Fallstudie: Risikominimierung bei der Einführung und Skalierung von BESS

Der VERBUND ist Österreichs führendes Stromunternehmen und einer der größten Erzeuger von Strom aus Wasserkraft in Europa. Nahezu 100 % unserer Stromerzeugung stammen aus klimafreundlicher, erneuerbarer Wasserkraft. VERBUND ist auf allen Stufen der Wertschöpfung tätig: von der Stromerzeugung über den Stromtransport bis hin zu Handel und sales.

Gerade bei der Vermarktung können alle Stakeholder vom VERBUND-Know-how im Energiebereich profitieren. So wird beispielsweise die Flexibilitätsvermarktung vollautomatisch über das virtuelle Energiesystem von VERBUND abgewickelt. VOLERY, die digitale Optimierungsplattform von VERBUND, ermöglicht die kombinierte Vermarktung über den Spot-, Intraday- und Regelleistungsmarkt und sichert so stets die attraktivste Wertschöpfung für Verbrauchs- und Erzeugungsflexibilitäten sowie Energiespeicher.

Es werden intelligente Autotrading-Algorithmen eingesetzt, die die individuellen Randbedingungen des Anlagenbetriebs wie Wärmelieferverpflichtungen, Speichergrenzen und Wirkungsgrade berücksichtigen.

Im ersten Quartal 2023 hat VERBUND seine Batteriespeicherstandorte um 42 MW erweitert. Bis Ende 2030 sollen insgesamt 1 GW an Batteriespeicherkapazität installiert werden.

Bevor Energiespeichersystemen vollständig betrieben werden können, müssen sie erfolgreich in Betrieb genommen werden, um sicherzustellen, dass die Anforderungen von VERBUND für den kommerziellen Betrieb erfüllt sind (z. B. die Kapazität). Die Inbetriebnahme ist jedoch ein komplexer Prozess, der mit vielen Herausforderungen verbunden ist.

In dieser Fallstudie wird beschrieben, wie VERBUND die leicht skalierbare TWAICE-Software Digital Commissioning verwendet hat, um sich einen Überblick über die Leistung der neuen Energiespeichersysteme zu verschaffen, die zu den Anlagen hinzugefügt werden.

Die Herausforderung

VERBUND nutzt einen Messdienstleister, um die Inbetriebnahme seiner Energiespeichersystemen zu unterstützen. Der Dienstleister kommt vor Ort und hilft bei der Bewertung der Leistung des BESS durch zusätzliche Messgeräte. Abgesehen von den erheblichen Kosten für die Messgeräte nimmt die Installation der Geräte einen ganzen Arbeitstag in Anspruch, und auch die Auswertung der Messungen erfordert zusätzliche Zeit.

VERBUND plant, seine Beteiligung an Energiespeichersystemen in den nächsten Jahren zu erhöhen.

Dies erhöht die Komplexität und die Kosten während der Inbetriebnahme, da mehr und größere Systeme in Betrieb genommen werden müssen (mehr Zeit und Messgeräte erforderlich), wodurch das Risiko steigt, dass die Fristen für die Einführung künftiger Projekte nicht eingehalten werden.

Eine zusätzliche Herausforderung für VERBUND ist die Zusammenarbeit mit verschiedenen Herstellern für ihre Energiespeichersystemen. Jedes BESS hat daher eine andere Benutzeroberfläche, und, was noch wichtiger ist, unterschiedliche Integratoren haben unterschiedliche Methoden zur Berechnung von Metriken wie dem Gesundheitszustand.

Für VERBUND ist es daher eine unglaubliche Herausforderung, standardisierte, vergleichbare Informationen über die verschiedenen Systeme am Beginn ihres Lebens zu erhalten. Dies wird zunehmend problematisch, wenn die Kapazität und Anzahl der Energiespeichersystemen erhöht wird.

Wie TWAICE reagierte

TWAICE konnte VERBUND bei diesen Herausforderungen mit dem Digital Commissioning Bericht unterstützen, der nur eine Online-Verbindung und keine zusätzlichen Messgeräte erfordert.

Das Digital Commissioning von TWAICE ermittelte die Leistung der Energiespeichersystemen und lieferte mehrere batterierelevante Kennzahlen, darunter SoH, DCR, RTE, Kapazität und verschiedene Spreads, die helfen, Anomalien zu identifizieren.

Der Bericht lieferte VERBUND ein Audit der neuen Energiespeichersystemen zu Beginn der Lebensdauer (BoL), was viele Vorteile mit sich bringt. Die zu Beginn des Lebenszyklus zur Verfügung gestellten Metriken bilden die Grundlage für das künftige Asset Management, wobei Berichte und Messungen immer mit den BoL-Metriken verglichen werden. Darüber hinaus erleichtern diese Informationen direkt zu Beginn der Lebensdauer die Geltendmachung von Gewährleistungs- oder Mängelansprüchen gleich zu Beginn.

