i-stormy
Interoperable, modular and Smart hybrid energy STORage systeM for stationarY applications
Kontext
Die laufende Energiewende erfordert neue Paradigmen, einschließlich neuer Anlagen, die in der Lage sind, neue Stromnetzanforderungen zu erfüllen. Speicher können mehrere dieser Systemanforderungen erfüllen, insbesondere dann, wenn diese Einheiten aus verschiedenen Quellen bestehen, z. B. Batterien, Superkondensatoren, Elektrolyseure, thermische Speicher oder Pumpspeicherkraftwerke. In diesem Zusammenhang können hybride Kraftwerke heterogene Fähigkeiten an einem gemeinsamen Ort nutzen, um Synergien zwischen verschiedenen Quellen, wie z. B. PV und Wind, zu identifizieren und zu nutzen.
Trends und Chancen
Neben all diesen neuen Systemanforderungen führt der Übergang von der konventionellen Erzeugung (Kohle, Gas, …) zur Erzeugung mit Wechselrichtern, zu einem Trend der Bereitstellung von Systemdienstleistungen, die über Leistungselektronik mit dem Netz verbunden sind. Dies bedeutet, dass Wechselrichter eine bestimmte Menge an Wirk- und Blindleistung bereitstellen müssen, z. B. in Abhängigkeit von Frequenz und Spannung. Im Idealfall werden diese Leistungen auf optimale Weise erbracht, d. h. durch Maximierung der Effizienz der aus Wechselrichtern und Speicher bestehenden Einheiten. Da die Speichereinheiten immer größer werden, setzen sie sich in der Regel aus verschiedenen Einheiten mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammen, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, z. B. können sie aus einem Hochenergie- und einem Hochleistungsmodul und den entsprechenden Teilmodulen bestehen.
Zielsetzung
Das Hauptziel des iSTORMY-Projekts ist die Entwicklung einer kostengünstigen, modularen, effizienten (industriellen) Lösung für stationäre hybride Energiespeichersysteme mit einer optimalen Konfiguration zur Maximierung von Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer, um verschiedene Netzdienstleistungen im Stromnetz zu den niedrigsten Kosten bereitzustellen. Während sich die meisten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Hybridbatterien auf neuartige Batteriechemie oder optimierte Batterielösungen konzentrieren, betrachtet iSTORMY das gesamte System, in das Innovationen auf der Ebene der Leistungselektronik, des Batteriestapels und des Energiemanagementsystems integriert werden, einschließlich der Möglichkeit, langlebige EV-Batterien zu verwenden.
Ergebnisse
Die Beiträge des AIT konzentrierten sich auf die Bereitstellung von Netzdienstleistungen unter Verwendung von Hybridspeichern. Da typische Netzdienstleistungen entwickelt wurden, bevor Hybridkraftwerke (oder Hybridspeicher) betrachtet wurden, gibt es einige Unsicherheiten darüber, wie die Fähigkeiten der einzelnen Module genutzt werden können und wie die Sollwerte auf die verschiedenen Module in einer Hybrideinheit verteilt werden können. Im Rahmen dieses Projekts wurde diese Ungewissheit verringert, indem mögliche Methoden zur Koordinierung der verschiedenen Module innerhalb der Einheit dargelegt wurden.
Use Cases
Drei Use Cases werden untersucht, um spezifische Erkenntnisse zu gewinnen über:
- Die koordinierte Bereitstellung von Frequenz- und Spannungsunterstützung (d. h. die gleichzeitige Bereitstellung von Wirk- und Blindleistung), die in schwachen Netzen erforderlich sein dürfte;
- Die Spitzenlastreduzierung (Peak-shaving) an einem Industriestandort und im weiteren Sinne jede Art von Netzdienstleistung, die sich als Optimierungsproblem mit klar definierten, zu minimierenden Kosten darstellen lässt und für die Preis- und/oder Lastprognosen vorliegen.
- Außerdem wurden die Auswirkungen der primären Frequenzregelung auf die Alterung der verschiedenen Module eines HESS unter Berücksichtigung eines typischen Frequenzvorlauf in Kontinentaleuropa bewertet. Für die Definition der Primärregelleistung werden zwei verschiedene Kriterien verwendet, nämlich das nordische Kriterium und die Kontinentaleuropa-Verordnung.
