Huawei otvara vrata u doba pametnih sustava za pohranu energije u seriji s formiranjem mreže

Globalna energija iz obnovljivih izvora nastavlja svoj brzi rast. Međutim, infrastruktura sustava za napajanje električnom mrežom u različitim državama suočava se s različitim izazovima tijekom faza razvoja. Sustavi za pohranu energije sve se više primjenjuju u različitim scenarijima. Uz sve veću stopu prodora energije sunca i vjetra tehnologije formiranja mreže dugoročno postaju kritičan smjer i neizostavan odabir u razvoju globalnog sustava za napajanje električnom energijom.

Huaweijevo rješenje sustava za pohranu energije s formiranjem mreže FusionSolar već je dostupno na tržištu i implementirano je na Crvenom moru na Bliskom istoku. Kombinacija PV kapaciteta od 400 MW i sustav za pohranu energije od 1,3 GWh najveća je svjetska mikromreža koja se sastoji od PV-a i sustava za pohranu energije iz potpuno obnovljivih izvora. Stabilno radi već 21 mjesec i isporučeno je više od 1 milijarde kWh čiste električne energije. Sustav se također primjenjuje u Njemačkoj, Bugarskoj, na Filipinima i u Kini u sklopu napora poduzeća da svoje proizvode implementira širom svijeta.

Ove je godine poduzeće Huawei organiziralo svečanost povodom svoje „Strategije FusionSolar” i pokretanja nove generacije platforme sustava za pohranu energije s formiranjem mreže Smart String Grid Forming ESS. Steven Zhou, predsjednik proizvodne linije Smart PV & ESS društva Huawei Digital Power, predstavio je dugoročnu obvezu poduzeća prema strategiji FusionSolar, mogućnosti koje se javljaju tijekom prijelaza energije i dva ključna čimbenika nove platforme sustava za pohranu energije.

Strategija FusionSolar

Kad je riječ o strategiji FusionSolar, Zhou ju je opisao kao integraciju „4T tehnologija (dio, vat, toplina i baterija) u izgradnji energetske infrastrukture za nove sustave napajanja električnom energijom”. Uz njihovu duboku konvergenciju Huawei je oblikovao inovativnu, pametnu platformu sustava za pohranu energije u seriji s formiranjem mreže. Zhou je istaknuo tri ključna prijedloga koji stoje iza ovog pristupa:

1. Formiranje mreže za sve scenarije: tehnologija formiranja mreže primjenjuje se na proizvodnju, prijenos, distribuciju i potrošnju energije kako bi se postigla dugoročna stabilnost novih sustava za napajanje električnom energijom.

2. Sigurnost od ćelije do mreže: u svakoj se fazi primjenjuju sigurnosne mjere kako bi se zaštitila oprema, osoblje i imovina.
   

3. Sveobuhvatna platforma: platforma za zajedničko upravljanje PV-om i sustavom za pohranu energije potpomognuta umjetnom inteligencijom može se prilagoditi različitim poslovnim modelima kako bi se implementiralo predviđanje energetskog prinosa i automatska optimizacija operativnih pravila.
   

