I dag er der i Nordsøregionen flere HVDC-systemer (højspænding), der bruger jævnstrøm (DC) til at overføre store mængder energi over lange afstande mellem to punkter - fra A til B eller omvendt. Disse HVDC-systemer fungerer lige nu kun som punkt-til-punkt-systemer. Det forventes derimod, at der i den nærmeste fremtid vil opstå et multiterminalt HVDC-transmissionssystem (MTDC) med Nordsøregionen som et hot spot, mens andre dele af verden sandsynligvis også vil få MTDC-nettene.

Det fremtidige MTDC-system vil gøre det muligt at sammenkoble HVDC-links eller endda tilføje nye havvindmølleparker direkte til et eksisterende link. Dette muliggør overførsel af energi på en meget mere effektiv måde for samfundet. Men vigtigst af alt vil det åbne markedet for flere løsninger, så TSO'er kan optimere deres investeringer og opførelse af kraftoverførselsnet og udvide disse efter behov over tid.

Derudover vil dét at gå fra et punkt-til-punkt-system til en netværkskonstruktion have den positive bivirkning, at der kræves mindre kabel, hvilket derved kan bidrage yderligere til reducerede investeringsomkostninger for DC-transmissionssystemoperatører (DC-TSO'er).

Det er midlertidigt svært at udvide disse HVDC-systemer til MTDC-systemer, da de eksisterende HVDC-systemer i Nordsøregionen er baseret på proprietære kontrolsystemer, hvilket gør kommunikationen mellem systemer fra forskellige leverandører vanskelig. Således er der brug for en løsning for at gøre designet af Danmarks fremtidige energiøer og det planlagte europæiske multiterminale HVDC-netværk mere effektivt.

En løsning inspireret af linjefølger robot konceptet

Løsningen på problemet er at tilføje et ekstra stykke software for at muliggøre integrationen af yderligere transformere i det eksisterende HVDC punkt-til-punkt-system. Denne software kaldet IFC softwaren er udviklet af Roni Irnawan, tidligere ph.d.-stipendiat og forskningsassistent ved Institut for Energiteknologi ved Aalborg Universitet.

IFC softwaren giver en reference til de eksisterende kontrolløsninger leveret af leverandører af HVDC-transformere, hvilket betyder, at hvis et eksisterende HVDC-system udvides til et MTDC-system, behøver den eksisterende kontrolløsning ikke at blive erstattet med et nyt, da den fortsat kan kommunikere effektivt ved hjælp af IFC softwaren.

Fokuspunktet i Roni Irnawans ph.d. projekt, som blev støttet af Energinet som en del af COBRAcable-projektet, var erkendelsen af, at et kerneproblem for TSO'er, i at gå fra enkeltlink til multilink HVDC-system, er den proprietære kontrol, der anvendes af leverandører, hvilket giver en teknisk barriere for konkurrence på et åbent marked. Dermed er det vanskeligt at finansiere den meget tiltrængte udvidelse af et ægte HVDC-baseret net, hvilket er nøglen til den igangværende elektrificering af samfundet.

I løsningen på dette problem blev Roni Irnawan mindet om sit bachelorstudie ved Universitas Gadjah Mada (UGM) i Indonesien, hvor han var involveret som arrangør i en linjefølger robot konkurrence:

- I linjefølger robot konkurrencer tegnes en linje i en tilfældig form, og en robot skal med succes følge denne linje. Robotten har forskellige former, størrelser og kontrolstrategier for at følge linjen så hurtigt som muligt. Desuden blev robotten ofte bygget af forskellige afdelinger eller endda universiteter omkring UGM.

- Da jeg derefter gennemførte min ph.d. ”Planlægning og kontrol af udvidelige multiterminale VSC-HVDC transmissionssystemer” på Aalborg Universitet, så jeg, at den største udfordring var, at forskellige HVDC-leverandører har deres eget kontrolkoncept, men med et ønske om at forbinde deres transformer(e) og dermed danne et multiterminalt HVDC-system. Så jeg huskede linjefølger robot konceptet og behandlede transformeren ligesom robotten med sin egen kontrolstrategi produceret af forskellige leverandører.

- Det var mit A-HA! øjeblik, som var med til at bære min undersøgelse for yderligere at teste konceptet. Det var overvældende for mig, da løsningen faktisk var ret enkel (ja, i det mindste for mig) og den kom ud af min oplevelse af at se ud af boksen, forklarer Roni Irnawan.

Et stærkt samarbejde med Energinet

I dag er IFC softwaren implementeret som en ekstern funktion i simuleringsprogrammerne PSCAD og PowerFactory, og en prototype er klar til licensering. Prototypen af ​​IFC softwaren er allerede licenseret til den danske TSO Energinet, der ser IFC softwaren som et muligt redskab i arbejdet med at etablere morgendagens energiøer i Danmark:

Softwaren udviklet ved Aalborg Universitet har vist potentialet til at være et muligt værktøj i arbejdet med at etablere et robust og sikkert design af Danmarks fremtidige energiøer, udtaler Christian Frank Flytkjær, Senior Manager hos Energinet.

Udover at støtte Roni Irnawan i sine ph.d.-studier har Energinet også samarbejdet med Aalborg Universitets Institut for Energiteknologi i lang tid.
Professor Claus Leth Bak og lektor Filipe Faria da Silva fra Institut for Energiteknologi, var begge ph.d.-vejledere for Roni Irnawan, medopfindere på IFC softwaren og en del af COBRAcable-projektet. De er begge meget glade for licensaftalen og det igangværende samarbejde med Energinet:

- Vi har altid haft et stærkt samarbejde med Energinet, og vi er glade for, at vores innovative værktøj måske kan bruges til at gøre både Nordsø Energiøen og et eventuelt Supernet til virkelighed.

- Skalerbarheden af ​​HVDC-net har længe været en flaskehals til yderligere installation, og det er forbløffende, at vores arbejde kan være så vigtigt med at fjerne blokering af det. Nu fortsætter vi vores forskning om flere udfordringer ved HVDC-net og offshore transmission (f.eks. fejlplacering, svag netforbindelse og forhåndsmodellering) og spiller vores rolle i den grønne overgang.

COBRAcable: elektrisk forbindelse til Holland

I 2019 etablerede Energinet en elektrisk forbindelse mellem Danmark og Holland i samarbejde med den hollandske TSO TenneT. Forbindelsen kaldes COBRAcable og er designet til at imødekomme fremtidens muligheder inden for MTDC-systemer og havvindmølleparker i Nordsøen. Forhåbentligt kan COBRAcable være en del af et fremtidigt sammenkoblet offshore elnet mellem de lande, der grænser op til Nordsøen.

IFC softwaren er udviklet som en del af COBRAcable-projektet og har nu potentialet til at være en del af realiseringen af ​​projektets mål om at forbinde et eller flere havvindmølleparker til COBRAcable.

Prototype klar til licensering – Vil du vide mere?

IFC softwaren er stadig åben for licensering til andre TSO'er såvel som systemleverandører. Hvis du vil vide mere om de tekniske specifikationer og licensmuligheder, skal du gå til vores Open Innovation Licensing-side her.

Ved spørgsmål eller interesse er du velkommen til at kontakte:

Lars Halkjær
Technology Transfer Manager
AAU Forskningsinnovation

Tlf.: 9940 7343
E-mail: lah@adm.aau.dk