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Hybrid Microgrid Projekt Fallstudie

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Dieses Projekt umfasst ein 500-kW-PV-System und ein 2-MWh-ESS. Das hybride Mikronetzprojekt kann sowohl netzgekoppelt als auch netzunabhängig betrieben werden. Es nutzt die Solarenergie zur Versorgung der Verbraucher und das Netz für Engpässe und überschüssige Speicher. Das ESS optimiert die Energienutzung. Er lädt sich in Schwachlastzeiten auf und entlädt sich in Spitzenlastzeiten. Er nutzt die Preisgestaltung für Spitzenzeiten, um Einnahmen zu erzielen.

Hybrid Microgrid Projekt Einführung

Das System besteht aus einer 500kW-PV-Anlage und einem 2MWh ESS. Es bildet ein Mikronetz, das sowohl an das Netz angeschlossen als auch netzunabhängig ist. Die PV-Stromerzeugung versorgt die Last, das Netz ergänzt etwaige Defizite, und die ESS-Batterien speichern überschüssigen PV-Strom. Das ESS lädt und entlädt sich während der Spitzen- und Schwachlastzeiten, um Einnahmen aus der Preisdifferenz zwischen Spitzen- und Talstrom zu erzielen. Sowohl die PV-Anlage als auch das ESS sind an denselben Netzanschlussschrank angeschlossen. Das gesamte System ist an die Niederspannungsseite des nutzerseitigen Transformators angeschlossen.

Hybrid Microgrid Projekt
PV-SYSTEM

PV-SYSTEM

  • Die für die Installation von PV-Modulen zur Verfügung stehende Fläche kann eine PV-Anlage mit einer Leistung von etwa 500 kW aufnehmen.
  • Die Module verwenden 450Wp monokristalline Siliziumzellen. Sie verbinden 17 Module in Reihe zu einem String. Es gibt 70 Strings, also insgesamt 1.190 PV Module. Die Gesamtkapazität beträgt 535,5 kWp.
  • Die PV-Anlagen sind mit zwei 150-kW-PV-Speicheranlagen verbunden. Sie werden dann über den netzgekoppelten Schrank an die Niederspannungsseite des netzseitigen Transformators angeschlossen.
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PV-Installation
Typische PV-Installation

ESS

  • Jeder Batterie-Cluster in diesem Projekt besteht aus 9 Batteriemodulen mit je 51,2V/280Ah und einer Kapazität von 14,336kWh.
  • Jeder Cluster hat eine Kapazität von 129kWh. Die Hochspannungsbox ist in den Batteriecluster integriert und bietet Echtzeitschutz.
  • Das gesamte ESS besteht aus einem Batteriesystem, einem Zusammenführungsschrank, einer PV-Speichermaschine, einem automatischen Feuerlöscher und einem Temperaturkontrollsystem. Das Batteriesystem umfasst eine mehrstufige Master-Slave-Steuerung, einen Hochspannungskasten, ein Gestell und einen Batteriesatz.
  • Das gesamte Batteriesystem besteht aus insgesamt 16 Batterieclustern. Alle 8 Batteriecluster sind über einen Hochspannungskasten mit einem 8-in-1-out Zusammenführungsschrank verbunden. Jeder Einspeiseschrank ist nach der Einspeisung mit der Gleichstromseite einer integrierten 150kW-PV-Speichermaschine verbunden. Die Gesamtkapazität des gesamten ESS beträgt 2,064MWh.
  • Das Batteriefach und das Elektrofach sind getrennt aufgebaut. Der Batterieraum verfügt über einen Rauchmelder, einen Temperatursensor, ein Heptafluoropropan-Feuerlöschsystem und ein Wärmemanagementsystem für die Klimaanlage. Die Kabeldurchlässe sind mit feuerfestem Schlamm abgedichtet. Der Batterieraum befindet sich in einem unabhängigen Raum, um die Brandschutzmaßnahmen weiter zu verbessern.
PV ESS Diesel Generator

PV-Speicher Integrierte ESS

Bei dem Projekt werden zwei 150-kW-PV-Speicher-Container mit den folgenden Merkmalen eingesetzt:

