BESS ist ein betriebsbereites, flexibles und modulares Batterie-Energiespeicher-Kraftwerk für erneuerbare Energiequellen mit allen Komponenten in einer kompakten Lösung.

 

BESS Standard

BESS Einsatzbereiche

BESS arbeitet in zwei Steuerungs-Modalitäten: externe und autonome Steuerung.

In beiden Modalitäten kann BESS zur Realisierung verschiedener Funktionen genutzt werden.

BESS Funktionen

Funktionen

 

  • Netz- oder Inselbetrieb
  • Dezentrale Energieerzeugung
  • Integration dezentraler erneuerbarer Energien
  • Steuerung unterschiedlicher erneuerbarer Energiequellen
  • Steuerung von Batterie System und Verbrauchern
  • Netzdienstleistungen
  • Ausgleich von Generation und Last-/Verbrauchsverläufen
  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung
  • Netz-Stabilisierung
  • Ausgleich der Stromerzeugung, Spitzenglättung
  • Regelung von Blind- und Scheinleistung
  • Mobile Anwendungen je nach Anforderung

BESS Standard

Mobile und stationäre Lösungen für vielfältige Einsatzbereiche

BESS Standard Batterie-Speicherkraftwerke sind bis in den GW-Leistungsbereich als geschlossene Kraftwerkssysteme in 20’ 250 kWh-Containern, 30’ 500 kWh, und 40’ 1500 kWh- Containern als auch in Spezial-Containern für große stationäre Kraftwerke lieferbar.

Das Batteriesystem besteht aus anwendungsspezifischen modularen Einheiten, die in Blöcken erweitert werden können. Die Standard-Container beinhalten den Batteriesystembereich und die Umricht- und Steuerzentrale.

Separate, parallel verschaltbare BESS Batteriecontainer- Einheiten sind von 250 kW bis 2 MW lieferbar.

Modulare Erweiterung
Alle Einheiten zur Erweiterung werden als Teil der BESS-Lösung geliefert und beinhalten Touch Screen Display und Control-Schnittstellen sowie integrierten Feuerschutz.

BESS600 Standard*

Modulare Einheiten

BESS Standard:

  • Bidirektionale Inverter
  • AC-Filter zur Reduzierung des Oberschwingungsanteils
  • EMI-Filter auf der DC- und AC Seite
  • Batteriecontainer
  • Batteriemanagementsysteme und Sensoren
  • Batterieschütze
  • Master Controller (MC)
  • Isolationswiderstand-Überwachung auf der DC-Seite
  • Schutzeinrichtungen (DC-Überspannung, Überstrom und Übertemperatur, Kontakt-Schutzgitter, Netzschnittstellenschutz inkl. Spannungs-Frequenzrelais und elektromechanischer Schütz)
  • Leistungsanschlüsse
  • Touch Screen Display
  • Kommunikationsschnittstellen RS485 mit CAN-Bus und MODBUS Protokollen
  • Datensicherheit, Schutz vor nicht autorisiertem Zugriff

*Anpassungen von BESS Speicher-Kraftwerken auf Anfrage.

 

Elektrische Anschlüsse (Beispiel PV):

  • DC-Seite: Photovoltaik, Batterie-Energiespeichersystem
  • AC-Seite: Stromnetz oder Microgrid, Windkraft/Genset, Verbraucher

 

BESS Services

Services

 

  • Vorbeugende und Langzeit-Instandhaltung
  • 24-Stunden Notfallservice
  • Vor-Ort-Beratungen und Unterstützung
  • Schulungen
  • Erweiterungen

 

 

 

 

 

 

BESS Anwendung

Microgrids – Intelligente Stromversorgung

 

Netz- oder Inselbetrieb

Microgrids eignen sich, den wachsenden Strombedarf zu decken, ohne neue große Kraftwerke zu bauen und bestehende Hochspannungsleitungen zu überlasten. Microgrids stellen die Stromversorgung wichtiger Einrichtungen während eines Stromausfalls sicher.

 

BESS Anwendung

Ein Microgrid kann sich blitzschnell an das große Stromversorgungsnetz schalten oder abkoppeln. Wenn das große Netz günstigen Strom anbietet, wird dieser im Microgrid gespeichert. Sobald der Strom teurer wird oder ausfällt, trennt sich das Microgrid und versorgt seine Verbraucher selbstständig. Das Microgrid kann den überschüssigen Strom speichern und wieder abgeben, wenn er benötigt wird.

