Huawei FusionSolar hat auf der Intersolar Europe in Deutschland seine neue Smart String Grid-Forming ESS Plattform namens LUTERRA vorgestellt. Diese Innovation soll die Energiespeicherung revolutionieren und die Integration erneuerbarer Energien in Stromnetze weltweit verbessern. Die Plattform verspricht höhere Effizienz, einfachere Installation und verbesserte Netzstabilität, was für Betreiber von Energiespeichersystemen von großem Interesse ist.
Die LUTERRA-Plattform basiert auf technologischen Durchbrüchen, die darauf abzielen, den Kundenerfolg zu fördern. Steve Zheng, Präsident des Smart ESS Business bei Huawei Digital Power, hebt hervor, wie Huawei eine branchenführende Effizienz in einer einfach zu installierenden Batteriespeicherlösung erreicht hat, die Netzbildungsanwendungen auf Anlagenebene ermöglicht. Diese Technologie wurde bereits in großem Maßstab erfolgreich eingesetzt, unter anderem im weltweit größten Mikrogrid mit 100 % erneuerbarer Energie in Saudi-Arabien.
Wichtige Erkenntnisse
- LUTERRA ist Huaweis neue Smart String Grid-Forming ESS Plattform.
- Die Plattform bietet eine branchenführende Effizienz von 93,1 % auf der Niederspannungsseite.
- Reduziert Installationszeit und Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen.
- Bietet Netzbildungsfunktionen für verbesserte Netzstabilität.
- Erfolgreich im weltweit größten erneuerbaren Mikrogrid in Saudi-Arabien eingesetzt.
Technologische Innovationen für maximale Effizienz
Die LUTERRA-Plattform zeichnet sich durch eine Reihe von fortschrittlichen Technologien aus, die ihre hohe Leistung ermöglichen. Laut Steve Zheng wurde die Effizienz durch die Kombination verschiedener Disziplinen wie Elektrochemie, Elektrotechnik, Elektronik, Thermodynamik, Regelungstechnik und Prognosetechnologie optimiert.
Ein zentrales Merkmal ist die branchenführende Round-Trip-Efficiency (RTE). Huawei hat eine Effizienz von 93,1 % auf der Niederspannungsseite des PCS bei 25 °C Umgebungstemperatur erreicht. Die Präzision der Ladezustandsregelung (SOC) beträgt 2,5 % an beiden Enden und 3 % im Plateau, was eine genaue und zuverlässige Energieverwaltung sicherstellt.
Wichtige Fakten zur Effizienz
- 93,1 % Effizienz auf der Niederspannungsseite des PCS bei 25 °C.
- 2,5 % SOC-Präzision an den Enden des Ladebereichs.
- 3 % SOC-Präzision im mittleren Ladebereich.
Optimiertes Design für Langlebigkeit und Leistung
Das integrierte Design der LUTERRA-Plattform umfasst ein vollständiges Zell-zu-Paket-Wärmemanagement, Flüssigkeitskühlsysteme und eine Hochspannungs-Siliziumkarbid (SiC)-Schaltarchitektur. Diese Merkmale bieten einzigartige Leistungsvorteile für Langzeit-Energiespeicheranwendungen (LDES) im Vergleich zu anderen Produkten auf dem Markt.
„Wir halten an der String-Architektur fest und setzen einen Optimierer für jedes Paket und einen Controller für jedes Rack ein“, erklärt Zheng. „Diese verfeinerten und effektiven Managementmethoden begegnen elektrochemischen Inkonsistenzen, insbesondere Inkonsistenzen im Batterielebenszyklus.“ Dies trägt maßgeblich zur Verlängerung der Lebensdauer und zur Maximierung der Leistung der Batteriesysteme bei.
Vereinfachte Installation und geringere Kosten
Trotz der hochentwickelten Technologie ist die Installation und Logistik der LUTERRA-Plattform darauf ausgelegt, so einfach wie möglich zu sein. Dies führt zu erheblichen Einsparungen bei Lieferzeit und Kosten. Als Beispiel nennt Steve Zheng eine 1 GWh BESS-Anlage:
- Reduzierung der Lieferzeit um mindestens 30 %.
- Reduzierung der Balance-of-Plant (BOP)-Kosten um mindestens 20 %.
- Reduzierung der Stellfläche um 1 Quadratmeter pro installiertem Megawattstunde im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen.
Diese Ergebnisse werden durch Huaweis patentierte Durchgangs-Sammelschienenarchitektur erreicht. Diese ermöglicht eine flexible Installation, Kapazitätserweiterung und adaptive C-Raten für das Laden und Entladen über den gesamten Projektlebenszyklus hinweg.
„Unsere einzigartige, intelligente, verteilte Kühltechnologie erhöht die Wärmeableitungsfläche. Darüber hinaus verbessern die hohe RTE, hohe Konsistenz, hohes SOC-Niveau und hohe Verfügbarkeit den Durchsatz der Lösung um mehr als 10 % im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen.“ – Steve Zheng, Präsident Smart ESS Business, Huawei Digital Power.
Grid-Forming-Technologie für stabile Netze
Die Bedeutung von Netzbildungs-Technologien (Grid-Forming, GFM) für die Verbesserung der Stabilität von Stromnetzen weltweit hat stark zugenommen. Historisch wurden Netzfrequenz und -spannung als Nebenprodukte der rotierenden Masse von thermischen Generatorturbinen erzeugt. Da diese oft auf fossilen Brennstoffen basierenden Anlagen zunehmend durch variable erneuerbare Energiequellen (VRE) ersetzt werden, entstehen neue Herausforderungen bei der Aufrechterhaltung der Systemstabilität.
