Вступление в эру интеллектуальных сетей электроснабжения с Huawei
В этом году Huawei провела церемонию, чтобы подчеркнуть свою «стратегию FusionSolar» и запустить новое поколение Smart String Grid Forming ESS Platform. Стивен Чжоу, президент линейки продуктов Smart PV & ESS, Huawei Digital Power, также рассказал о давних обязательствах компании в отношении своей стратегии FusionSolar, возможностях, возникающих в результате энергетического перехода, и двух ключевых особенностях новой платформы ESS.
Когда его спросили о стратегии FusionSolar, Чжоу описал ее как интеграцию «технологий 4T (бит, ватт, тепло и аккумулятор) для создания энергетической инфраструктуры для новых энергосистем». Благодаря их глубокой конвергенции Huawei формирует инновационную интеллектуальную струнную сетку, формирующую платформу ESS. Чжоу выделил три ключевых ценностных предложения, лежащих в основе подхода:
- Формирование сетей для всех сценариев: технология формирования сетей применяется к производству, передаче, распределению и потреблению электроэнергии для обеспечения долгосрочной стабильности новых энергосистем.
- Безопасность от ячейки до сети: меры безопасности реализуются на каждом этапе для обеспечения безопасности оборудования, персонала и активов.
- Один подходит всем: платформа совместного управления PV+ESS на базе искусственного интеллекта может адаптироваться к различным бизнес-моделям для прогнозирования выработки энергии и автоматической оптимизации политик эксплуатации.
Две ключевые особенности новой стратегии платформы ESS: приверженность строчной архитектуре и предоставление комплексного решения по формированию сетки.
Это особенно важно, учитывая, что, как говорит Чжоу, мировая энергетическая отрасль переживает период быстрых изменений, как с точки зрения значимости роли хранения, так и высоких стандартов, которым должны соответствовать эти хранилища.
«Хранение энергии будет все более широко применяться в будущем, если мы собираемся перейти на возобновляемую энергетическую систему», — пояснил Чжоу. «Как электрохимические устройства, ячейки по своей природе имеют несоответствия из-за сырья [и] производства, условий рабочей температуры и т. д. Общая производительность системы хранения энергии ограничена ее самой слабой ячейкой».
«Одна неэффективная или деградировавшая ячейка может еще больше спровоцировать тепловой разгон и в конечном итоге поставить под угрозу безопасность всей системы. Поэтому управление несоответствиями ячеек в течение срока службы не просто важно — это необходимо. Huawei по-прежнему твердо придерживается инноваций на основе интеллектуальных цепочек. В 2013 году мы стали пионерами в применении интеллектуальных инверторов на солнечных электростанциях коммунального масштаба и с тех пор определили траекторию развития отрасли. К прошлому году доля инверторов на мировом рынке выросла с 18% до 73%. Архитектура цепочек распространяется на системы хранения энергии, от первой интеллектуальной цепочки ESS в жилом секторе до коммерческой и промышленной (C&I) и коммунальной сферы. Поэтому в этом году мы запустили стратегию формирования интеллектуальной цепочкой сетки ESS, ускорив достижение цели по 100%-ному переходу на возобновляемые источники энергии».
В новейшей интеллектуальной стринговой сетке, формирующей платформу ESS, оптимизатор на уровне пакета управляет системой со значительно большей точностью. Для типичной системы мощностью 5 МВт·ч минимальной единицей управления является пакет из 104 ячеек, в то время как для других систем — около 5000 ячеек. Чжоу подчеркнул: «Наши испытания подтверждают, что эта стринговая архитектура обеспечивает на 10% больше энергии за весь срок службы, чем обычные альтернативы».
«Huawei предлагает комплексное решение, которое состоит из ESS, формирующего интеллектуальную сеть, интеллектуальной системы управления цепями, интеллектуальной трансформаторной станции, контроллера интеллектуального массива и интеллектуальной системы управления энергопотреблением», — сказал Чжоу.
Решение для формирования единой сети имеет глубокую координацию каждого устройства в системе с помощью четко определенных протоколов и алгоритмов. Оно может точно фиксировать изменения частоты за миллисекунды и достигать быстрого реагирования регулирования частоты на уровне завода. Более того, оно представлено с высокой доступностью системы, что является надежной гарантией стабильной работы энергосистемы.
Используя свой опыт в области фотоэлектрических систем и ESS, особенно в отношении дружественности к сетям и технологий формирования сетей, Huawei Digital Power предлагает технологическую систему Smart String Grid-Forming ESS и определяет основные стандарты возможностей формирования сетей: ESS, формирующие сети, должны обладать возможностями формирования сетей для всех показателей, всех условий сети и полного жизненного цикла генерации, передачи, распределения и потребления электроэнергии.
