Elettrificazione

MATLAB e Simulink per le energie rinnovabili e l’accumulo di energia

Modellazione, analisi e progettazione di controlli per sistemi di energia rinnovabile

energie rinnovabili

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.

Parco eolico, parco solare e sistema di accumulo di energia

Sviluppo dell’architettura di parchi eolici e solari

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

“Una modellazione accurata è essenziale non solo per pianificare gli investimenti, ma anche per individuare le situazioni che possono causare un'interruzione. Gli strumenti MathWorks ci permettono di simulare sistemi di elettronica di potenza, meccanica e controllo in un unico ambiente: i nostri modelli rispondono esattamente allo stesso modo delle turbine presenti nel campo.”

Richard Gagnon, Hydro-Québec

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Realizzazione di studi di integrazione a livello di rete

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
Modello Simulink di un parco eolico verificato rispetto al codice di rete ai fini della conformità, con le caratteristiche di tensione e corrente sulla destra.

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Progettazione di sistemi di controllo per sistemi di energia rinnovabile e accumulo di energia

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.”

Adile Ajaja, EVLO

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