Ny modell ska skydda framtidens gröna elnät mot störningar

I takt med att energisystemet ställer om ökar kraven på att elnätet förblir stabilt även vid oväntade tekniska påfrestningar. Vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH) har universitetslektor Qianwen Xu tagit fram nya beräknings- och styrmetoder som gör det möjligt för elsystemet att förutse störningar, anpassa sig och snabbt återhämta sig innan driftfel hinner orsaka avbrott.

Men varför blir elnätet svårare att stabilisera när förnybara källor byggs ut? Historiskt har traditionella kraftverk med tunga, roterande generatorer bidragit med en inbyggd mekanisk tröghet som dämpat svängningar i elnätet. Solceller, moderna vindkraftverk och elfordon ansluts i stället via kraftelektroniska omvandlare. Dessa så kallade omriktarbaserade resurser saknar generatorernas fysiska tröghet, vilket förändrar dynamiken i elnätet och gör att konventionella metoder för nätstyrning inte längre är tillräckliga.

Hur fungerar då forskarnas lösning? Qianwen Xu kombinerar modeller grundade på elsystemens fysiska lagar med maskininlärning och digitala tvillingar – en virtuell kopia av nätet. Den digitala tvillingen bearbetar drift- och mätdata i realtid för att identifiera stabilitetsgränser, koordinera lokala mikronät och upptäcka avvikelser som kan bero på antingen nätfel eller cyberattacker, vilket ger systemet verktyg att hålla driften säker även under skiftande förhållanden.