  • Netzgekoppeltes Laden/Entladen und unabhängige Wechselrichterfunktionen, geeignet für verschiedene Anwendungsszenarien
  • Netzgebundene und netzunabhängige Funktionen, die parallel betrieben werden können, mit guter Skalierbarkeit
  • Kann mit verschiedenen Batterien verbunden werden, mit mehreren Lade-/Entladebetriebsarten
  • Kann Echtzeit-System- und BMS-Versandanweisungen über RS485, CAN und Ethernet empfangen.
  • Unterstützt IEC104 und MODBUS Kommunikationsprotokolle
  • Einstellbare Blindleistung, Leistungsfaktorbereich über 0,9 voreilend bis 0,9 nacheilend
  • Breiter DC-Spannungsbereich
  • Niederspannungs- und Nullspannungs-Ride-Through-Fähigkeiten zur Bewältigung komplexer Netzbedingungen
  • Autonome und kontrollierte Frequenz- und Spannungsregelungsfunktionen
  • Starke netzunabhängige dreiphasige Schieflastfähigkeit
  • Starke Überlastbarkeit des Systems
  • Trockener Kontaktausgang, der die Fernsteuerung von Dieselgeneratoren unterstützt
einen Energiespeicherbehälter mit einer Liste von Informationen
einen Energiespeicherbehälter mit einer Liste von Informationen

Elektrischer Schaltplan

PV ESS

HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN

Was ist der Unterschied zwischen einem netzgekoppelten und einem netzunabhängigen Mikronetz?

Ein netzgekoppeltes Mikronetz ist an das Hauptversorgungsnetz angeschlossen und kann mit diesem Strom austauschen. Ein netzunabhängiges Mikronetz arbeitet unabhängig ohne Anschluss an das Hauptnetz. Ein Mikronetz, das in beiden Modi betrieben werden kann, wie das in diesem Projekt, wird manchmal als hybrides Mikronetz bezeichnet.

Wie versorgt die PV-Anlage den Verbraucher mit Strom?

Die PV-Anlage erzeugt Strom aus Sonnenenergie und versorgt die Verbraucher direkt mit Strom. Wenn die PV-Erzeugung nicht ausreicht, um den Lastbedarf zu decken, wird das Defizit durch das Hauptnetz ergänzt. Wenn die PV-Erzeugung den Lastbedarf übersteigt, wird der überschüssige Strom in den ESS-Batterien zur späteren Verwendung gespeichert.

Wie wird der Brandschutz bei der Konstruktion des ESS berücksichtigt?

Aufgrund der hohen Energiedichte von Batterien ist der Brandschutz ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung von ESS. In diesem Projekt wurden mehrere Maßnahmen zur Verbesserung des Brandschutzes ergriffen:
1. Das Batteriefach und das elektrische Fach sind räumlich getrennt
2. Der Batterieraum ist mit einem Rauchmelder, einem Temperaturfühler und einem Heptafluoropropan-Feuerlöschsystem ausgestattet
3. Die Kabeldurchführungen sind mit feuerfestem Schlamm abgedichtet
4. Das Batteriefach befindet sich in einem unabhängigen Raum, um potenzielle Brandgefahren zu isolieren

Wie wird das hybride Microgrid-Projekt an das Hauptnetz angeschlossen?

Die PV-Anlage und das ESS sind an einen netzgekoppelten Schaltschrank angeschlossen, der dann mit der Niederspannungsseite des benutzerseitigen Transformators verbunden wird. Dieser Transformator dient als Schnittstelle zwischen dem Mikronetz und dem Hauptnetz, sodass der Strom je nach Bedarf in beide Richtungen fließen kann.

Was sind einige der Herausforderungen bei der Umsetzung eines hybriden Microgrid-Projekts?

Während hybride Microgrids viele Vorteile bieten, gibt es auch einige Herausforderungen bei ihrer Implementierung:
1. Höhere Anfangskapitalkosten im Vergleich zu traditionellen netzgekoppelten Systemen aufgrund der Notwendigkeit zusätzlicher Ausrüstung wie ESS und Steuersysteme
Erhöhte Komplexität bei Systemdesign, Steuerung und Betrieb, um einen nahtlosen Übergang zwischen netzgekoppelten und netzfernen Modi zu gewährleisten
2. Bedarf an fortschrittlichen Energiemanagementsystemen zur Optimierung des Betriebs verschiedener Microgrid-Komponenten auf der Grundlage von Faktoren wie Lastbedarf, PV-Erzeugung, Strompreisen und Netzbedingungen
3. Regulierungs- und Verbundherausforderungen, da die Regeln und Verfahren für den Anschluss von Microgrids an das Hauptnetz je nach Rechtsprechung und Versorgungsunternehmen variieren können
4. Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Mikronetzes, insbesondere des ESS, durch ordnungsgemäße Auslegung, Wartung und Betriebspraktiken

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