Entrando na era da formação de redes de strings inteligentes (ESS) com a Huawei

Este ano, a Huawei realizou uma cerimônia para destacar sua "Estratégia FusionSolar" e lançar a nova geração da Plataforma ESS para Formação de Redes de Strings Inteligentes. Steven Zhou, Presidente da Linha de Produtos Smart PV e ESS da Huawei Digital Power, também falou sobre os compromissos de longa data da empresa com sua estratégia FusionSolar, as oportunidades decorrentes da transição energética e os dois principais recursos da nova plataforma ESS.

Questionado sobre a estratégia FusionSolar, Zhou a descreveu como a integração de "tecnologias 4T (bit, watt, calor e bateria) para construir a infraestrutura energética para novos sistemas de energia". Com a convergência profunda dessas tecnologias, a Huawei cria uma inovadora rede de strings inteligente, formando uma plataforma ESS. Zhou destacou três propostas de valor fundamentais por trás da abordagem:

1. Formação de rede para todos os cenários: a tecnologia de formação de rede é aplicada à geração, transmissão, distribuição e consumo de energia para garantir a estabilidade de longo prazo de novos sistemas de energia.
2. Segurança da célula à rede: medidas de segurança são implementadas em cada fase para garantir a segurança dos equipamentos, pessoal e ativos.
3. Uma solução única para todos: a plataforma de gerenciamento colaborativo PV+ESS alimentada por IA pode se adaptar a vários modelos de negócios para implementar a previsão de rendimento energético e a otimização automática de políticas operacionais.

Há duas características principais da nova estratégia da plataforma ESS: comprometimento com a arquitetura de strings e fornecimento de uma solução única de formação de grade.

Isso é particularmente significativo considerando, como diz Zhou, que a indústria global de energia está passando por um período de rápidas mudanças, tanto em termos da importância do papel do armazenamento quanto dos altos padrões pelos quais esses ativos de armazenamento devem operar.

“O armazenamento será cada vez mais amplamente utilizado no futuro, se quisermos fazer a transição para o sistema de energia renovável”, explicou Zhou. “Como dispositivos eletroquímicos, as células apresentam inconsistências inerentes devido às matérias-primas [e] fabricação, às condições de temperatura de operação, etc. O desempenho geral de um sistema de armazenamento de energia é limitado por sua célula mais fraca.”

Uma única célula com baixo desempenho ou degradada pode desencadear ainda mais a fuga térmica e, eventualmente, comprometer a segurança de todo o sistema. Portanto, gerenciar inconsistências de células durante a vida útil não é apenas importante, é essencial. A Huawei permaneceu firmemente comprometida com a inovação baseada em strings inteligentes. Em 2013, fomos pioneiros na aplicação de inversores de string inteligentes em usinas de energia solar em escala de utilidade pública e, desde então, moldamos a trajetória de desenvolvimento do setor. No ano passado, a participação de mercado global de inversores de string cresceu de 18% para 73%. A arquitetura de strings se estende ao sistema de armazenamento de energia, desde o primeiro ESS de string inteligente em residências até o comercial e industrial (C&I) e utilidades públicas. Assim, este ano, lançamos a estratégia de ESS de formação de rede de strings inteligentes, acelerando o alcance da meta de sistema de energia 100% renovável.

Na mais recente plataforma ESS de formação de rede de strings inteligentes, o otimizador em nível de pacote gerencia o sistema com precisão significativamente aprimorada. Para um sistema típico de 5 MWh, a unidade mínima de gerenciamento é o pacote de 104 células, enquanto outros, cerca de 5.000 células. Zhou enfatizou: "Nossos testes confirmam que esta arquitetura de strings fornece 10% mais energia durante a vida útil do que as alternativas convencionais."

“A Huawei fornece uma solução completa, que consiste no Smart String Grid Forming ESS, Smart String PCS, Smart Transformer Station, Smart Array Controller e Smart Energy Management System”, disse Zhou.

A solução completa de formação de rede elétrica conta com coordenação aprofundada de cada dispositivo no sistema por meio de protocolos e algoritmos bem definidos. Ela consegue capturar com precisão as variações de frequência em milissegundos e alcançar uma resposta rápida de regulação de frequência no nível da usina. Além disso, apresenta alta disponibilidade do sistema, o que é uma garantia sólida para a operação estável do sistema elétrico.

Com base em sua expertise nos campos de energia fotovoltaica e ESS, especialmente em relação à compatibilidade com a rede e às tecnologias de formação de rede, a Huawei Digital Power propõe o sistema de tecnologia Smart String Grid-Forming ESS e define os principais padrões de recursos de formação de rede: O ESS de formação de rede deve ter recursos de formação de rede para todos os desempenhos, todas as condições de rede e todo o ciclo de vida de geração, transmissão, distribuição e consumo de energia.

