Σε δίκτυα που κυριαρχούνται ολοένα και περισσότερο από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η τεχνολογία grid-forming αναδεικνύεται σε κρίσιμο εργαλείο για τη διατήρηση της σταθερότητας και τη διασφάλιση της αξιόπιστης λειτουργίας του συστήματος ισχύος. Σε αυτή τη συνέντευξη με το ESS News, ο Rui Sun, Αναπληρωτής Γενικός Διευθυντής του Κέντρου Τεχνολογίας Δικτύου της Sungrow, εξηγεί πώς λειτουργεί το grid-forming, γιατί έχει σημασία και πού η τεχνολογία αποδεικνύει ήδη την αξία της. Αναλύει τις τεχνικές προκλήσεις, τα ρυθμιστικά κενά και γιατί το grid-forming θα μπορούσε σύντομα να γίνει το νέο βιομηχανικό πρότυπο.

Ένας από τους λόγους που ξεκινήσαμε αυτή τη συζήτηση ήταν η εργασία που δημοσίευσε η Sungrow σχετικά με την τεχνολογία grid-forming. Θα μπορούσατε να μας εξηγήσετε γιατί τη δημοσιεύσατε και τι καλύπτει;

Βεβαίως. Δημοσιεύσαμε το έγγραφο για να μοιραστούμε τις γνώσεις και την τεχνική πρόοδο που έχουμε επιτύχει στην τεχνολογία grid-forming. Καθώς όλο και περισσότεροι πόροι βασισμένοι σε μετατροπείς συνδέονται στα ηλεκτρικά συστήματα παγκοσμίως, αναγνωρίσαμε την ανάγκη να παρέχουμε μια σαφή επισκόπηση του τι πραγματικά περιλαμβάνει το grid-forming — όχι μόνο ως έννοια ελέγχου, αλλά ως μια πολυεπίπεδη ενσωμάτωση υλικού, λογισμικού και μηχανικής σε επίπεδο συστήματος. Το έγγραφο αναδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο αναπαράγουμε τις θεμελιώδεις συμπεριφορές των σύγχρονων γεννητριών, όπως η αδράνεια και η απόσβεση, διατηρώντας παράλληλα την ευελιξία των ηλεκτρονικών ισχύος. Είναι επίσης μια προσπάθεια να συμβάλουμε στην κατανόηση και τη συνεργασία σε ολόκληρο τον κλάδο.

Πόσο καιρό αναπτύσσεται η τεχνολογία grid-forming και πώς ήταν η πορεία για τη Sungrow;

Η ιδέα χρονολογείται από πριν από μία ή δύο δεκαετίες. Ο κλάδος εργάζεται για την υλοποίησή της και διαφορετικοί κατασκευαστές ενδέχεται να ακολουθούν ελαφρώς διαφορετικές προσεγγίσεις. Στη Sungrow, η πορεία μας έχει επικεντρωθεί στην οικοδόμηση μιας ισχυρής τεχνολογικής βάσης που συνδυάζει τη φυσική της παραδοσιακής παραγωγής με τα πλεονεκτήματα των σύγχρονων συστημάτων αντιστροφέων. Αυτό περιλαμβάνει τα πάντα, από την απόκριση συχνότητας και την υποστήριξη βραχυκυκλώματος έως τη θερμική διαχείριση και τις αρχιτεκτονικές ελέγχου πολλαπλών επιπέδων. Στόχος μας ήταν πάντα να προσφέρουμε σταθερότητα, επεκτασιμότητα και διαλειτουργικότητα σε σύνθετα ηλεκτρικά συστήματα — τόσο συνδεδεμένα όσο και εκτός δικτύου.

Μιλώντας για λειτουργία εκτός δικτύου, θα λέγατε ότι εκεί έκανε για πρώτη φορά την εμφάνισή της αυτή η τεχνολογία;

Ναι, αυτό είναι σωστό. Πολλές από τις πρώτες υλοποιήσεις ήταν σε συστήματα εκτός δικτύου ή απομονωμένα συστήματα – περιβάλλοντα όπου η διατήρηση της σταθερότητας της τάσης και της συχνότητας χωρίς κεντρικό δίκτυο είναι ιδιαίτερα απαιτητική. Τώρα όμως βλέπουμε τις ίδιες ανάγκες να αυξάνονται και σε περιβάλλοντα συνδεδεμένα στο δίκτυο, ιδιαίτερα καθώς αυξάνεται η διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών και αποσύρονται οι συμβατικές σύγχρονες μηχανές.

