Die weltweite erneuerbare Energie wächst weiterhin rasant. Die Infrastruktur der Stromversorgungssysteme in verschiedenen Ländern steht jedoch in unterschiedlichen Entwicklungsphasen vor Herausforderungen. Energiespeichersysteme finden in immer mehr Bereichen Anwendung. Mit der weiter steigenden Verbreitung von Solar- und Windenergie werden netzbildende Technologien langfristig zu einem entscheidenden Faktor und unvermeidlichen Weg für die Weiterentwicklung der globalen Stromversorgung.
Die in der Vergangenheit eingeführte netzbildende Energiespeicherlösung von Huawei FusionSolar wurde bereits am Roten Meer im Nahen Osten eingesetzt, wo sie 400 MW PV-Leistung mit 1,3 GWh Energiespeichersystemen (ESS) kombiniert und damit das weltweit größte zu 100 % aus erneuerbaren Energien bestehende PV-plus-Energiespeichersystem-Mikronetz darstellt. Es läuft seit über 21 Monaten stabil und hat mehr als 1 Milliarde kWh sauberen Strom geliefert. Das System wurde auch in Deutschland, Bulgarien, den Philippinen und China eingesetzt, als Teil der Bemühungen des Unternehmens, seine Produkte und Dienstleistungen weltweit einzusetzen.
In diesem Jahr veranstaltete Huawei eine Zeremonie, um seine „FusionSolar-Strategie” vorzustellen und die neue Generation der netzbildenden Smart-String-Energiespeichersystem-Plattform auf den Markt zu bringen. Steven Zhou, Präsident der Produktlinie Smart PV & ESS bei Huawei Digital Power, sprach auch über das langjährige Engagement des Unternehmens für seine FusionSolar-Strategie, die Chancen, die sich aus der Energiewende ergeben, und die beiden Hauptmerkmale der neuen Energiespeichersystemplattform.
Die Strategie von FusionSolar
Auf die Frage nach der FusionSolar-Strategie beschrieb Zhou diese als die Integration von „4T-Technologien (Bit, Watt, Wärme und Batterie) zum Aufbau der Energieinfrastruktur für neue Stromversorgungssysteme”. Durch deren tiefgreifende Konvergenz bildet Huawei eine innovative Plattform für netzbildende Smart-String-Energiespeichersysteme. Zhou hob drei wichtige Wertversprechen hervor, die hinter diesem Ansatz stehen:
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Netzbildung für alle Szenarien: Die Netzbildungstechnologie wird auf die Stromerzeugung, -übertragung, -verteilung und -verbrauch angewendet, um die langfristige Stabilität neuer Stromversorgungssysteme zu gewährleisten.
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Sicherheit von der Zelle bis zum Netz: Für jede Phase werden Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt, um die Sicherheit von Geräten, Personal und Anlagen zu gewährleisten.
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Eine Lösung für alle: Die KI-gestützte Plattform für das kollaborative Management von PV- und Energiespeichersystemen kann an verschiedene Geschäftsmodelle angepasst werden, um Energieertragsprognosen und eine automatische Optimierung der Betriebsrichtlinien zu ermöglichen.
Die Strategie für die neue Energiespeichersystemplattform zeichnet sich durch zwei wesentliche Merkmale aus: das Bekenntnis zur String-Architektur und die Bereitstellung einer One-Stop-Lösung für die Netzbildung.
Bekenntnis zur String-Architektur
Dies ist besonders bedeutsam, wenn man bedenkt, dass sich die globale Energiebranche, wie Zhou sagt, in einer Phase des raschen Wandels befindet, sowohl hinsichtlich der Bedeutung der Rolle der Speicherung als auch hinsichtlich der hohen Standards, nach denen diese Speicheranlagen betrieben werden müssen.
„Wenn wir den Übergang zu einem Stromversorgungssystem auf Basis erneuerbarer Energien vollziehen wollen, wird die Speicherung in Zukunft immer mehr Verbreitung finden“, erklärte Zhou. „Als elektrochemische Geräte weisen Zellen aufgrund von Rohstoffen, Herstellungsbedingungen, Betriebstemperaturbedingungen usw. von Natur aus Unregelmäßigkeiten auf. Die Gesamtleistung eines Energiespeichersystems wird durch seine schwächste Zelle begrenzt.“
„Eine einzelne leistungsschwache oder degradierte Zelle kann ein thermisches Durchgehen auslösen und letztendlich die Sicherheit des gesamten Systems gefährden. Daher ist das Management von Zellunregelmäßigkeiten während der Lebensdauer nicht nur wichtig, sondern unerlässlich. Huawei hat sich weiterhin konsequent der Smart-String-basierten Innovation verschrieben. Im Jahr 2013 haben wir Pionierarbeit bei der Anwendung von Smart-String-Wechselrichtern in Solarkraftwerken im Versorgungsmaßstab geleistet und seitdem die Entwicklungsrichtung der Branche geprägt. Bis zum letzten Jahr ist der weltweite Marktanteil von String-Wechselrichtern von 18 % auf 73 % gestiegen. Die String-Architektur wurde auf Energiespeichersysteme ausgeweitet, vom ersten Smart-String-Energiespeichersystem im Wohnbereich bis hin zu gewerblichen und industriellen Anwendungen (C&I) und Versorgungsunternehmen. Deshalb haben wir in diesem Jahr die Strategie für ein netzbildendes Smart-String-Energiespeichersystem auf den Weg gebracht, um das Ziel eines zu 100 % aus erneuerbaren Energien bestehenden Stromversorgungssystems schneller zu erreichen.