 

BESS Architektur

BESS

 

  • LiFePO4 Batterie Energiespeichersystem
  • netzunabhängiger und netzgekoppelter Betrieb
  • bidirektionaler Wandler und Wandler-Regelung
  • Betriebsfähigkeit in verschiedenen Modalitäten
  • bidirektionaler Stromaustausch mit dem Stromnetz
  • Master Controller, definiert die BESS Steuerungs-Strategien,
    kommuniziert mit externen Kontrollsystemen

 

BESS Komponenten

Batterie-Technologie

 

LiFePO4 Akkumulatoren

  • Hohe Energie- und Leistungsdichte
  • Konstante Leistung
  • Sicher und umweltfreundlich
  • Hohe Zyklenstabilität, lange Lebensdauer
  • Höhere nutzbare Energie, kein Memory Effekt
  • Geringe Betriebskosten, wartungsfrei
  • Modular erweiterbar

Batterie Management System (BMS)

  • Schutz vor Über-, Unterspannung, Überstrom, Übertemperatur, Kommunikationsverlust
  • Einzel-Zell-Balancing
  • Spannungs- und Temperaturüberwachung jeder einzelnen Zelle
  • Präziser Ladeprozess
  • Monitoring von Ladezustand und Betriebsstatus
  • Flexibles Mapping für zukünftige Funktionen
  • Schutz vor Feuchtigkeit und Staub

BESS Komponenten

BESS Schnittstellenwandler

 

Der Batterie-Energiespeicher ist über den bidirektionalen AC/DC Umrichter an das Stromnetz angeschlossen.

Der bidirektionale Umrichter verfügt über ein Bedienfeld und unterstützt verschiedene Betriebsarten:

Netz folgend
Der Umrichter arbeitet als Stromgenerator und ist an das Stromnetz angeschlossen.

Netz formend
Der Wandler arbeitet als Spannungsgenerator. Diese Betriebsart wird im netzunabhängigen Inselbetrieb verwendet, und um den Slack-Knotenpunkt in einem Microgrid mit mehreren Erneuerbare-Energiequellen (EEQ) zu erzeugen.

Netz unterstützend
Der Wandler arbeitet als Spannungsgenerator mit der Frequenz- und Spannungsamplitude abhängig von Wirk- und Blindleistung (Droop Control). Diese Betriebsart wird verwendet, um mehrere Energiequellen (EEQ) parallel an ein Microgrid anzuschließen.

 

 

 

 

Komponenten

BESS Schnittstellenknoten

 

Die BESS-System Netzschnittstelle verfügt über Filter und Stromtransformatoren. Der Transformator stellt die Trennung zwischen DC und AC Systemen her, passt die Wechselrichter-Ausgangsspannung an die Netzspannung (HS) und (MS) an, erzeugt den Sternpunkt und kompensiert ungleichmäßige Lasten während des Inselbetriebs.

Das BESS System ist über einen Schnittstellenknoten an das Stromnetz angeschlossen.

  • Transformator/Umformer:
    stellt Isolation zwischen DC- und AC- Systemen bereit,
    passt die Umrichter-Ausgangsspannung an die Stromnetz
    spannung an (NS- und MS Stromnetz)
  • Filter:
    verringert Spannungs- und Stromoberschwingungen in
    Richtung Stromnetz
  • LCL-Filter für Schaltfrequenzen und Hochfrequenz
    • EMI Filter
    • Stromklirrfaktor < 3% im Netzparallelbetrieb
    • Spannungsklirrfaktor < 3% im Inselbetrieb

 

 

 

BESS Komponenten

BESS Master Controller (MC)

 

Der Master Controller (MC) definiert und führt die BESS -Steuerungslogistik aus.

  • Der Master Controller (MC) definiert die Sollwerte der Invertersteuerung.
    • Der Master Controller (MC) kommuniziert mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) zur Steuerung des Batteriezustands.

BESS verfügt über zwei Betriebsarten:

  • Autonome Steuerung
    Der Master Controller (MC) empfängt Messungen von
    System und BMS und veranlasst selbstständig die
    Kontrollstrategie.
  • Externe Steuerung
    Der Master Controller (MC) erhält die Kontrollstrategie
    von einer externen Steuerung und führt sie je nach
    Batteriezustand aus.

 

 

Anwendungen BESS und H-PVW

 

BESS kann in zwei Modalitäten arbeiten :

Externe Steuerung:
Der Master Controller (MC) erhält die Steuerungsstrategie und die Sollwerte von einer externen Steuerung, wie dem Steuersystem des Netzbetreibers. Der Master Controller (MC) führt die Sollwerte in Abhängigkeit vom Batteriezustand aus.

Autonome Steuerung:
Der Master Controller (MC) erhält Messungen von System und Batterie-Managementsystem (BMS) und entscheidet selbstständig die Steuerungsstrategie.
In beiden Modalitäten kann BESS verschiedene Netzdienstleistungen bereitstellen.