Πώς συγκρίνονται οι αντιστροφείς διαμόρφωσης δικτύου με τις σύγχρονες γεννήτριες όταν πρόκειται για ανταπόκριση σε πραγματικές διαταραχές;

Λειτουργικά, οι μετατροπείς που διαμορφώνουν το δίκτυο στοχεύουν να αναπαράγουν τη συμπεριφορά πηγής τάσης των σύγχρονων μηχανών. Παρέχουν απόκριση παρόμοια με αδράνεια, ρύθμιση συχνότητας, έλεγχο τάσης και ακόμη και δυνατότητα παραμονής σε λειτουργία κατά τα σφάλματα. Η διαφορά βρίσκεται στο υλικό: οι σύγχρονες γεννήτριες είναι ηλεκτρομηχανικές, ενώ οι μετατροπείς είναι συσκευές που βασίζονται σε λογισμικό. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να σχεδιάσουμε προσεκτικά στρατηγικές ελέγχου — και μερικές φορές να ενισχύσουμε το υλικό — για να επιτύχουμε παρόμοιες αποκρίσεις. Για παράδειγμα, έχουμε αναπτύξει πιο αποδοτικά συστήματα ψύξης και σχήματα εξισορρόπησης κυψελών για να χειριζόμαστε τον συχνό κύκλο λειτουργίας που συνεπάγεται η διαμόρφωση του δικτύου.

Πώς συγκρίνονται τα κόστη με τις σύγχρονες γεννήτριες, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη τη λειτουργία και τη συντήρηση;

Οι σύγχρονες μηχανές έχουν υψηλές ανάγκες συντήρησης λόγω των κινούμενων μερών και των πρωτοκινητήρων. Τα συστήματα μετατροπέων μας – τόσο για φωτοβολταϊκά όσο και για αποθήκευση ενέργειας – είναι αρθρωτά, δεν έχουν κινούμενα μέρη και είναι ευκολότερο να παρακολουθούνται και να αναβαθμίζονται. Η δυνατότητα επαναπρογραμματισμού της λειτουργικότητας μέσω ενημερώσεων υλικολογισμικού είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Μακροπρόθεσμα, οι μετατροπείς διαμόρφωσης δικτύου προσφέρουν μια πιο οικονομική και ευέλικτη λύση, ειδικά καθώς οι απαιτήσεις αλλάζουν.

Ποια είναι τα τρέχοντα εμπόδια για ευρύτερη υιοθέτηση – τεχνικά, κανονιστικά ή οικονομικά;

Και οι τρεις, σε κάποιο βαθμό. Τεχνικά, είναι πιο σύνθετο να υλοποιηθούν και να κλιμακωθούν συστήματα σχηματισμού δικτύου. Τα ρυθμιστικά περιβάλλοντα είναι κατακερματισμένα, αν και αυτό βελτιώνεται. Ο οικονομικός παράγοντας είναι λιγότερο ανησυχητικός. Οι μετατροπείς σχηματισμού δικτύου προσφέρουν μακροπρόθεσμη αξία μέσω χαμηλότερης συντήρησης, μεγαλύτερης ευελιξίας και δυνατότητας αναβάθμισης υλικολογισμικού. Εν τω μεταξύ, οι κατασκευαστές προσπαθούν να μειώσουν το κόστος της τεχνολογίας μέσω μεγαλύτερης ωριμότητας. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι η επιχειρησιακή εμπειρία – πρόκειται ακόμα για μια σχετικά νέα τεχνολογία, και χρειαζόμαστε περισσότερο χρόνο και δεδομένα για να χτίσουμε εμπιστοσύνη σε ολόκληρο τον κλάδο.

Πόσο διαφορετικές είναι οι κανονιστικές απαιτήσεις μεταξύ αγορών για την τεχνολογία σχηματισμού δικτύου;

Διαφέρουν αρκετά. Η Κίνα, για παράδειγμα, έχει εκδώσει κανονισμούς σχετικά με την απόκριση συχνότητας και τη συμπεριφορά σε βραχυκύκλωμα. Η Γερμανία θα απαιτήσει υπηρεσίες αδράνειας από το 2026. Ο κώδικας δικτύου του Ηνωμένου Βασιλείου περιλαμβάνει συγκεκριμένες προβλέψεις για απόδοση σχηματισμού δικτύου. Η Αυστραλία προηγείται σε πολλά επίπεδα, με λεπτομερείς κατευθυντήριες γραμμές απόδοσης και ένα πλαίσιο δοκιμών. Η Βόρεια Αμερική καλύπτει το χαμένο έδαφος, ιδιαίτερα σε πολιτείες όπως το Τέξας. Παρότι οι απαιτήσεις διαφέρουν, βλέπουμε κοινά στοιχεία – σταθερότητα συχνότητας και τάσης, έλεγχο αρμονικών και την ικανότητα να παραμένουν σε λειτουργία κατά τη διάρκεια βλαβών υπό συνθήκες ασθενούς δικτύου. Γι’ αυτό σχεδιάζουμε τα συστήματά μας με ένα ευέλικτο αλλά στιβαρό επίπεδο ελέγχου που μπορεί να προσαρμοστεί για διαφορετικές αγορές.

