Implementación de BESS en contenedores para la estabilidad de la red en condiciones nórdicas adversas

Implementación de BESS en contenedores para la estabilidad de la red en condiciones nórdicas adversas

Proyecto:Regulación de la frecuencia de los parques eólicos y cambio de energía

Ubicación:Norte de Suecia

Fecha de puesta en servicio:15 de noviembre de 2024

Fecha de inicio de las operaciones:El 1 de diciembre de 2024

Duración del proyecto:En curso

Principales partes interesadas:

• Líder del proyecto:El Dr. Elin Andersson (Director Regional de Estabilidad de la Red, Autoridad Escandinava de Energía)
• Dirección técnica:Ingvar Bergström (Ingeniero de Integración de la Red)
• Gerente de operaciones del sitio:Kari Nilsen y su familia

Antecedentes:La rápida expansión de la generación de energía eólica en el norte de Suecia planteó importantes desafíos para el operador de la red regional.que requieren capacidades mejoradas de respuesta de frecuencia primaria (PFR)Además, los cuellos de botella de la transmisión durante los períodos de producción pico hicieron necesario el cambio de energía local.Las soluciones tradicionales se consideraron demasiado lentas de implementar y insuficientemente resistentes a los inviernos extremos de la región (temperaturas rutinariamente inferiores a -25°C).

Selección de soluciones y objetivos:Después de una rigurosa evaluación técnica centrada en el tiempo de respuesta, rendimiento en clima frío, certificaciones de seguridad y modularidad para futuras expansiones,Se seleccionó un sistema de almacenamiento de energía de baterías de tercera generación en contenedores (BESS).Los objetivos principales incluyen:

1. Proporcione una respuesta de frecuencia primaria por debajo de 200 ms para estabilizar la red.
2. Producción eólica excesiva durante la baja demanda e inyección de potencia durante los períodos pico/cambio.
3. Asegurar un funcionamiento fiable a temperaturas ambientales de hasta -30 °C.
4. Lograr un despliegue rápido en una sola temporada de construcción.
5. Cumplir con las estrictas normas nórdicas de seguridad contra incendios y de interconexión de la red.

Despliegue y configuración del sistema:

• Modelo de implementación:Un único contenedor estándar de 20 pies de altura que alberga la solución BESS completa se implementó junto a una subestación de parque eólico de 50 MW.
• Especificaciones del sistema (por unidad de contenedor):
  • Capacidad de la batería (BOL):1182 kWh
  • Química de las baterías:Fosfato de hierro de litio (LiFePO4), las celdas de 280Ah.
  • Arquitectura del sistema:Diseño modular con 6 cuerdas de batería (configuración 1P220S por cadena, compuesta por 11 módulos cada una).
  • Conversión de potencia:La potencia nominal de corriente alterna de 1000 kW (400 V, 3 fases, 50 Hz).
  • Rango de tensión:Las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas de combustión renovable se calcularán de acuerdo con el método de cálculo de las emisiones.
  • Tolerancia ambiental:Rango de temperatura de funcionamiento: -30°C a +55°C (con potencia automática inferior a -30°C y superior a +55°C), protección IP55 (armarios de baterías) / IP54 (compartimiento eléctrico), clasificación anticorrosión C3.
  • Refrigerador:Aire acondicionado industrial para armarios de baterías, refrigeración forzada por aire para el compartimento eléctrico.
  • Seguridad:Sistema integrado de detección de incendios y supresión de heptafluoropropano, tecnología patentada de aislamiento entre grupos para evitar la propagación de las llamas.
  • Huella de huellaSe trata de un sistema de control de velocidad de los motores de combustión.
• Instalación:La solución en contenedores "de una sola parada" permitió la entrega a través del flete estándar y solo requería la preparación de los cimientos, la conexión a la red y la puesta en marcha en el sitio.El despliegue completo y la puesta en marcha se completaron dentro de los 10 días posteriores a la llegada del contenedor, reduciendo significativamente las obras civiles y los costes de los proyectos.
• Integración de la red:Conexión perfecta al bus de la subestación de 400 V. Comunicación a través de Ethernet y RS485 utilizando los protocolos Modbus TCP/IP y Modbus-RTU para la integración SCADA y las señales de despacho del operador de red.

Los resultados más destacados (datos operativos del primer trimestre de 2025):

1. Regulación de frecuencia:Se ha conseguido una activación constante de la PFR en180 milisegundoscuando se detecten desviaciones de frecuencia superiores a ±0,2 Hz, superando el objetivo de <200 ms. Se proporciona amortiguación crítica durante múltiples eventos de rampa de viento.
2. Cambios de energía:Se logró trasladar un promedio de 850 kWh diarios de los períodos fuera de pico a los períodos de pico, aliviando la congestión local y optimizando los ingresos del parque eólico.
3. Resistencia a las condiciones climáticas extremas:Funcionan continuamente durante el severo invierno nórdico, manteniendo una disponibilidad > 98%.El control de la temperatura de la cabina mediante aire acondicionado industrial ha demostrado ser fiable.
4. Seguridad y fiabilidad:No se registraron incidentes de seguridad ni eventos térmicos. El diseño particionado facilitó un reemplazo de módulos menores en 4 horas sin desconectar todo el sistema, demostrando una alta disponibilidad.
5. Conformidad:Cumplir plenamente con todas las normas de interconexión de red requeridas (certificadas según la norma EN50549-1/2, G99, IEEE 1547, etc.) y las certificaciones de seguridad (incluidas UL 9540A, UL 1973, IEC 62619).

Resultados y beneficios del proyecto:

• Estabilidad mejorada de la red:Mejora significativa de la calidad de la frecuencia local, reduciendo la dependencia de las reservas de rotación.
• Reducción de la restricción del viento:Aumento de la utilización de la energía eólica generada en un 5% durante el primer trimestre.
• Despliegue rentable:El enfoque modular en contenedores minimizó los trabajos en el sitio y aceleró el cronograma del proyecto, logrando proyecciones de ROI antes de lo previsto.
• Fundación para la Expansión:El diseño modular y el apoyo a la operación de unidades paralelas proporcionan un camino claro para futuros aumentos de capacidad a medida que crece la generación eólica.
• Operar en un entorno hostil:Demostró la viabilidad de la tecnología BESS avanzada para aplicaciones críticas de red en climas extremadamente fríos.

Los principales factores de éxito identificados por el director del proyecto, el Dr. Andersson:"Los factores decisivos fueron la

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