PHIL test bench/Elkraft

Det teknisk- naturvitenskapelige fakultet, Institutt for data- og elektroteknologi ønsker å gå til innkjøp av en integrert testbenk som muliggjør forskning innen flere aktive og fremvoksende områder – områder som tiltrekker seg betydelig nasjonal og internasjonal konkurranseutsatt finansiering: • Integrasjon av fornybar energi – Testing av solcelleomformere, styringssystemer for vindkraftomformere og strategier for nettdannende («grid-forming») drift under realistiske og krevende nettforhold, uten behov for tilkobling til et faktisk strømnett. • Design og validering av mikronett – Simulering av distribuerte energiressurser (DER-er) og mikronett-topologier i sanntid, for å evaluere styring, vern og oppførsel ved øydrift («islanding») i både AC- og DC-mikronett. • Netttilkoblede elbiler og V2G – Studier av toveis lading («Vehicle-to-Grid» – V2G) og hvordan dette påvirker nettstabiliteten; et område som anses som strategisk viktig for energiomstillingen. • Utvikling av kraftelektroniske omformere – Validering av nye omformertopologier og modulasjonsstrategier ved effektnivåer som fremkaller reell termisk og dynamisk oppførsel, før man investerer i kostbare fysiske prototyper. • Cybersikkerhet i energisystemer – Muligheten for fjernstyring og isolering av testbenken gjør det mulig å simulere cyberfysiske angrep mot smarte omformersystemer i et trygt miljø. • Syntetisk treghet og nettdannende styring – Testing av algoritmer for virtuelle synkronmaskiner og syntetisk treghet («synthetic inertia») mot faktiske svingninger i nettets fasevinkel – noe som ikke er mulig ved ren datasimulering. «Power Hardware-in-the-Loop»-teknologi (PHIL) er i ferd med å bli standardmetoden for validering av kraftelektronikk, omformere, styringssystemer for mikronett og distribuerte energiressurser (DER-er). Anskaffelsen av en slik testbenk vil gi laboratoriet et løft på dette fagfeltet, legge til rette for en ny generasjon eksternt finansierte forskningsprogrammer, og gi studentene praktisk erfaring med de samme verktøyene som benyttes i industrien og ved nasjonale laboratorier verden over. Begrunnelse for direkte anskaffelse på grunn av tekniske årsaker: Instrumentet må oppfylle følgende kriterier for å kunne tilfredsstille våre behov: • En løsning med innebygd eller svært god integrasjon mot MATLAB/Simulink, ettersom dette er programvaren våre studenter ved UiS hovedsakelig benytter. • Mulighet for import av modeller fra PowerFactory er ønskelig, da dette er programvaren studenter innen elkraftteknikk ved UiS bruker, og som de sannsynligvis også vil benytte i sine masteroppgaver. • Modeller for mikronett og komponenter bør være ferdig tilgjengelige i simulatoren for rask oppstart. Integrert styringssystem for forsterkere. • Kompatibilitet med en nettspenning (fase-til-fase) på 400 V RMS. • Mulighet for å integrere flere distribuerte energiressurser (DER-er) – som fungerer som enheter under testing (DUT-er) – ved hjelp av sanntidssimulering. • Viktigst av alt: en testet og integrert løsning som består av sanntidssimulator, utgangs-grensesnitt, samleskinner, effektforsterkere, likestrømsforsyninger (DC-strømforsyninger), sikkerhetsutstyr og strømfordelingsenheter (PDU-er). Den integrerte løsningen skal omfatte: 4-kvadrants (4Q) effektforsterkere. To til tre toveis (bidireksjonale) likestrømsforsyninger, som gjør det mulig for forsterkerne å enten forbruke effekt eller mate effekt tilbake til det trefasede strømnettet. Testoppsettet «Microgrid PHIL» fra OPAL-RT er en spesialbygd, ferdig integrert plattform som gjør det mulig å teste fysisk maskinvare i et fullstendig simulert strømnettmiljø i sanntid. Simuleringssystemet og effektforsterkerne er fullstendig integrerte og kompatible med hverandre, både når det gjelder kommunikasjon og programvarekrav. OPAL-RT er den eneste leverandøren som tilbyr slike integrerte løsninger. Selv om det er mulig å kjøpe utstyr fra andre teknologileverandører, ville dette kreve integrering av maskinvare fra en annen aktør. Dette ville – om det i det hele tatt er mulig – kreve en betydelig (og ukjent) mengde ingeniørtimer (noe vi har begrenset tilgang på) og tid. OPAL-RTs styrke ligger i integrasjonen og enkelheten ved en «nøkkelferdig» løsning i effektområdet 5–30 kW. At lignende systemer allerede er i bruk ved flere universiteter i Norge (som NTNU og UiA), vil legge til rette for samarbeid om fellesprosjekter. Oppsummert er testoppsettet «PHIL Prime» den eneste fullstendig integrerte løsningen av sitt slag på markedet. Vi ønsker derfor å gå til direkte innkjøp av POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP TEST BENCH FOR MICROGRIDS i henhold til Forskrift om offentlig anskaffelser, jf § 13-4, punkt b del 2 «konkurranse er umulig av tekniske årsaker».