Чжоу продолжил выделил шесть компонентов предложений компании, формирующих сети коммунального масштаба:
- Уровень короткого замыкания: от 1x до 6x тока короткого замыкания
- Инерция: постоянная времени инерции в диапазоне от 0 с до 20 с, действие в течение 5 мс
- Регулирование первичной частоты: время отклика в масштабе предприятия < 200 мс
- Демпфирование колебаний мощности: демпфирование широкополосных колебаний от 0,1 Гц до 100 Гц
- Черный пуск: черный пуск для ГВт-ч станции в течение минуты
- Переключение между сетью и сетью: плавное переключение в режиме VSG
«Используя эти шесть возможностей, Smart String Grid-Forming ESS от Huawei может обеспечить стабильное формирование сети 24/7 независимо от SOC, SCR сети и будущей эволюции энергетической архитектуры», — продолжил Чжоу. «Она обеспечивает надежную поддержку энергосистемы и применима к различным бизнес-моделям».
С точки зрения генерации решение может быть адаптировано к любой сети, а мощность может передаваться стабильно. Функции управления напряжением, частотой и углом мощности, а также эффекты применения эквивалентны функциям синхронных конденсаторов. Решение ESS для формирования сети отличается простотой обслуживания и меньшими инвестициями в жизненный цикл.
На стороне передачи и распределения решение стабилизирует напряжение и частоту, поддерживает черный запуск и смягчает слабое электроснабжение в центрах нагрузки. Рынок электроэнергии расширяется от рынков энергии и мощности до рынков вспомогательных услуг, таких как реактивная мощность и инерционные услуги. Smart String Grid-Forming ESS от Huawei отличается универсальностью, то есть одной платформой, которая адаптируется к различным бизнес-моделям и поддерживает гибкую эволюцию.
Что касается потребления, то бесперебойное переключение между сетевым и автономным питанием, а также стабильная работа вне сети позволяют создавать микросети, на 100% обеспечиваемые возобновляемыми источниками энергии.
Этот подход уже реализован в крупнейшей в мире микросети PV-plus-ESS, расположенной на Красном море в Саудовской Аравии. Эта микросеть поставляет 100% возобновляемой электроэнергии уже более 21 месяца и поставила более миллиарда киловатт-часов зеленой электроэнергии. PV и ESS, формирующие сеть, Huawei обеспечили непрерывное и стабильное электроснабжение критически важных нагрузок, таких как аэропорт и гостиницы, достигнув надежности 99,9%
Безопасность ESS требует систематической защиты высокого стандарта от ячейки до сети. На уровне ячейки Huawei выбирает ячейки аккумуляторных батарей у ведущих поставщиков с помощью строгих испытаний; технология ИИ применяется как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации для заблаговременного выявления и отслеживания рисков безопасности. На уровне пакета используются интегрированные технологии, такие как сверхбыстрое охлаждение, теплоизоляционная защита и кислородный барьер с положительным давлением, для предотвращения распространения теплового разгона. На уровне контейнера каждая стойка спроектирована с направленным дымоходом, чтобы гарантировать, что горючий газ выводится из пакета по кратчайшему пути и не накапливается в контейнере. На уровне системы и сети, на основе двухступенчатой архитектуры, когда происходит прохождение высокого напряжения, обратный ток не поступает в аккумулятор, что позволяет избежать теплового разгона.
«Мы берем качество в качестве нашей первой стратегии и обеспечиваем его с помощью процессов и механизмов. Для безопасности ESS мы продолжим стремиться от отсутствия распространения огня к дыму, от автоматической изоляции неисправностей системы к восстановлению неисправностей системы», — заключил Чжоу.
Отвечая на вопрос о работе Huawei на различных рынках по всему миру, Чжоу привел два европейских примера как подтверждение успехов компании.
«В Нидерландах ESS и C&I [системы] очень популярны, и они пользуются большим спросом на рынке», — пояснил Чжоу. «Для промышленных комплексов, тех, кто хочет увеличить свое производство, у них нет достаточной мощности электроэнергии в точках подключения. Это большое изменение».
«Для Германии все по-другому, потому что у них есть более крупные электростанции в северной части Германии, и они хотят перебросить электроэнергию из северной части в южную; у них есть спрос на возобновляемую генерацию», — добавил Чжоу. В последние годы в Европе наблюдается возросший спрос на новые системы хранения, что добавит 11,9 ГВт новых мощностей в 2024 году, причем Германия и Италия лидируют по добавлению мощностей.
«Но Германия также ставит перед собой амбициозные цели», — продолжил Чжоу, подчеркнув, что хранение может взять на себя большую нагрузку по удовлетворению спроса на энергию в меняющемся энергобалансе.
«Германия вывела из эксплуатации все атомные электростанции в 2023 году и планирует закрыть угольные электростанции, что является проблемой для стабильности сети передачи и распределения. Чтобы решить эту проблему, Германия стала первой страной, которая адаптировала сетевые кодексы для технологий формирования сетей и планирует создать рынки для услуг инерции и пуска из полностью обесточенного состояния с помощью тендерной политики. Решения Huawei для формирования сетей обеспечивают превосходные возможности. Наши решения не только соответствуют техническим стандартам для услуг пуска из полностью обесточенного состояния и регулирования частоты в Германии, но и превосходят традиционные генераторы. Благодаря таким преимуществам, как активация пуска из полностью обесточенного состояния на уровне минут и время частотного отклика в миллисекундах, наша технология проложит путь к постепенному отказу от традиционных электростанций, обеспечивая при этом стабильность сети».
energy-storage
