Akkumulátoros Energiatároló Rendszerek IWE BESS VIII. Szolár Konferencia 2018. november 8.
01 / / 01 // BESS rendszerek általános ismertetése A Villamosenergia rendszer Energiatárolók helye a villamosenergia rendszerben Energia tárolók típusai BESS rendszerek feladatai
01 // 01 A villamosenergia rendszer 01 / / Termelés Szállítás Elosztás Fogyasztás Erőművek Átviteli hál Elosztó hál Fogyasztók Erőművek: Atomerőművek Nagy Fosszilis erőművek Nagy Vízierőművek Nagy/Közepes/Kis Gázturbinás, gázmotoros Közepes/Kis Időjárásfüggő (Szél + PV) Közepes/Kis Átviteli hálózat 220 KV / 400 kv / 750 kv hálózat Alállomás + Távvezeték Elosztó hálózat 110 (132) kv / 22 kv / 11 kv / 0,4 kv Alállomás + Távvezeték + Kábel + BHTR + Oszlop Trf Fogyasztók Ipari + mezőgazdasági Lakossági KIF elosztó hálózat 0,4 kv BHTR állomások Átviteli hálózat 220-750 kv Főelosztó hálózat KÖF elosztó hálózat 11-22 kv
01 // 02 Energiatárolók helye a villamosenergia rendszerben 01 / / Termelés Fogyasztás: Egyensúly (nem raktározható) Ha nincs egyensúly Δf keletkezik (tempomat analógia): Túl sok termelés + Δf Túl sok fogyasztás - Δf Ezért a frekvenciát szabályozni kell Frekvencia szabályozási stratégiák Primer szabályozás 0,1 10 perc Szekunder szabályozás 5 60 perc Tercier szabályozás 15 500 perc Frekvencia szabályozási lehetőségek Erőművek be- kikapcsolása Fogyasztók be- kikapcsolása Tárolók vezérlése
01 // 03 Energiatárolók típusai 01 / / Szupravezetős mágneses tároló Speciális, drága technológia, kis veszteség Szuper kondenzátor Nagy teljesítmény, gyors, kis energia Kicsi kapacitás miatt csak rövid ideig használható feszültség letörésre Lendkerék Folyamatosan működő, mechanikus tárolás, UPS célra használják Akkumulátor Folyamatos üzemmód, elektrokémiai tárolás, Gyors 1-2 sec dinamika, közepes energia és teljesítmény Többféle célra, könnyen vezérelhető, folyamatos monitoring Hidrogén Vízbontás/rekombináció, vegyi energia, robbanásveszélyes Vízszivattyú Helyzeti energia, nagy energiájú, lassú Sűrített levegő Pneumatikus tárolás, lassú, nagy veszteséggel
01 // 04 BESS rendszerek feladatai 01 / / Rendszerirányítás: PFC Primer frekvencia szabályozás Elosztás: hálózati minőség/terhelés javítás OFF Grid ellátás támogatás Szünetmentes energiaellátás Time-shifting Energia termelés/fogyasztás optimalizálás
02 / / 02 // BESS rendszerek felépítése IWE BESS rendszer architektúrája Az akkumulátor bank BMS rendszer Akkumulátor konténer a kisegítő rendszerekkel 4Q Inverter Hálózati csatlakozás Vezérlő Távoli monitoring állomás
02 // 01 IWE BESS rendszer architektúrája 02 / / Rendszer Elemek: Akkumulátor telepek (bankok) Akkumulátor monitoring rendszer (BMS Battery Management System) Kültéri akkumulátor konténer tartalma: Akkumulátor rackek BMS-sel HVAC rendszer Tűzvédelmi jelző és riasztó rendszerek Segédüzemi energiaellátás Helyi vezérlő/gateway (EMS Energy Management System) router/modemmel 4Q Inverter(ek) KÖF v. KIF AC Csatoló konténer EMS/SCADA/Monitoring, szervíz munkaállomások TSO, DSO központi irányok kezelése, mobil app-ok
