Distribuzione di BESS containerizzato per la stabilità della rete in condizioni nordiche estreme

Impiego di BESS contenitorizzato per la stabilità della rete in condizioni nordiche difficili

Progetto:Regolamento della frequenza dei parchi eolici e spostamento dell'energia

Localizzazione:Nord Svezia

Data di messa in servizio:15 novembre 2024

Data di inizio operativo:1° dicembre 2024

Durata del progetto:Attività in corso

Principali parti interessate:

• Direttore del progetto:Dr. Elin Andersson (direttore regionale per la stabilità della rete, Scandinavian Energy Authority)
• Direttore tecnico:Ingvar Bergström (ingegnere senior per l'integrazione delle reti)
• Direttore delle operazioni sul sito:Kari Nilsen

Sfondo:La rapida espansione della produzione di energia eolica nel nord della Svezia ha creato sfide significative per l'operatore della rete regionale.che richiedono una maggiore capacità di risposta a frequenza primaria (PFR)Inoltre, i colli di bottiglia del trasporto durante i periodi di picco di generazione hanno reso necessario lo spostamento dell'energia locale.Le soluzioni tradizionali sono state ritenute troppo lente da implementare e insufficientemente resistenti agli inverni estremi della regione (temperature regolarmente inferiori a -25°C).

Scelta delle soluzioni e obiettivi:Dopo una rigorosa valutazione tecnica incentrata sul tempo di risposta, sulle prestazioni in condizioni di freddo, sulle certificazioni di sicurezza e sulla modularità per l'espansione futura,è stato selezionato un sistema di stoccaggio dell'energia delle batterie (BESS) di terza generazioneTra gli obiettivi principali figurano:

1. Fornire una risposta a frequenza primaria sotto i 200 ms per stabilizzare la griglia.
2. La produzione eolica in eccesso durante la bassa domanda e l'iniezione di potenza durante i periodi di picco/spostamento.
3. Assicurare un funzionamento affidabile a temperature ambientali fino a -30°C.
4. Raggiungere un rapido impiego in una sola stagione di costruzione.
5. Rispettare i rigorosi standard nordici di sicurezza antincendio e di interconnessione della rete.

Impiego e configurazione del sistema:

• Modello di distribuzione:Un singolo contenitore standard di 20 piedi con la soluzione BESS completa è stato installato adiacente a una sottostazione di un parco eolico da 50 MW.
• Specifiche del sistema (per unità di contenitore):
  • Capacità della batteria (BOL):1182 kWh
  • Batteria chimica:Fosfato di ferro di litio (LiFePO4), celle da 280Ah.
  • Architettura del sistema:Progettazione modulare con 6 corde di batterie (configurazione 1P220S per corde, composta da 11 moduli ciascuno).
  • Conversione di potenza:1000 kW di potenza nominale AC (400V, 3 fasi, 50 Hz).
  • Intervallo di tensione:616 V - 792 V (DC).
  • Tolleranza ambientale:Intervallo di temperatura di funzionamento: da -30°C a +55°C (con potenza automatica inferiore a -30°C e superiore a +55°C), protezione IP55 (batterie) / IP54 (compartimento elettrico), classificazione anticorrosione C3.
  • Frigorifero:Aria condizionata industriale per armadi delle batterie, raffreddamento forzato dell'aria per il vano elettrico.
  • Sicurezza:Sistema integrato di rilevamento del fuoco e di soppressione dell'eptafluoropropano, tecnologia brevettata di isolamento inter-cluster per prevenire la propagazione delle fiamme.
  • Impronta:6058 mm (L) x 2438 mm (W) x 2896 mm (H).
• Installazione:La soluzione containerizzata "one-stop" ha consentito la consegna tramite trasporto standard e richiedeva solo la preparazione delle fondamenta, la connessione alla rete e la messa in servizio in loco.La piena distribuzione e messa in servizio sono state completate entro 10 giorni dall'arrivo del container, riducendo significativamente i costi dei lavori civili e dei progetti.
• Integrazione della griglia:Connessione senza soluzione di continuità al bus della sottostazione a 400 V. Comunicazione via Ethernet e RS485 utilizzando i protocolli Modbus TCP/IP e Modbus-RTU per l'integrazione SCADA e i segnali di dispatch dell'operatore di rete.

I risultati più significativi (dati operativi del primo trimestre 2025):

1. Regolamento della frequenza:L'attivazione della PFR è conseguita in modo coerente entro180 millisecondiquando si rilevano deviazioni di frequenza superiori a ±0,2 Hz, superando l'obiettivo <200 ms. Dammaggio critico durante eventi multipli di rampa del vento.
2. Trasferimento di energia:È stato possibile spostare con successo una media di 850 kWh giornalieri da periodi di picco a periodi di picco, riducendo la congestione locale e ottimizzando i ricavi dei parchi eolici.
3. Resilienza alle condizioni meteorologiche estreme:Operato ininterrottamente durante il rigido inverno nordico, mantenendo una disponibilità superiore al 98%.Il controllo della temperatura della cabina tramite aria condizionata industriale si è dimostrato affidabile.
4. Sicurezza e affidabilità:Non sono stati registrati incidenti di sicurezza o eventi termici. La progettazione partizionata ha facilitato una sostituzione di moduli minori entro 4 ore senza mettere l'intero sistema offline, dimostrando un'elevata disponibilità.
5. Rispetto:Risponde pienamente a tutte le norme di interconnessione di rete richieste (certificate secondo EN50549-1/2, G99, IEEE 1547, ecc.) e alle certificazioni di sicurezza (tra cui UL 9540A, UL 1973, IEC 62619).

Risultati e benefici del progetto:

• Stabilità della rete migliorata:Miglioramento significativo della qualità della frequenza locale, riducendo la dipendenza dalle riserve di rotazione.
• Riduzione del ritardo del vento:Aumento dell'utilizzazione dell'energia eolica generata di circa il 5% nel primo trimestre.
• Impiego conveniente:L'approccio modulare contenitorizzato ha ridotto al minimo i lavori sul sito e ha accelerato il calendario del progetto, raggiungendo le proiezioni di ROI prima del previsto.
• Fondazione per l'espansione:La progettazione modulare e il supporto al funzionamento parallelo delle unità forniscono un percorso chiaro per futuri aumenti di capacità con l'aumento della produzione eolica.
• Operazione in ambienti difficili:Dimostrata la fattibilità della tecnologia BESS avanzata per applicazioni critiche della rete in climi estremamente freddi.

Fattori chiave di successo identificati dal responsabile del progetto, il dottor Andersson:"I fattori decisivi sono stati lavelocità di risposta eccezionaleper la regolazione della frequenza, il suo<