GFM-fähige Wechselrichter können die gleiche Trägheit, das Kurzschlussverhältnis (SCR) und andere wesentliche Funktionen wie Schwarzstartfähigkeit bereitstellen. GFM passt perfekt zu Batteriespeichersystemen (BESS), und Länder wie Großbritannien, Australien und China setzen aktiv Netzbildungsressourcen ein. In Europa haben Deutschlands vier Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) Anfang dieses Jahres einen langfristigen Trägheitsdienstleistungsmarkt eingeführt, für den GFM-BESS-Anlagen qualifiziert sind.
Hintergrund: Grid-Forming
Grid-Forming-Technologien ermöglichen es Energiespeichersystemen, aktiv zur Stabilität des Stromnetzes beizutragen, indem sie Frequenz und Spannung regulieren und andere netzstabilisierende Dienste bereitstellen. Dies ist entscheidend für Netze mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien, die von Natur aus variabler sind als traditionelle Kraftwerke.
Sechs Kernfähigkeiten der Netzbildung
Huawei hat sechs zentrale Netzbildungsfähigkeiten definiert, die in der LUTERRA-Plattform integriert sind:
- Trägheit: Fähigkeit, plötzliche Frequenzänderungen im Netz zu dämpfen.
- Kurzschlussfestigkeit: Unterstützung des Netzes bei Fehlerereignissen.
- Primäre Frequenzregelung: Schnelle Reaktion auf Frequenzabweichungen.
- Leistungsschwingungsdämpfung: Reduzierung von Schwingungen im Netz.
- Schwarzstartfähigkeit: Wiederherstellung des Netzes nach einem Stromausfall.
- Netz-/Inselbetriebsumschaltung: Flexibler Wechsel zwischen Netz- und Inselbetrieb im virtuellen Synchrongenerator (VSG)-Modus.
„Wir glauben, dass der Durchbruch der Netzbildungstechnologie auf Anlagenebene entscheidend ist“, betont Zheng. Bei einer 100-MW-BESS-Anlage arbeiten Tausende von Leistungselektronikgeräten im GFM-Modus zusammen. Die technische Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass diese Geräte durch Hardware- und Software-Zusammenarbeit das Stromnetz stabilisieren.
Globale Erfolge und zukünftige Perspektiven
Huaweis Netzbildungstechnologie hat sich bereits in verschiedenen Großprojekten weltweit bewährt. Das Red Sea Projekt in Saudi-Arabien, das 400 MW Solar-PV und 1,3 GWh Batteriespeichersysteme umfasst, ist seit über zwei Jahren stabil in Betrieb. Dies zeigt, dass die Mehrstandortkoordination von GFM-Energieressourcen im Gigawattstundenbereich machbar ist.
Auch in anderen Ländern wie Deutschland, Bulgarien, den Philippinen und China wurden großflächige Netzbildungsprojekte mit Huaweis Technologie realisiert. Das Unternehmen hat die branchenweit größte GFM-Energiespeicherlösung entwickelt, die auf BOP auf Systemebene optimiert ist.
LUTERRA im Einsatz
- Red Sea Projekt, Saudi-Arabien: Größtes 100 % erneuerbares Mikrogrid weltweit, seit über 2 Jahren stabil.
- Weitere Länder: Deutschland, Bulgarien, Philippinen, China.
Die Strategie hinter dieser Produktentwicklung war es, sich nicht nur auf die Leistungs- und Energiedichte eines einzelnen BESS-Containers zu konzentrieren, sondern auf die Leistungs- und Energiedichte einer gesamten Anlage. „Nur wenn die Array-Lösung optimal ist, kann die gesamte Anlage optimal sein. Ein einzelner Container ist kein echtes Energiespeichersystem; Zellen allein machen kein Energiespeichersystem aus“, so Zheng.
Robuste Architektur für höchste Sicherheit
Das Design der Smart String Grid-Forming ESS Plattform verfügt über eine zweistufige 1000Vac-Hochspannungsplattform. Dieses Netzbildungsspeichersystem kann kritische betriebliche Herausforderungen bei Versorgungsunternehmen und C&I-Speicherinstallationen lösen, selbst wenn Stromsysteme zunehmend strengere Netzanforderungen an Energiespeicheranlagen stellen.
„Wenn es um die Architektur geht, glauben wir, dass die zweistufige Lösung eine überlegene Netzsicherheit im Vergleich zur herkömmlichen einstufigen Lösung bietet“, erklärt Steve Zheng. Insbesondere unter Hochspannungs-Durchfahrbedingungen (HVRT) fließt Einschaltstrom zwischen dem Stromnetz und dem PCS hin und her. Dies kann zu Batterieisolationsfehlern oder sogar zu schwerwiegenden Sicherheitsproblemen führen, insbesondere wenn der Batterieladezustand niedrig ist. Während des Niederspannungs-Durchfahrens (LVRT) ist eine bestimmte konstante Wirkleistung erforderlich, um dem Stromnetz zu helfen, sich schnell zu erholen. Diese Vorteile sind in der einstufigen Architektur nicht verfügbar.
Huaweis LUTERRA-Plattform stellt einen wichtigen Schritt zur Schaffung stabilerer und effizienterer Stromnetze dar, die zunehmend auf erneuerbare Energien angewiesen sind. Die Kombination aus hoher Effizienz, einfacher Installation und fortschrittlichen Netzbildungsfunktionen positioniert LUTERRA als Schlüsseltechnologie für die Energiewende.