02 // 02 Akkumulátor telep (Battery Bank), példa: Hoppecke rackek Samsung SDI NMC modulokkal 02 / / Hoppecke/Samsung akkumulátorok felépítése: Samsung Lítium-Ion NCM cellák: Névleges feszültség: U n = 3,68 V Névleges energia: E n = 346 Wh Névleges tömeg: m n = 2,01 kg Névleges térfogat: V n = 0,973 L Samsung Lítium-Ion NCM modulok BMS -sel: Modul konfiguráció: 22S1P (22 soros, 1 párh.) Névleges feszültség: U n = 81 V Névleges energia: E n = 7,61 kwh Névleges tömeg: m n = 52,5 kg Hoppecke Lítium Ion NCM rack: Tanúsított tűzvédelmi rendszerrel Modulok maximális száma: nmax = 12 Névleges feszültség: U n = 971,5 V Névleges energia: E n = 91,3 kwh Névleges tömeg: m n = 724 kg
02 // 04 Hoppecke/Samsung SDI HE műszaki adatok 02 / / Egység Hőmérsékleti tartomány működési: -20 +60 C; tárolási: -40 +60 C Méret [mm] Szé x H x Ma Tömeg [kg] Energia tárolás [kwh] Energiasűrűség gravimetrikus [Wh/kg] Energiasűrűség volummetrikus [Wh/L] Min/Névl/Max Feszültség [V] 15%<SOC<98% Cella 173x125x45 2,1 0,346 (94 Ah) 165 355 2,7/3,68/4,1 Modul 22S1P 370x588x160 52,5 7,61 145 218 70,4/81/91,3 Rack 12M 442x702x2290 724 91,32 126 128,5 40 konténer 12000 x 2350x 2700 <30 000 3 013 100 40 844.8 971.5 1095.6 844.8 971.5 1095.6 P max kw/kont. Folytonos: 3 013 (C rt =1) Kímélő: 1 500 (C rt =0,5) Nagy teljesítm.: 6 000 (C rt =2)
02 // 06 Akkumulátor felügyeleti rendszer (BMS) 02 / / Integrált Samsung BMS: SDI modul BMS felügyeli minden cella: Hőmérsékletét Feszültségét A rack BMS össze van kötve a CAN buszon felfűzött modul BMS-ekkel A rendszer BMS össze van kötve a CAN buszon felfűzött rack BMS-ekkel A BMS megvédi az akkumulátorokat a veszélyes vezérlésektől az inverteren keresztül Az alábbi információkat szolgáltatja: SOC, SOH Átlagos és maximális hőmérsékletek, feszültségek és áramok
02 // 07 Hoppecke Sun Systemizer Akkumulátor Konténer 02 / / A Hoppecke Sun Systemizer konténer tartalma: Tűzvédett akkumulátor rackek Samsung SDI NCM modulokkal, integrált BMS-sel Nagy hatásfokú HVAC rendszerek Mérges gáz semlegesítő rendszer Aktív tűzvédelmi és riasztó/jelző rendszer Akkumulátoros segédenergia ellátás MAB3 helyi EMS/vezérlő/gateway többféle szabványos kommunikációval Az oldalfalak hőszigeteltek Az akkumulátor konténerek párhuzamosíthatók
02 // 08 4Q Inverterek (Energy Storage Inverter ESI) 02 / / A 4Q inverterek főbb tulajdonságai: Inverterek különféle méretekben 30 630 kw Az inverterek modulárisan párhuzamosíthatók 4Q működés: ± P and ± Q Funkciók: Black-start, szigetüzem ellen védett, Off-grid üzemmódok, Low Voltage Ride Through (LVRT) kompatibilitás, hatásos és meddő vezérlés Fázisonként vezérelhető Színuszos 3 fázisú KIF hálózat (0,4 kv v. kisebb) A 0,4 kv-tól eltérő feszültség esetén illesztő transzformátor kell Kültéri v. beltéri alkalmazás Hatékony hűtés rendszer (általában folyadékos) Akkumulátor min/max feszültségre figyelni kell!!!
02 // 11 KÖF & KIF hálózati csatoló konténer 02 / / A csatoló konténer tartalmazza: Installáció: Konténer AC tápellátás Világítás & HVAC Tűzvédelem & riasztó rendszer Villamos technológia KÖF v. KIF csatoló elosztók Villamos védelem-irányítástechnikai rendszer Helyi EMS/vezérlő/gateway router modemmel Technológiai segédenergia ellátás Szigetelt kábelátvezetése Mechanikai technológia Falak, padló és tető szigetelése Lépcsők és előtetők Villámvédelem és földelő rendszer Szekrény tartó szerkezetek álpadlóval.