BESS kann in zwei Steuerungs-Modalitäten arbeiten: externe und autonome Steuerung.

In beiden dieser Modalitäten kann BESS zur Realisierung verschiedener Funktionen genutzt werden, zugunsten des Netzbetreibers, der Produzenten erneuerbarer Energie, der Endverbraucher.

Endverbraucherfunktionen

  • Optimierter Stromeinkauf
  • Blindleistungskompensation

EEQ Erzeugerfunktionen

  • Begrenzung der durch EEQ-Einspeisung verursachten Überspannung
  • Zeitversetzte Stromerzeugung
  • Kompensation von Oberschwingungsströmen
  • Low Voltage Fault Ride Through (LVFRT)

Netzdienstleistungsfunktionen

  • Frequenzregelung und Netzstabilität
  • Spannungsregelung
  • Schwarzstart

Alle Netzdienstleistungen können sowohl dem Netzbetreiber als auch den Energieproduzenten angeboten werden, die mit einem BESS-System ausgestattet sind.

 

BESS & H-PVW Anwendung

Lasten-/ Spitzenausgleich

 

BESS kann in Nebentarifzeiten Energie aus dem Stromnetz speichern und in Hochtarifzeiten einspeisen. Der Last – Energieverbrauch wird zeitlich versetzt (Lastverschiebung) und auf die Perioden günstigerer Nebentarife konzentriert.

BESS kann bei geringer Lastnachfrage (Schwachlastphasen) Energie aus dem Stromnetz beziehen und während der Lastspitzen einspeisen. Das Lastdiagramm ist abgeflacht (Lastausgleich) und die Lastspitzen sind aufgehoben (Spitzenausgleich).

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Blindleistungskompensation

 

Der BESS Umrichter kann den BESS Blindleistungsaustausch mit dem Stromnetz steuern. BESS kann die Aufnahme von Blindleistung der an das Netz angeschlossenen Lasten und Erzeugungseinheiten ausgleichen.

BESS & H-PVW Anwendung

Oberschwingungskompensation

 

Der Master Controller (MC) und die Invertersteuerung des BESS- Systems ermöglichen es, mehrere Stromoberschwingungen mit bestimmter Amplitude und Phase in das Netz zu speisen. So ist es möglich, Oberschwingungen am Netzanschlusspunkt zu kompensieren.

 

BESS & H-PVW Anwendung

Unterstützung variabler EEQ – Zeitversetzte Stromerzeugung

 

BESS wird gesteuert, um der unregelmäßigen Ausgangsleistung der EEQ-Stromerzeuger zu folgen und ihre Variabilität gegenüber dem stündlichen Produktions-Vorhersageprofil auszugleichen.

Das BESS System, an einen EE-Erzeuger gekoppelt, moduliert das EEQ-Produktionsprofil. BESS bezieht oder speist Energie in das Stromversorgungsnetz, um die Abweichungen zwischen Leistungsvorhersage und gegenwärtig verfügbarer EEQ-Leistung auszugleichen.

Generation Time Shift

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Es gibt mehrere technische und wirtschaftliche Gründe für zeitversetzte Energie.

BESS kann Energie zeitversetzt zur Verfügung zu stellen, so dass während eines Zeitintervalls eine bestimmte Menge Energie in der Batterie gespeichert und anschließend ganz oder in Teilen abgegeben wird.

In einem isolierten Kraftwerkssystem kann BESS Energie speichern, wenn erzeugte Überkapazitäten vorhanden sind, um sie bei Unterkapazität abzugeben. So kann BESS die Ungleichgewichte zwischen Generation und den Last-/Verbrauchsverläufen ausgleichen.

Weil Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien von saisonalen Schwankungen abhängig ist, trägt BESS auch dazu bei, dem entgegenzuwirken. BESS kann Energie aus dem Stromversorgungsnetz in Schwachlastzeiten beziehen und in Spitzenlastzeten in das Stromnetz einspeisen.

BESS & H-PVW Anwendung

Die Energiegröße von BESS (kWh der gespeicherten Energie) wird festgelegt durch die gewünschte zeitlich zu versetzende Energiemenge, bezogen auf die gewünschte Dauer oder Autonomie.

Die Nennleistung von BESS (kW) wird bestimmt durch die Ausgangsleistung des bidirektionalen DC-AC-Konverters, dem verbundenen Stromversorgungsnetz oder Microgrid und der zulässigen Stromstärke, die von der Batterie während der Entladung extrahiert wird.

Dies ist auch verbunden mit der Batteriekapazität (Ah) und der zulässigen Lade- und Entladerate der Batterie. Die angeforderte Leistung von BESS wird ausgelegt nach der Lade- und Entladerate der Batterie und der Stabilität des Stromversorgungsnetzes oder Microgrids.