In der neuesten netzbildenden Smart-String-Energiespeichersystemplattform verwaltet der Optimierer auf Akkupack-Ebene das System mit deutlich verbesserter Präzision. Bei einem typischen 5-MWh-System besteht die minimale Verwaltungseinheit aus einem Akkupack mit 104 Zellen, während andere etwa 5000 Zellen umfassen. Zhou betonte: „Unsere Tests bestätigen, dass diese String-Architektur über die gesamte Lebensdauer eine um 10 % höhere Energieleistung erbringt als herkömmliche Alternativen.“
Komplettlösung für die Netzbildung
„Huawei bietet eine Komplettlösung, die aus dem netzbildenden Smart String-Energiespeichersystem (ESS), dem Smart String PCS, der Smart Transformer Station, dem Smart Array Controller und dem Smart Energy Management System besteht“, so Zhou.
Die Komplettlösung für die Netzbildung umfasst eine umfassende Koordination der einzelnen Geräte im System durch klar definierte Protokolle und Algorithmen. Sie kann die Frequenzänderungen innerhalb von Millisekunden genau erfassen und eine schnelle Frequenzregelung auf Anlagenebene erreichen. Darüber hinaus zeichnet sie sich durch eine hohe Systemverfügbarkeit aus, die einen soliden Garant für den stabilen Betrieb des Stromversorgungssystems darstellt.
Auf der Grundlage seiner Expertise in den Bereichen PV und Energiespeichersysteme, insbesondere in Bezug auf Netzfreundlichkeit und Netzbildungstechnologien, schlägt Huawei Digital Power die Technologielösung des netzbildenden Smart String-Energiespeichersystems vor und definiert die Kernstandards für Netzbildungsfähigkeiten: Netzbildende Energiespeichersysteme sollten über Netzbildungsfähigkeiten für alle Leistungen, alle Netzbedingungen und den gesamten Lebenszyklus der Stromerzeugung, -übertragung, -verteilung und -verbrauch verfügen.
Zhou hob anschließend sechs Komponenten für die Netzbildung im Versorgungsmaßstab aus dem Angebot des Unternehmens hervor:
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Kurzschlusspegel: 1- bis 6-facher Kurzschlussstrom
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Trägheit: Trägheitszeitkonstante von 0 s bis 20 s, Reaktion innerhalb von 5 ms
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Primärfrequenzregelung: Reaktionszeit der gesamten Anlage < 200 ms
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Leistungsschwingungsdämpfung: 0,1 Hz bis 100 Hz Breitband-Schwingungsdämpfung
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Schwarzstart: Schwarzstart für eine Anlage im GWh-Bereich innerhalb von Minuten
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Umschaltung netzgekoppelt/netzentkoppelt: Nahtloses Umschalten im VSG-Modus
„Durch die Nutzung dieser sechs Funktionen kann das netzbildende Smart String-Energiespeichersystem von Huawei unabhängig vom SOC, dem Netz-SCR und der zukünftigen Entwicklung der Energiearchitektur eine stabile Netzbildung rund um die Uhr gewährleisten“, so Zhou weiter. „Es bietet zuverlässige Unterstützung für das Stromversorgungssystem und eignet sich für verschiedene Geschäftsmodelle.“
Auf der Erzeugungsseite kann die Lösung an jedes Netz angepasst werden und die Energie kann stabil übertragen werden. Die Funktionen zur Steuerung von Spannung, Frequenz und Leistungswinkel sowie die Anwendungseffekte entsprechen denen von Synchronkondensatoren. Die netzbildende Energiespeichersystemlösung zeichnet sich durch einfache Wartung und geringere Lebenszykluskosten aus.
Auf der Übertragungs- und Verteilungsseite stabilisiert die Lösung Spannung und Frequenz, unterstützt den Schwarzstart und mildert eine schwache Stromversorgung in Lastzentren. Der Strommarkt erweitert sich von Energie- und Kapazitätsmärkten hin zu Märkten für Zusatzdienstleistungen wie Blindleistungs- und Trägheitsdienstleistungen. Das netzbildende Smart String-Energiespeichersystem von Huawei zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit aus, d. h. es handelt sich um eine Plattform, die an verschiedene Geschäftsmodelle angepasst werden kann und eine flexible Weiterentwicklung unterstützt.