Υπάρχουν προκλήσεις κατά την εφαρμογή τεχνολογίας διαμόρφωσης δικτύου σε μεγάλη κλίμακα;

Ναι, ειδικά σε παράλληλη λειτουργία. Κάθε μετατροπέας λειτουργεί ως ανεξάρτητη πηγή τάσης, οπότε ο συντονισμός τους χωρίς αστάθεια είναι πολύπλοκος. Το αντιμετωπίζουμε αυτό χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές εικονικής σύνθετης αντίστασης και συγχρονισμού για τη διαχείριση της ηλεκτρικής απόστασης και της κατανομής φορτίου. Επίσης, τα συστήματα που βασίζονται σε μετατροπείς πρέπει να πληρούν απαιτήσεις βραχυκυκλώματος και υπερφόρτωσης – τομείς στους οποίους οι παραδοσιακές γεννήτριες θεωρούνταν πλεονέκτημα λόγω της μηχανικής τους μάζας. Έχουμε αναπτύξει ανθεκτικό υλικό για να ξεπεράσουμε αυτές τις προκλήσεις και το έχουμε αποδείξει σε μεγάλες εγκαταστάσεις. Στο τέλος, το παιχνίδι είναι ισότιμο για διαφορετικούς τύπους παραγωγής.

Περιμένετε το grid-forming να αντικαταστήσει πλήρως τις τεχνολογίες grid-following ή υπάρχει ένας βέλτιστος συνδυασμός;

Πολύ καλή ερώτηση. Αυτή τη στιγμή, η grid-forming κερδίζει ραγδαία έδαφος επειδή χρειαζόμαστε μεγαλύτερη σταθερότητα του δικτύου. Όπως έχουμε δει σε περιστατικά όπως το μπλακ άουτ στην Ισπανία, η ύπαρξη περισσότερων πόρων grid-forming online θα μπορούσε να είχε βοηθήσει στον μετριασμό του αντίκτυπου. Ενώ κάποιοι υποστηρίζουν μια υβριδική προσέγγιση, πιστεύουμε ότι η grid-forming θα γίνει η προεπιλογή για νέα έργα – ιδιαίτερα καθώς οι διαχειριστές συστημάτων κινούνται προς αυστηρότερες απαιτήσεις. Οικονομικά, εξακολουθεί να έχει υψηλότερο κόστος, αλλά η λειτουργικότητα και η μελλοντική θωράκιση δικαιολογούν την επένδυση. Με τον χρόνο, το μείγμα μπορεί να μετατοπιστεί προς την κυριαρχία της grid-forming.

Θα μπορούσατε να αναδείξετε ένα από τα σημαντικότερα έργα σας χρησιμοποιώντας τεχνολογία σχηματισμού δικτύου;

Απολύτως. Ένα εξαιρετικό παράδειγμα είναι το μικροδίκτυο του θέρετρου Amaala στη Σαουδική Αραβία. Πρόκειται για ένα σύνθετο νησιωτικό σύστημα που συνδυάζει φωτοβολταϊκά, αποθήκευση με μπαταρίες και ακόμη και εφεδρικές γεννήτριες. Παρέχουμε 125 MW αντιστροφέων φωτοβολταϊκών και 160 MW/760 MWh αποθήκευσης ενέργειας για αυτό το έργο. Λειτουργεί εξ ολοκλήρου εκτός δικτύου, πράγμα που σημαίνει ότι οι απαιτήσεις σταθερότητας του συστήματος είναι πολύ υψηλές. Η τεχνολογία διαμόρφωσης δικτύου διαχειρίζεται τη συχνότητα, την τάση και την κατανομή ισχύος μεταξύ πολλαπλών πηγών. Αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πώς ο έξυπνος έλεγχος μπορεί να επιτρέψει αξιόπιστη, βιώσιμη παροχή ισχύος σε απομακρυσμένα περιβάλλοντα.

Υπάρχει κάτι άλλο που θα θέλατε να μοιραστείτε ως βασικό συμπέρασμα;

Η σχηματιστική λειτουργία δικτύου δεν είναι πλέον πειραματική – είναι εδώ και λειτουργεί. Την έχουμε εφαρμόσει σε πολλαπλές ηπείρους, συμπεριλαμβανομένων απαιτητικών περιβαλλόντων. Ο κλάδος κινείται προς πιο έξυπνα, πιο σταθερά συστήματα, και οι τεχνολογίες σχηματισμού δικτύου αποτελούν κρίσιμο μέρος αυτής της μετάβασης. Χαιρετίζουμε τη συνεργασία με ρυθμιστικές αρχές, προγραμματιστές, φορείς εκμετάλλευσης και την ακαδημαϊκή κοινότητα για να συνεχίσουμε την πρόοδο αυτής της τεχνολογίας.

Πηγή: pv magazine ESS News