Zhou continuou destacando seis componentes de formação de rede em escala de utilidade pública das ofertas da empresa:

1. Nível de curto-circuito: 1x a 6x corrente de curto-circuito
2. Inércia: constante de tempo de inércia variando de 0s a 20s, ação dentro de 5 ms
3. Regulação de frequência primária: tempo de resposta em toda a planta < 200 ms
4. Amortecimento de oscilação de potência: amortecimento de oscilação de banda larga de 0,1 Hz a 100 Hz
5. Arranque a preto: arranque a preto para uma central de nível GWh dentro de um nível de minuto
6. Comutação on/off-grid: comutação perfeita no modo VSG

“Aproveitando esses seis recursos, o ESS de formação de rede inteligente de strings da Huawei pode garantir a formação de rede estável 24 horas por dia, 7 dias por semana, independentemente do SOC, do SCR da rede e da evolução futura da arquitetura energética”, continuou Zhou. “Ele oferece suporte confiável para o sistema de energia e se aplica a diversos modelos de negócios.”

Do lado da geração, a solução pode ser adaptada a qualquer rede e a energia pode ser transmitida de forma estável. As funções de controle de tensão, frequência e ângulo de potência, bem como os efeitos da aplicação, são equivalentes aos dos condensadores síncronos. A solução ESS com formação de rede apresenta manutenção simples e menor investimento ao longo do ciclo de vida.

No lado da transmissão e distribuição, a solução estabiliza a tensão e a frequência, suporta black start e atenua o fornecimento de energia fraco em centros de carga. O mercado de energia elétrica está se expandindo dos mercados de energia e capacidade para mercados de serviços auxiliares, como energia reativa e serviços de inércia. O ESS de formação de rede inteligente da Huawei apresenta o sistema One-Fits-All, ou seja, uma plataforma única que se adapta a diversos modelos de negócios e oferece suporte a uma evolução flexível.

Do lado do consumo, a comutação contínua entre rede e rede e a operação estável fora da rede permitem microrredes 100% alimentadas por energias renováveis.

Essa abordagem já foi implementada na maior microrrede fotovoltaica com sistema de energia renovável (ESS) do mundo, o destino no Mar Vermelho, na Arábia Saudita. Essa microrrede fornece eletricidade 100% renovável há mais de 21 meses e já gerou mais de um bilhão de quilowatts-hora de eletricidade verde. A rede fotovoltaica e o ESS da Huawei garantiram o fornecimento de energia contínuo e estável para cargas críticas, como aeroportos e hotéis, alcançando uma confiabilidade de 99,9%.

A segurança do ESS exige proteção sistemática de alto padrão, da célula à rede. No nível da célula, a Huawei seleciona células de bateria de fornecedores líderes com testes rigorosos; a tecnologia de IA é adotada durante a fabricação e a operação para identificar e rastrear riscos de segurança com antecedência. No nível da embalagem, tecnologias integradas, como resfriamento ultrarrápido, proteção de isolamento térmico e barreira de oxigênio de pressão positiva, são usadas para evitar a propagação da fuga térmica. No nível do contêiner, cada rack é projetado com uma chaminé direcional para garantir que o gás combustível seja descarregado da embalagem no caminho mais curto e não se acumule no contêiner. No nível do sistema e da rede, com base em uma arquitetura de estágio duplo, quando ocorre a passagem de alta tensão, nenhuma corrente reversa entra na bateria, evitando a fuga térmica.

“Consideramos a qualidade nossa principal estratégia e a garantimos por meio de processos e mecanismos. Para a segurança do ESS, continuaremos a busca pela não propagação de fogo para apenas fumaça, do isolamento automático de falhas do sistema à recuperação de falhas do sistema.” Zhou concluiu.

Quando questionado sobre o trabalho da Huawei em vários mercados ao redor do mundo, Zhou apontou dois exemplos europeus como evidência do sucesso da empresa.

“Na Holanda, os sistemas ESS e C&I são muito populares e muito requisitados no mercado”, explicou Zhou. “Para os complexos industriais, aqueles que desejam aumentar sua produção, não têm capacidade elétrica suficiente em seus pontos de conexão. Isso é uma grande mudança.”

“Para a Alemanha, é bem diferente, porque eles têm usinas maiores no norte do país e querem transferir a eletricidade do norte para o sul; eles têm demandas para a geração renovável”, acrescentou Zhou. A Europa tem visto um apetite crescente por novos sistemas de armazenamento nos últimos anos, adicionando 11,9 GW de nova capacidade em 2024, com Alemanha e Itália liderando em termos de acréscimos de capacidade.

“Mas a Alemanha também tem metas ambiciosas”, continuou Zhou, destacando como o armazenamento pode assumir uma responsabilidade maior para atender à demanda de energia em uma matriz energética em constante mudança.

A Alemanha desativou todas as usinas nucleares em 2023 e planeja desativar as usinas a carvão, um desafio para a estabilidade da rede de transmissão e distribuição. Para lidar com isso, a Alemanha se tornou o primeiro país a adaptar os códigos de rede para tecnologias de formação de rede e planeja estabelecer mercados para serviços de inércia e black start, por meio de políticas de licitação. As soluções de formação de rede da Huawei oferecem recursos superiores. Nossas soluções não apenas atendem aos padrões técnicos para serviços de black start e regulação de frequência na Alemanha, mas também superam os geradores convencionais. Com vantagens como ativação de black start em minutos e tempo de resposta de frequência em milissegundos, nossa tecnologia abrirá caminho para a desativação gradual de usinas convencionais, garantindo a estabilidade da rede.