Auf der Verbraucherseite ermöglichen die nahtlose Umschaltung zwischen netzgekoppelten und netzentkoppelten Betriebsarten sowie ein stabiler netzgekoppelter Betrieb Mikronetze, die zu 100 % mit erneuerbaren Energien betrieben werden.
Dieser Ansatz wurde bereits im weltweit größten PV-plus-Energiespeichersystem-Mikronetz, dem Red Sea Resort in Saudi-Arabien, umgesetzt. Dieses Mikronetz liefert seit mehr als 21 Monaten zu 100 % erneuerbaren Strom und hat bereits mehr als eine Milliarde Kilowattstunden grünen Strom geliefert. Das netzbildende PV- und Energiespeichersystem von Huawei gewährleistet eine kontinuierliche und stabile Stromversorgung für kritische Verbraucher wie Flughäfen und Hotels und erreicht eine Zuverlässigkeit von 99,9 %.
Hochwertiger Schutz von der Zelle bis zum Netz
Die Sicherheit von Energiespeichersystemen erfordert einen systematischen, hochwertigen Schutz von der Zelle bis zum Netz. Auf Zellebene wählt Huawei Akkuzellen von führenden Anbietern aus, die strengen Tests unterzogen werden. Sowohl bei der Herstellung als auch beim Betrieb kommt KI-Technologie zum Einsatz, um Sicherheitsrisiken im Voraus zu erkennen und zu verfolgen. Auf Pack-Ebene werden integrierte Technologien wie ultraschnelle Kühlung, Wärmeisolierungsschutz und Überdruck-Sauerstoffbarriere eingesetzt, um die Ausbreitung von thermischem Durchgehen zu verhindern. Auf Containerebene ist jedes Rack mit einem gerichteten Abzug ausgestattet, um sicherzustellen, dass das brennbare Gas auf dem kürzesten Weg aus dem Pack abgeführt wird und sich nicht im Container ansammelt. Auf System- und Netzebene wird auf Basis einer zweistufigen Architektur bei einem Hochspannungsdurchgang kein Rückstrom in den Akku geleitet, wodurch ein thermisches Durchgehen vermieden wird.
„Wir legen größten Wert auf Qualität und stellen diese durch Prozesse und Mechanismen sicher. Für die Sicherheit von Energiespeichersystemen werden wir weiterhin das Ziel verfolgen, von keiner Brandausbreitung zu nur Rauchentwicklung, von der automatischen Isolierung von Systemfehlern zur Wiederherstellung des Systems zu gelangen.“ schloss Zhou.
Ein globaler Fußabdruck
Auf die Frage nach der Arbeit von Huawei in verschiedenen Märkten weltweit verwies Zhou auf zwei europäische Beispiele als Beweis für den Erfolg des Unternehmens.
„In den Niederlanden sind Energiespeichersysteme und C&I-[Systeme] sehr beliebt und auf dem Markt sehr gefragt“, erklärte Zhou. „Industriekomplexe, die ihre Produktion steigern möchten, verfügen nicht über ausreichende Stromkapazitäten an ihren Anschlusspunkten. Das ist eine große Veränderung.“
„In Deutschland ist die Situation ganz anders, da dort größere Kraftwerke im Norden des Landes stehen und der Strom vom Norden in den Süden transportiert werden soll; dort besteht Bedarf an erneuerbaren Energien“, fügte Zhou hinzu. In Europa ist in den letzten Jahren die Nachfrage nach neuen Speichersystemen gestiegen. Im Jahr 2024 werden 11,9 GW an neuer Kapazität hinzukommen, wobei Deutschland und Italien bei den Kapazitätserweiterungen führend sind.
„Aber auch Deutschland hat ehrgeizige Ziele“, fuhr Zhou fort und hob hervor, wie Speicher eine größere Last bei der Deckung des Energiebedarfs in einem sich wandelnden Energiemix übernehmen können.
„Deutschland hat 2023 alle Kernkraftwerke stillgelegt und plant die Abschaltung von Kohlekraftwerken, was eine Herausforderung für die Netzstabilität bei der Übertragung und Verteilung darstellt. Um diesem Problem zu begegnen, hat Deutschland als erstes Land Netzcodes für netzbildende Technologien angepasst und plant, über Ausschreibungsverfahren Märkte für Trägheits- und Schwarzstartdienste zu etablieren. Die netzbildenden Lösungen von Huawei bieten überlegene Fähigkeiten. Unsere Lösungen erfüllen nicht nur die technischen Standards für Schwarzstart- und Frequenzregelungsdienste in Deutschland, sondern übertreffen auch herkömmliche Generatoren. Mit Vorteilen wie einer Schwarzstartaktivierung im Minutenbereich und einer Frequenzreaktionszeit im Millisekundenbereich wird unsere Technologie den Weg für die Stilllegung konventioneller Kraftwerke ebnen und gleichzeitig die Netzstabilität gewährleisten.“
