国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员已经学到了很多关于如何将大量风能和太阳能可靠地集成到电网上的知识鈥攂但仍有一些突出的挑战。
其中一个挑战是确保电网在出现故障（如短路）时得到保护。在一本新的指南和解说视频中，NREL解释了如何解决这一挑战，并在未来电网中利用更高水平的可再生能源维护电力系统保护。
惯性之后的下一个挑战
在电力部门，人们一直在努力了解大规模部署风能和太阳能光伏（PV）等资源后，电网规划和运行可能会发生怎样的变化，这些资源在传统电厂中使用逆变器而不是同步发电机。
电力系统惯性的相关下降被认为是维持未来可靠电力系统的主要挑战。2020年，NREL发布了一段视频和指南，解释了电力系统惯性在保持照明方面的作用，以此来应对这一问题。
这些文章描述了尽管基于逆变器的资源的增长将减少电网上的惯性量，但有多种现有或可能的解决方案可用于维护甚至提高系统可靠性鈥攕o电网规划人员和运营商无需惊慌失措。
然而，随着网格的发展，惯性只是需要解决的几个挑战之一。
NREL的Paul Denholm表示：“虽然还没有像惯性那样广泛讨论，但随着基于逆变器的发电量不断增长，故障保护是另一个需要解决的问题。”鈥痯主要能源分析师，两本指南的主要作者。“我们有办法解决这个问题。”
什么是故障保护？为什么它很重要？
最典型的故障类型是短路。在电网上，短路可能会发生，例如，当两根电线接触时，或者当一棵树接触到一根电线时。这会导致发电机产生大电流浪涌。这被称为故障电流，如果不纠正，可能导致火灾和设备损坏。
在当今的电力系统中，故障电流主要由化石、核电站和水力发电厂的同步发电机产生，这些发电机本身就可以产生大量电流。然而，逆变器技术通常不会产生大量故障电流鈥攕o在未来的高水平太阳能光伏和风能电网中，电力系统可能需要找到新的方法来提供故障保护。
报告给出了全部情况
为教育决策者和其他利益相关者，NREL鈥痳esearchers已发布鈥疷了解清洁能源未来的电力系统保护，简要概述维护安全电力系统的系统保护和故障电流。它描述了为什么随着风能和太阳能发电的不断部署，可能需要替代方法，并讨论了在不断发展的电网中维护系统保护的各种方法。
NREL电力系统工程中心主任、该指南的合著者本·克罗波斯基（BenKroposki）表示：“有一系列选项可以维持系统保护，包括一些非常容易理解并具有高度确定性的选项，如同步冷凝器。”。“其他选择可能包括不依赖大故障电流的全新保护方案。这些方案处于开发的早期阶段，因此不太确定，但它们最终可以以较低的成本提供相同甚至更高级别的保护。”
因此，尽管未来的电力系统可以通过增加可再生能源的部署来维持足够的故障保护，但对于什么是最佳方法仍存在很大的不确定性。
Denholm说：“确定成本最优的资源组合的最大挑战可能是了解各种选择的需求和成本，这可能会根据现有和未来资源的位置和组合而发生显著变化。”。
在NREL，我们的工作仍在继续，因为研究人员在通往更清洁、更实惠、更具弹性的电网的道路上，一次只寻求一个挑战的答案。