Dvije su ključne značajke nove strategije platforme sustava za pohranu energije: opredjeljenje na serijsku arhitekturu i pružanje jedne platforme za formiranje mreže.
Opredjeljenje na serijsku arhitekturu
Kako je Zhou istaknuo, to je osobito važno uzimajući u obzir da globalna energetska industrija prolazi kroz razdoblje brzih promjena i u pogledu važnosti uloge pohrane i u pogledu visokih standarda u skladu s kojima ta pohrana mora funkcionirati.
„Pohrana će se sve više implementirati u budućnosti kako bismo mogli izvršiti prijelaz na sustave napajanja električnom energijom iz obnovljivih izvora”, objasnio je Zhou. „Ćelije, kao elektrokemijski uređaji, inherentno u sebi donose nedosljednost sirovine [i] proizvodnje, uvjeta radne temperature itd. Sveukupni učinak sustava za pohranu energije ograničen je najslabijom ćelijom.”
„Jedna ćelija koja slabije radi ili ima lošija svojstva može za sobom povući termičku reakciju i posljedično ugroziti sigurnost cijelog sustava. Stoga možemo reći da je upravljanje nedosljednostima ćelija tijekom cijelog radnog vijeka izuzetno važno. Huawei ostaje dosljedan svojoj predanosti inovacijama utemeljenim na pametnoj seriji. Još smo 2013. po prvi put upotrijebili pametne serijske invertere u solarnim komunalnim postrojenjima i od tada oblikujemo putanju industrijskog razvoja. Do kraja prošle godine udio serijskih invertera na globalnom tržištu porastao je s 18 % na 73 %. Serijska arhitektura proširila se na sustave za napajanje električnom energijom, od prvog pametnog serijskog sustava za pohranu energije za kućanstva do komercijalnih i industrijskih objekata i komunalnih poduzeća. Zato smo ove godine pokrenuli strategiju pametnog serijskog sustava za pohranu energije s formiranjem mreže kako bismo ubrzali ostvarivanje našeg cilja: sustava za napajanje električnom energijom iz 100 % obnovljivih izvora.”
U najnovijoj platformi pametnog serijskog sustava za pohranu energije s formiranjem mreže optimizator na razini modula upravlja sustavom vrhunskom preciznošću. Za tipični sustav od 5 MWh minimalna upravljačka jedinica predstavlja modul od 104 ćelije, dok je kod drugih to oko 5000 ćelija. Zhou je naglasio: „Naša testiranja potvrđuju da serijska arhitektura pruža 10 % više izlazne energije tijekom vijeka trajanja nego što je to slušaj kod konvencionalnih rješenja.”
Sveobuhvatno rješenje za formiranje mreže
„Huawei pruža jedno sveobuhvatno rješenje koje uključuje: Smart String Grid Forming ESS, Smart String PCS, Smart Transformer Station, pametni upravljač serijom i Smart Energy Management System”, izjavio je Zhou.
Sveobuhvatno rješenje za formiranje mreže sadržava precizno definirane protokole i algoritme za dubinsku koordinaciju svakog uređaja sustava. Precizno može registrirati promjene u frekvenciji u nekoliko milisekundi i postići brze reakcije za regulaciju frekvencije na razini postrojenja. Nadalje, visoka dostupnost sustava jamči stabilan rad sustava za napajanje električnom energijom.
Oslanjajući se na svoju stručnost na polju PV-a i sustava za pohranu energije, osobito po pitanju prihvatljivosti mreže i tehnologija formiranja mreže, Huawei Digital Power preporučio je tehnološki sustav Smart String Grid-Forming ESS i definirao osnovne standarde za mogućnosti formiranja mreže: sustav za pohranu energije s formiranjem mreže mora imati mogućnosti formiranja mreže za sve namjene, sva stanja mreže i za proizvodnju, prijenos, distribuciju i potrošnju električne energije u cijelom vijeku trajanja.
Zhou je izdvojio šest komponenti za formiranje mreže na razini komunalnih postrojenja iz ponude poduzeća:

