VSL pakt meetuitdagingen aan voor DC-microgrids.

24-06-2021

Half juni organiseerde VSL de kick-off meeting van het 3-jarige EMPIR gezamenlijke onderzoeksproject 20NRM03 DC grids. Als een sterk consortium van vijf nationale metrologische instituten (VSL, LNE, METAS, PTB, INRIM), vier academische wereld (CIRCE en de universiteiten van Strathclyde, Campania en Eindhoven) samen met het grootste nutsbedrijf in Europa (EDF), pakken we de meetuitdagingen aan in het opkomende fenomeen van DC-microgrids. Hiervoor werken we samen met onze stakeholders: netbeheerders, fabrikanten van DC-elektriciteitsmeters en EV-laadstations, een autofabrikant, energieonderzoeksbedrijven en -instituten, een typekeuringsbedrijf en verschillende standaardisatie organisaties.

 

We zijn gewend aan AC-elektriciteitsnetten, maar zonder het te beseffen leven we momenteel in een DC-wereld. Onze elektronische en batterij aangedreven apparaten gebruiken allemaal DC. Veel van deze apparaten worden geleverd met adapters om AC van het stopcontact naar DC om te zetten, en bij die conversie wordt energie verspild.

Met de opkomende hernieuwbare energiebronnen, zoals zonnepanelen, wind- en waterturbines, wekken we ook DC op. Momenteel wordt deze elektriciteit eerst omgezet in AC voor aansluiting op het net en vervolgens weer omgezet in DC voor gebruik door elektronische DC-apparaten. Rechtstreeks gebruik van hernieuwbare energie als DC is veel efficiënter en levert minder energieverspilling op. Met DC-stroomopwekking en -opslag en lokale LVDC-netten kunnen huishoudens en bedrijven semionafhankelijk zijn van het openbare AC-distributienet.

Er lopen momenteel verschillende DC-netwerkproeven om de voordelen te testen, bijvoorbeeld door de belangrijkste belanghebbende van het project, e-distribución, in Smart City Málaga. De implementatie ervan brengt uitdagingen en onbekende factoren met zich mee, en veel hiervan zijn gerelateerd aan metingen. Zo worden Power Quality (PQ)-storingen momenteel goed beheerd en gestandaardiseerd in AC-netten, maar nog niet in DC-netten.

In dit project, gecoördineerd door VSL, zullen we ingaan op twee uitgesproken behoeften aan metrologie bij de ontwikkeling van normen. De eerste is van CENELEC TC8X WG1, een werkgroep die DC-netten wil opnemen in de EN50160 die zich bezighoudt met de kwaliteit van de voedingsspanning in openbare netten. Ze hebben metrologische ondersteuning nodig om de juiste PQ-definities voor DC, een praktische meetgids en een betrouwbare methode voor het bepalen van realistische en goed gedefinieerde PQ-limieten voor DC-netten, te verkrijgen. De tweede behoefte is van IEC TC13 WG11, een werkgroep die onlangs een nieuwe norm heeft ontwikkeld voor het testen van DC-elektriciteitsmeters op basis van de bestaande norm voor AC. Ze hebben metrologische ondersteuning nodig om specifieke DC-aspecten te onderzoeken voor een toekomstige herziening van deze standaard. Als voorbeeld noemden ze de rimpelingen in EV-laadstations en de immuniteit van DC-elektriciteitsmeters tegen deze rimpels.

Het project heeft tot doel herleidbare metingen en karakterisering van PQ-parameters te realiseren ter ondersteuning van standaardisatie bij de verdere ontwikkeling en uitrol van DC-netten. Ten eerste zullen we on-site apparatuur ontwikkelen om verstoringen in ten minste twee DC-netten van onze belanghebbenden nauwkeurig te meten.

We zullen de meetgegevens analyseren om een set DC PQ-parameters en storingen te definiëren voor netbewaking en het testen van elektriciteitsmeters. Op basis van deze nieuwe definities zullen referentiesystemen worden ontwikkeld om de herleidbaarheid van deze nieuwe storingsparameters in WP3 te bieden. Bovendien zullen, ter ondersteuning van regelgevers en netbeheerders, apparatuurspecificaties en -methodologieën voor zogenaamde "compatibiliteitsniveau" en "planningsniveau"-onderzoeken van PQ in DC-netten worden gepresenteerd. Ten slotte zal de output van de laatste twee technische WP's worden gebruikt om input te leveren aan normalisatiecommissies.

Momenteel is PQ goed ingeburgerd voor AC-netten, maar voor DC-netten staat dit nog in de kinderschoenen. Het gedrag en de oorsprong van PQ voor DC-netten is fundamenteel verschillend van AC. Daarom is apparatuur die voor AC wordt gebruikt niet geschikt voor DC en is DC-apparatuur meestal niet breedband. Om ons doel en onze doelstellingen te bereiken, zullen we in dit project on-site apparatuur en referentiesystemen realiseren die in staat zijn om DC-signalen nauwkeurig te meten met breedbandvervormingen. In het bijzonder zullen we nieuwe instrumentatie, trigger-algoritmen, definities, analyse-algoritmen, traceerbaarheid, CMC-items, ernstindices en meetmethoden ontwikkelen.

De impact van dit nieuwe project is potentieel groot. Samen met projectpartners, zal VSL hiermee een belangrijke bijdrage leveren aan de betrouwbaarheid en daarmee aan de verdere ontwikkeling en inzet van DC-netten als alternatief voor de conventionele AC-netten. Dit zal een positief effect hebben op de industrie en de samenleving, dus voor netbeheerders, energietoezichthouders, energieleveranciers, meterfabrikanten,

aangemelde instanties en energieverbruikers zoals wij allemaal. Verdere impact is er op de wetenschappelijke en metrologische gemeenschap, op normalisatie en EU-beleid.

We kijken ernaar uit om samen te werken aan dit veelbelovende project en een update te geven over de technische vooruitgang! Voor verdere vragen kunt u terecht bij Helko van den Brom, hvdbrom@vsl.nl, coördinator van het project.