Einsatz von BESS in Containern für die Netzstabilität unter rauen nordischen Bedingungen

Einsatz von BESS in Containern für die Netzstabilität unter rauen nordischen Bedingungen

Projekt:Regulierung der Frequenz von Windparks und Energieverschiebung

Standort:Nordschweden

Datum der Inbetriebnahme:15. November 2024

Betriebsstartdatum:1. Dezember 2024

Projektdauer:Laufend

Die wichtigsten Interessengruppen:

• Projektleiter:Dr. Elin Andersson (Direktorin für regionale Netzstabilität, Skandinavische Energiebehörde)
• Technische Führung:Ingvar Bergström (Senior Grid Integration Engineer)
• Betriebsleiter:Kari Nilsen

Hintergrund:Der schnelle Ausbau der Windenergieerzeugung in Nordschweden stellte den regionalen Netzbetreiber vor erhebliche Herausforderungen.die eine verbesserte Primärfrequenzantwort (PFR) erfordernFerner erforderten die Übertragungsengpässe in Spitzenproduktionszeiten eine lokale Energieverschiebung.Traditionelle Lösungen wurden als zu langsam und nicht ausreichend widerstandsfähig für die extremen Winter in der Region (Temperaturen unter -25°C) eingesetzt..

Lösungsauswahl und Ziele:Nach einer strengen technischen Bewertung, die sich auf Reaktionszeit, Kaltwetterleistung, Sicherheitszertifizierungen und Modularität für zukünftige Erweiterungen konzentriert,Ein 3rd Generation Containerized Battery Energy Storage System (BESS) wurde ausgewählt.Zu den wichtigsten Zielen gehören:

1. Bereitstellung einer primären Frequenz-Reaktion unter 200 ms, um das Netz zu stabilisieren.
2. Absexcess-Windenergieerzeugung bei geringer Nachfrage und Stromzufuhr in Spitzenzeiten/Schicht.
3. Sicherstellung eines zuverlässigen Betriebs bei Umgebungstemperaturen bis -30 °C.
4. Schnelle Bereitstellung innerhalb einer einzigen Bausaison.
5. Erfüllen der strengen nordischen Brandschutz- und Netzverbindungsstandards.

Bereitstellung und Systemkonfiguration:

• Einsatzmodell:Ein einziger standardisierter 20-Fuß-Hoch-Würfel-Container mit der kompletten BESS-Lösung wurde neben einer 50MW-Windparkunterstation eingesetzt.
• Systemspezifikationen (pro Containereinheit):
  • Kapazität der Batterie (BOL):1182 kWh
  • Batteriechemie:Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4), 280 Ah-Zellen.
  • Systemarchitektur:Moduläres Design mit 6 Batterie-Strings (Konfiguration 1P220S pro String, jeweils aus 11 Modulen).
  • Leistungsumwandlung:Nennleistung von 1000 kW Wechselstrom (400 V, 3-phasig, 50 Hz).
  • Spannungsbereich:616 V bis 792 V Gleichstrom.
  • Umweltverträglichkeit:Betriebstemperaturbereich: -30 °C bis +55 °C (bei automatischer Leistung unter -30 °C und über +55 °C), Schutz IP55 (Batterie-Schränke) / IP54 (Elektroabteil), Korrosionsschutz C3.
  • Kühlung:Industrie-Klimaanlage für Batterieschränke, Zwangsluftkühlung für den elektrischen Raum.
  • Sicherheit:Integrierte Brandmelde- und Heptafluoropropan-Stillegung, patentierte Isolationstechnologie zur Verhinderung der Flammenverbreitung.
  • Fußabdruck:6058mm (L) x 2438mm (W) x 2896mm (H).
• Einrichtung:Die "One-Stop"-Containerlösung ermöglichte die Lieferung über Standardfracht und erforderte nur die Vorbereitung des Fundaments, die Netzanbindung und die Inbetriebnahme vor Ort.Der vollständige Einsatz und die Inbetriebnahme wurden innerhalb von 10 Tagen nach Ankunft des Containers abgeschlossen., was die Kosten für Bauarbeiten und Projekte erheblich senkt.
• Netzintegration:Nahtlose Verbindung zum 400-Volt-Unterstationsbus. Kommunikation über Ethernet und RS485 unter Verwendung von Modbus TCP/IP und Modbus-RTU-Protokollen für die SCADA-Integration und Netzbetreiber-Dispatchsignale.

Leistungsschwerpunkte (Betriebsdaten des ersten Quartals 2025):

1. Frequenzregelung:Konsistente PFR-Aktivierung innerhalb180 Millisekundenbei Erkennung von Frequenzentfernungen über ±0,2 Hz, die das Ziel von <200 ms überschreiten. Kritische Dämpfung bei mehreren Windrampenereignissen.
2. Energieverschiebung:Erfolgreich verlagert durchschnittlich 850 kWh pro Tag von den Spitzenzeiten in die Spitzenzeiten, wodurch lokale Staus gelindert und die Einnahmen aus Windparks optimiert werden.
3. Widerstandsfähigkeit gegen extreme Wetterbedingungen:Durch den strengen nordischen Winter kontinuierlich betrieben, bei > 98% Verfügbarkeit.Die Temperaturkontrolle in der Kabine durch industrielle Klimaanlage erwies sich als zuverlässig.
4. Sicherheit und Zuverlässigkeit:Es wurden keine Sicherheitsvorfälle oder thermischen Ereignisse registriert. Das Trennwerk ermöglicht einen kleinen Modulwechsel innerhalb von 4 Stunden, ohne das gesamte System offline zu bringen, was eine hohe Verfügbarkeit zeigt.
5. Einhaltung der Vorschriften:Alle erforderlichen Netzanbindungsnormen (nach EN50549-1/2, G99, IEEE 1547, etc. zertifiziert) und Sicherheitszertifizierungen (einschließlich UL 9540A, UL 1973, IEC 62619) vollständig erfüllt.

Projektergebnisse und -vorteile:

• Verbesserte Netzstabilität:Eine deutliche Verbesserung der lokalen Frequenzqualität und eine geringere Abhängigkeit von Spinnreserven.
• Verringerte Windschutzleistung:Steigerung der Auslastung der erzeugten Windenergie um schätzungsweise 5% im ersten Quartal.
• Kostenwirksamer Einsatz:Der in Containern verankerte, modulare Ansatz minimierte die Baustellenarbeiten und beschleunigte den Projektzeitrahmen, wodurch die ROI-Prognosen im Voraus erreicht wurden.
• Stiftung für Erweiterung:Das modulare Design und die Unterstützung des Parallelbetriebs bieten einen klaren Weg für zukünftige Kapazitätserhöhungen, wenn die Windkraftproduktion wächst.
• Nachgewiesener Betrieb in rauen Umgebungen:Das Projekt hat die Lebensfähigkeit der fortschrittlichen BESS-Technologie für kritische Netzanwendungen in extrem kalten Klimazonen unter Beweis gestellt.

Die wichtigsten Erfolgsfaktoren, die von Projektleiter Dr. Andersson identifiziert wurden:"Die entscheidenden Faktoren waren dieaußergewöhnliche Antwortgeschwindigkeitfür die Frequenzregelungnachgewiesene Widerstandsfähigkeitin