1. Na razini kratkog spoja: 1x do 6x struje kratkog spoja
   

2. Inercija: vremenska konstanta inercije u rasponu od 0 s do 20 s, reakcija unutar 5 ms
   

3. Regulacija primarne frekvencije: vrijeme odgovora na razini postrojenja < 200 ms
   

4. Ublažavanje oscilacije snage: ublažavanje širokopojasnih oscilacija od 0,1 Hz do 100 Hz
   

5. Samostalno pokretanje: samostalno pokretanje postrojenja razine GWh u roku od minute
   

6. Promjena rada na električnoj mreži / izvan električne mreže: besprijekorna promjena rada u VSG načinu rada
   

„Oslanjajući se na tih šest mogućnosti, Huaweijev Smart String Grid-Forming ESS može pružiti stabilno formiranje mreže 24 sata na dan svakog dana u tjednu bez obzira na stanja napunjenosti, omjer kratkog spoja mreže i budući razvoj energetske arhitekture”, nastavio je Zhou. „Nadalje, pruža pouzdanu podršku sustavu za napajanje električnom mrežom i primjenjiv je na različite poslovne modele.”
Na strani proizvodnje rješenje se može prilagoditi svakoj mreži i stabilno prenositi snagu. Funkcije upravljanja naponom, frekvencijom i faktorom snage i učinci primjene jednaki su onima kod sinkronih kondenzatora. Sustav za pohranu energije s formiranjem mreže jednostavniji je za održavanje i potrebna su niža ulaganja tijekom vijeka trajanja.
Na strani prijenosa i distribucije rješenje stabilizira napon i frekvenciju, podržava samostalno pokretanje i ublažava nisko napajanje u razvodnim centrima. Tržište električne energije širi se s energetskog i kapacitivnog tržišta na tržišta dodatnih usluga, kao što su usluge za reaktivnu snagu i inerciju. Huaweijev Smart String Grid-Forming ESS predstavlja jedno rješenje za sve – jednu platformu koja se može prilagođavati različitim poslovnim modelima i podržavati fleksibilan razvoj.
Na potrošačkoj strani besprijekorno prebacivanje između rada na mreži i izvan mreže i stabilan rad izvan mreže omogućavaju mikromreže koje se napajaju iz 100 % obnovljivih izvora.
Ovaj je pristup već implementiran u najvećoj mikromreži koja se sastoji od PV-a i sustava za pohranu energije na svijetu, na Crvenom moru u Saudijskoj Arabiji. Ta mikromreža već više od 21 mjesec isporučuje električnu energiju koja je iz 100 % obnovljivih izvora i do sada je isporučila više od jedne milijarde kilovat-sati električne energije iz obnovljivih izvora. Huaweijev PV i sustav za pohranu energije s formiranjem mreže omogućuju neprekidno i stabilno napajanje električnom energijom ključnih potrošača, kao što su zračne luke i hoteli, i pružaju pouzdanost od 99,9 %
Zaštita visokog standarda od ćelije do mreže
Sigurnost sustava za pohranu energije zahtijeva sustavnu zaštitu visokog standarda od ćelije do mreže. Polazeći od ćelije, Huawei nabavlja ćelije za baterije od vodećih dobavljača primjenjujući rigorozna testiranja. Tehnologija umjetne inteligencije primijenjena je i u proizvodnji i u radu kako bi se unaprijed prepoznali i pratili sigurnosni rizici. Na razini modula primjenjuju se integrirane tehnologije, kao što su izuzetno brzo hlađenje, zaštita termičkom izolacijom i barijera od kisika pozitivnog tlaka, kako bi spriječile širenje termičkih reakcija. Na razini kontejnera svaki je ormar projektiran s usmjerenim dimnjakom kako bi se osiguralo da se zapaljivi plinovi izvedu iz modula najkraćim mogućim putem i da se ne nakupljaju u kontejneru. Na razini sustava i mreže dvostupanjska arhitektura sprječava da se u slučaju pojave visokonaponskog propuštanja struja vraća u bateriju, čime se sprječava termička reakcija.
„Kvalitetu postavljamo kao najvažniju strategiju i osiguravamo je kroz svoje postupke i mehanizme. U pogledu sigurnosti sustava za pohranu energije nastavljamo naš cilj sustava bez širenja požara na samo dim, od automatske izolacije kvara sustava do oporavka od kvara sustava”, zaključio je Zhou.
Globalno prisustvo
Kad je riječ o Huaweijevom djelovanju na različitim tržištima širom svijeta, Zhou je izdvojio dva europska primjera kao dokaze uspjeha poduzeća.
„U Nizozemskoj su sustavi za pohranu energije i komercijalni i industrijski [sustavi] vrlo popularni i vrlo traženi na tržištu”, objasnio je Zhou. „Kad je riječ o industrijskim kompleksima, oni koji žele povećati svoju proizvodnju nemaju dovoljno kapaciteta električne energije u svojim priključnim točkama. To je velika promjena.”
„U Njemačkoj je potpuno drugačija slika jer oni imaju velika postrojenja u sjevernom dijelu Njemačke i žele prenijeti tu energiju u južne dijelove Njemačke, međutim i oni imaju zahtjeve u pogledu proizvodnje iz obnovljivih izvora”, dodao je Zhou. Europa posljednjih godina pokazuje sve veće potrebe za novim sustavima pohrane energije te je dodano 11,9 GW novih kapaciteta u 2024., pri čemu Njemačka i Italija predvode u tim proširivanjima kapaciteta.
„Njemačka ima vrlo ambiciozne ciljeve”, nastavio je Zhou, ističući koliko pohrana može smanjiti teret ispunjavanja energetskih potreba u promjenjivoj energetskoj mješavini.
„Njemačka je izbacila iz upotrebe nuklearne elektrane u 2023. i planira zatvoriti i sva postrojenja za proizvodnju električne energije iz ugljena, što je veliki izazov za prijenos i distribuciju. Kako bi to riješila, Njemačka je postala prva država koja je uvela šifre mreža za tehnologije formiranja mreže i planira formirati tržišta za usluge inercije i samostalnog pokretanja kroz pravila za ponude. Huaweijeva rješenja formiranja mreže pružaju vrhunske mogućnosti. Naša rješenja ispunjavaju tehničke standarde za usluge samostalnog pokretanja i regulacije frekvencije u Njemačkoj, ali i pružaju bolje rezultate od konvencionalnih generatora. Uz prednosti, kao što su samostalno pokretanje na razini jedne minute i vrijeme reakcije frekvencije u milisekundama, naša tehnologija probija put za ukidanje konvencionalnih elektrana uz očuvanje stabilnosti mreže.”