Energie vs. Leistungsfähigkeit von BESS:
Die Batterie-Energiespeichergröße muss in Bezug auf beides, Leistung und Energie gewählt werden.

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Low Voltage Fault Ride Through (LVFRT)

 

Das BESS- System ermöglicht es einem an BESS angeschlossenen Stromerzeuger (EEQ), bei einem netzseitigen schnellen Spannungseinbruch am Netz zu bleiben. Diese Anwendung ist als “LVFRT-Fähigkeit“ definiert.

Diagramm
Beispiel: LVFRT-Fähigkeit bei Spannungseinbrüchen im Stromnetz nach der Norm CEI 0-21 (Italienisches Elektrotechnisches Komitee). Die CEI 0-21 entspricht der deutschen Norm VDE-AR-N-4105.

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Primärregelung

 

Die Primärfrequenzregelung muss das Leistungsungleichgewicht zwischen der Erzeugung und der Last (Verbrauch) kompensieren, um Frequenzstörungen auszuschließen und die Netzstabilität unterstützen.

BESS kann zur Primärfrequenzregelung beitragen. Der Master Controller (MC) ändert sofort den Wirkleistungs- Sollwert des Inverters, in Abhängigkeit von der im Netzanschlusspunkt gemessenen Frequenz.

Mit einem an ein BESS System gekoppeltes EE-Kraftwerk wird der Stromerzeuger (EEQ) zu einem
geregelten System mit der Fähigkeit, zur Primärfrequenzregelung beizutragen.

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Sekundärregelung

 

Die Sekundärfrequenzregelung

Die Sekundärfrequenzregelung hat die Aufgabe, die Nenn-Netzfrequenz nach dem Eingriff der Primärregelung wiederherzustellen.

BESS kann zur Sekundärfrequenzregelung beitragen. Der Master Controller (MC) ändert sofort den Wirkleistungs-Sollwert des Inverters/Umrichters, in Abhängigkeit von der im Netzanschlusspunkt gemessenen Frequenz.

Die Batteriebank (korrekt ausgelegt), kann über 2 Stunden die zusätzliche (sekundäre) angefragte Leistung für die Regelung bereitstellen.

Mit einem an BESS gekoppelten Erneuerbare-Energie-Kraftwerk wird der Stromerzeuger (EEQ) zu einem geregelten System mit der Fähigkeit, zur Sekundärregelung beizutragen.

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Tertiärregelung (Minutenreserve)

 

Die Tertiärfrequenzregelung

Die Aufgabe der Tertiärfrequenzregelung ist die Wiederherstellung der Sekundärregelreserve nach dem Eingriff der Primär- und Sekundärregelung.

Die erforderliche Leistungsreserve für die Primär- und Sekundärregelung, und im Besonderen für die Tertiärregelung, bewirkt den Teillastbetrieb der geregelten Kraftwerke, mit einem hierdurch bedingten Effizienzverlust wie auch der Verkürzung der zu erwartenden Lebensdauer (absehbarer Betriebszeitraum).

Der Einsatz eines BESS-Systems zur Gewährleistung der Regelreserve ermöglicht es, die geregelten Kraftwerke immer in ihrem optimalen Betriebspunkt zu betreiben.

 

Regulation Power

 

BESS & H-PVW Anwendung

Spannungshaltung

 

Die primäre und sekundäre Spannungsregelung

Die an das Stromnetz angeschlossenen Erzeugereinheiten müssen ihre Blindleistung regeln, entsprechend des gemessenen Spannungsniveaus am Netzanschlusspunkt (Primäre Spannungsregelung) oder an einem anderen relevanten Netzknotenpunkt (Sekundärregelung).

BESS kann zur Spannungsregelung im Stromnetz beitragen. Der Master Controller (MC) kann den Blindleistungs-Sollwert des Inverters ändern, abhängig von der im Netzanschlusspunkt (PCC) gemessenen Spannung, oder einiger von anderen Netzknoten empfangenen Signale.

 

 

BESS & H-PVW Anwendung

Schwarzstart

 

Sämtliche BESS-Hilfsmittel (Steuerung, Messungen, …) können direkt aus der Batteriebank versorgt werden.

BESS kann auch im Fall eines Totalausfalls des Hauptstromnetzes angeschaltet werden, BESS kann genutzt werden, um einige Teile des Stromnetzes wieder mit Leistung zu versorgen (Schwarzstart), so dass es möglich ist, andere Kraftwerken schrittweise wieder in Betrieb zu nehmen und die Anfangs-Netzkonfiguration wiederherzustellen.