02 // 12 Helyi akkumulátor tároló vezérlő EMS 02 / / MAB3 vezérlő/gateway Helyi akkumulátor vezérlő alkalmazások: Feszültség szabályozás, meddő szabályozás, napi menetrend végrehajtás, peak-shaving, time-shifting, szünetmentes ellátás, távvezérlés PFC funkcióhoz és TSO, DSO, VPP és Smart-city feladatokhoz. Szabványos kommunikáció a diszpécser központokkal: MAVÍR, EON, NKM, ELMŰ, IEC 104, 101, MODBUS IEC 61850 kommunikáció a védelmekkel és az alállomási irányítástechnikával MODBUS kommunikáció a segéd berendezésekkel: HVAC, meteostation stb. MODBUS Kommunikáció a BMS és ESI berendezésekkel OVRAM és KEMA tanúsítvány
02 // 13 EMS/SCADA/Monitoring munkaállomás 02 / / EMS/Monitoring állomás funkciói Szerver/kliens felépítés desktop v. WEB alapú Több BESS rendszer és összesítésének megjelenítése Technológiai monitoring funkciók Dashboard real time megjelenítés Hisztorikus adatok trend megjelenítés Riport és statisztika generálás Összesített és virtuális adatok előállítása/kezelése SCADA megjelenítés és vezérlés BESS Paraméter állítások és letöltése BESS üzemmód állítások és letöltése BESS manuális távvezérlés Felhasználói jogosultság kezelés
03 / / 03 // IWE BESS rendszer alkalmazása TSO alkalmazások DSO alkalmazások Smart City alkalmazások Ipari alkalmazások Mezőgazdasági alkalmazások
03 // 01 TSO (MAVÍR) funkciók támogatása 03 / / A TSO kiszolgálás funkciói Távvezérlés üzemmódban a MAVÍR irányból lehet vezérelni a szabványos IEC 104 vonalon Szolgáltatja a szükséges akkumulátor adatokat: f, cosφ, SoC, SoH, I, U Primer frekvencia szabályozásra (PFC) is alkalmas Virtuális erőmű hálózat részeként VPP alkalmazásba is bevonható Meddő szabályozásra is alkalmas Szekunder frekvencia szabályozásra is bevonható tekintettel e jó dinamikus tulajdonságokra
03 // 02 DSO Áramhálózati alkalmazások 03 / / A DSO kiszolgálás funkciói Távvezérlés üzemmódban az ÜIK irányból lehet vezérelni a szabványos IEC 104 vonalon Szolgáltatja a szükséges akkumulátor adatokat: f, cosφ, SoC, SoH, I, U Távvezérléskor menetrendtartásra alkalmazható Virtuális erőmű hálózat részeként VPP alkalmazásba is bevonható Meddő szabályozásra is alkalmas Helyi autonóm üzemmódban az alábbi feladatokat végzi el: Napi menetrend a kábelterhelések és a PV erőművek napi ciklusú hatásainak csökkentésére Feszültségszabályozás és szimmetrizálás a lakossági fogyasztói/termelői ingadozások által keltett feszültségminőségi problémák kiküszöbölésére
03 // 03 Smart City alkalmazások 03 / / Smart City alkalmazás funkciói Távvezérlés üzemmódban a városi VPP központ, mint mérlegkör használhatja a tárolót mentrendtartásra Városi Off-Grid energia stratégia esetén kiegyenlítheti az erőművek napi termelési menete és a fogyasztók napi fogyasztási menete közti különbséget programozott time-shifting funkcióval: A helyi erőművek lehetnek folyamatos üzemű vagy időjárásfüggő, pl. PV erőművek A helyi fogyasztó lehet egy e-busz garázs, mely nappal keveset fogyaszt, éjjel viszont csúcson jár, amikor a PV nem termel. Kommunális létesítmények pl. kórházak és sport létesítmények esetén UPS funkciót láthat el, amivel életeket menthet Szintén kommunális létesítményeknél a peak-shaving funkcióval tarifa megtakarítást lehet elérni
03 // 04 Ipari alkalmazások 03 / / Ipari alkalmazás funkciói Peak-shaving: Csökkenteni lehet a maximális teljesítmény igényt, ha a völgy időszakokban az energiát tároljuk, a csúcsban pedig kitápláljuk, ezzel tarifa csökkentést lehet elérni. UPS: hálózatkimaradás esetén szünetmentes ellátást biztosít. Feszültség minőség javítás: feszültség csökkenés esetén azt korrigálni lehet, ezzel a technológiai károk kiküszöbölhetők. Meddő kompenzálás: segítségével a meddő fogyasztást korrigálni lehet, ezzel elkerülhetők a pénzügyi büntetések. Felharmonikus szűrés: a hálózatra termelt zajokat lehet megszüntetni. Peak-shaving Szigetüzemmód UPS
05 // 01 Kontakt személyek 05 / / INFOWARE Office: Tel: +36 24 465 171 E-mail: office@infoware.hu KERTÉSZ, Sándor /CEO/: Tel: +36 30 940 4747 E-mail: kerteszs@infoware.hu BÁN, László /Energetikai Projektek vezető /: Tel: +36 30 971 9384 E-mail: banl@infoware.hu
Köszönöm a figyelmet!