware-In-the-Loop (HIL) in condizioni operative normali e di guasto
“La progettazione Model-Based ci consente di prototipare e testare una prima versione del nostro algoritmo molto più rapidamente di quanto sia possibile con i metodi tradizionali. In poche ore siamo in grado di creare un prototipo completamente funzionale che richiederebbe diversi giorni senza Simulink e la generazione di codice.”
Prova gli esempi
Ulteriori informazioni
- Accumulo di energia per un mondo alimentato da fonti rinnovabili – Newsletter
- Prodotti di terze parti: la progettazione Model-Based per i sistemi di energia rinnovabile – Articolo
- Sviluppo e test di algoritmi di controllo predittivo del modello per turbine eoliche per test sul campo – Caso Cliente
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Risorse e assistenza
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- Simulazione e ottimizzazione di sistemi energetici
- Previsione del carico
- Inverter collegato alla rete
- Algoritmo MPPT
- Correzione del fattore di potenza
- Simulazione di elettronica di potenza
- Simulazione Hardware-In-the-Loop (HIL)
- Simulazione in tempo reale
- Regolazione statica