Det teknisk- naturvitenskapelige fakultet, Institutt for data- og elektroteknologi ønsker å gå til innkjøp av en integrert testbenk som muliggjør forskning innen flere aktive og fremvoksende områder – områder som tiltrekker seg betydelig nasjonal og internasjonal konkurranseutsatt finansiering: • Integrasjon av fornybar energi – Testing av solcelleomformere, styringssystemer for vindkraftomformere og strategier for nettdannende («grid-forming») drift under realistiske og krevende nettforhold, uten behov for tilkobling til et faktisk strømnett. • Design og validering av mikronett – Simulering av distribuerte energiressurser (DER-er) og mikronett-topologier i sanntid, for å evaluere styring, vern og oppførsel ved øydrift («islanding») i både AC- og DC-mikronett. • Netttilkoblede elbiler og V2G – Studier av toveis lading («Vehicle-to-Grid» – V2G) og hvordan dette påvirker nettstabiliteten; et område som anses som strategisk viktig for energiomstillingen. • Utvikling av kraftelektroniske omformere – Validering av nye omformertopologier og modulasjonsstrategier ved effektnivåer som fremkaller reell termisk og dynamisk oppførsel, før man investerer i kostbare fysiske prototyper. • Cybersikkerhet i energisystemer – Muligheten for fjernstyring og isolering av testbenken gjør det mulig å simulere cyberfysiske angrep mot smarte omformersystemer i et trygt miljø. • Syntetisk treghet og nettdannende styring – Testing av algoritmer for virtuelle synkronmaskiner og syntetisk treghet («synthetic inertia») mot faktiske svingninger i nettets fasevinkel – noe som ikke er mulig ved ren datasimulering. «Power Hardware-in-the-Loop»-teknologi (PHIL) er i ferd med å bli standardmetoden for validering av kraftelektronikk, omformere, styringssystemer for mikronett og distribuerte energiressurser (DER-er). Anskaffelsen av en slik testbenk vil gi laboratoriet et løft på dette fagfeltet, legge til rette for en ny generasjon eksternt finansierte forskningsprogrammer, og gi studentene praktisk erfaring med de samme verktøyene som benyttes i industrien og ved nasjonale laboratorier verden over. Begrunnelse for direkte anskaffelse på grunn av tekniske årsaker: Instrumentet må oppfylle følgende kriterier for å kunne tilfredsstille våre behov: • En løsning med innebygd eller svært god integrasjon mot MATLAB/Simulink, ettersom dette er programvaren våre studenter ved UiS hovedsakelig benytter. • Mulighet for import av modeller fra PowerFactory er ønskelig, da dette er programvaren studenter innen elkraftteknikk ved UiS bruker, og som de sannsynligvis også vil benytte i sine masteroppgaver. • Modeller for mikronett og komponenter bør være ferdig tilgjengelige i simulatoren for rask oppstart. Integrert styringssystem for forsterkere. • Kompatibilitet med en nettspenning (fase-til-fase) på 400 V RMS. • Mulighet for å integrere flere distribuerte energiressurser (DER-er) – som fungerer som enheter under testing (DUT-er) – ved hjelp av sanntidssimulering. • Viktigst av alt: en testet og integrert løsning som består av sanntidssimulator, utgangs-grensesnitt, samleskinner, effektforsterkere, likestrømsforsyninger (DC-strømforsyninger), sikkerhetsutstyr og strømfordelingsenheter (PDU-er). Den integrerte løsningen skal omfatte: 4-kvadrants (4Q) effektforsterkere. To til tre toveis (bidireksjonale) likestrømsforsyninger, som gjør det mulig for forsterkerne å enten forbruke effekt eller mate effekt tilbake til det trefasede strømnettet. Testoppsettet «Microgrid PHIL» fra OPAL-RT er en spesialbygd, ferdig integrert plattform som gjør det mulig å teste fysisk maskinvare i et fullstendig simulert strømnettmiljø i sanntid. Simuleringssystemet og effektforsterkerne er fullstendig integrerte og kompatible med hverandre, både når det gjelder kommunikasjon og programvarekrav. OPAL-RT er den eneste leverandøren som tilbyr slike integrerte løsninger. Selv om det er mulig å kjøpe utstyr fra andre teknologileverandører, ville dette kreve integrering av maskinvare fra en annen aktør. Dette ville – om det i det hele tatt er mulig – kreve en betydelig (og ukjent) mengde ingeniørtimer (noe vi har begrenset tilgang på) og tid. OPAL-RTs styrke ligger i integrasjonen og enkelheten ved en «nøkkelferdig» løsning i effektområdet 5–30 kW. At lignende systemer allerede er i bruk ved flere universiteter i Norge (som NTNU og UiA), vil legge til rette for samarbeid om fellesprosjekter. Oppsummert er testoppsettet «PHIL Prime» den eneste fullstendig integrerte løsningen av sitt slag på markedet. Vi ønsker derfor å gå til direkte innkjøp av POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP TEST BENCH FOR MICROGRIDS i henhold til Forskrift om offentlig anskaffelser, jf § 13-4, punkt b del 2 «konkurranse er umulig av tekniske årsaker».