Darüber hinaus ermöglichten diese Kennzahlen VERBUND eine unabhängige Überprüfung der vom Hersteller gelieferten Informationen und einen leichteren Vergleich der Kennzahlen der Energiespeichersystemen . TWAICE stellt nun Berichte für alle großen Speichersysteme zur Verfügung, die VERBUND gekauft hat, und wird die Berichte in regelmäßigen Abständen während des Betriebs und nicht nur zu Beginn der Lebensdauer liefern.

Die Ergebnisse

Unabhängige Verifizierung der vom Integrator bereitgestellten Daten

Die von TWAICE im Bericht über die Digital Commissioning bereitgestellten Informationen ermöglichten es VERBUND, die von den Integratoren der Energiespeichersystemen bereitgestellten Informationen unabhängig zu überprüfen.

Abbildung 1 zeigt beispielsweise die nutzbare Kapazität für eines der BESS. Der Bericht über die Digital Commissioning zeigt, dass die nutzbare Kapazität des Systems höher ist als die vom Hersteller versprochene (gekennzeichnet durch die schwarze Linie).

Ermöglicht den Vergleich verschiedener Speichersysteme

Der Digital Commissioning Report von TWAICE basiert auf einem standardisierten Prozess, d.h. die bereitgestellten KPIs wie SoH, RTE und DCR werden für verschiedene Energiespeichersystemen unterschiedlicher Hersteller auf die gleiche Weise berechnet. Dies ermöglichte VERBUND einen klaren Vergleich des Status aller seiner Energiespeichersystemen.

Diese Vergleichbarkeit wird für die Bewertung der Systemleistung und -alterung immer wichtiger werden, da VERBUND die Anzahl der BESS im Feld erhöht.

Das Sahnehäubchen auf der Torte: Die Identifizierung von Anomalien

Ein zusätzlicher Vorteil der Digital Commissioning ist die Bündelung und Analyse einer riesigen Datenmenge, was vor Ort oder mit zusätzlichen Hardware-Messungen nicht möglich ist, insbesondere bei immer größeren BESS.

Das bedeutet, dass Digital Commissioning Anomalien erkennen kann, die bei der Inbetriebnahme vor Ort oder durch BMS-Warnungen nicht entdeckt werden können. Die Menge der analysierten Daten bedeutete, dass schwache Zellen oder Temperatur-Hotspots gefunden werden konnten, während die konventionelle Inbetriebnahme im Allgemeinen auf der Wechselrichterebene stattfindet, was bedeutet, dass Anomalien innerhalb von Strings oder Zellen nicht identifiziert werden können.

Beispiel 1: Hochspannungsspreads

Hohe Zellspannungsspreads in hohen und niedrigen SoCs können zu einer Überschreitung der vom Hersteller festgelegten Zellspannungsgrenzen führen, was im Betrieb zu Sicherheits- und Gewährleistungsrisiken führen kann. Bei einem der in Abbildung 2 dargestellten Wechselrichter wiesen mehrere Strings besonders hohe Spannungsspreads auf.

Dies deutet darauf hin, dass es in diesem Strang schwache Zellen gab, die ihre Spannungsgrenze schneller erreichten, ein Trend, der sich im Laufe der Zeit weiter verstärken wird und zu erhöhten Risiken führt.

Beispiel 2: Temperaturanomalien

Es wurden Hotspots festgestellt, in denen bestimmte Zellen mehr als 40 Grad Celsius aufwiesen. Dies führte zu einer hohen Temperaturspreizung, was auf Probleme im Kühlsystem hinweist.

Darüber hinaus konnte TWAICE ein Muster erkennen, das zeigt, dass dieselben Strings sowohl hohe absolute Temperaturen als auch hohe Temperaturspreads erreichten, was auf ein fehlerhaftes Design des Kühlsystems hinweist.

‍Vorteile

Digital Commissioning hat sich als wertvolles Instrument erwiesen, das VERBUND bei der Skalierung seiner Energiespeicherprojekte und bei der Bereitstellung von 1 GW BESS bis 2030 unterstützen wird. Es bietet VERBUND eine schnelle und einfache Möglichkeit, die Leistung von Energiespeichersystemen zu überprüfen und die vom Integrator angegebenen Informationen zu verifizieren. Es liefert vergleichbare Ergebnisse für verschiedene Energiespeichersystemen und ermöglicht ein effizienteres Asset Management, das mit der zunehmenden Verbreitung von Energiespeichersystemen immer wichtiger wird.

Darüber hinaus kann die Digital commissioning mit immer größeren BESS-Anlagen mitwachsen, während die Kosten einer konventionellen Inbetriebnahme mit zusätzlicher Messtechnik mit der Anlagengröße rapide ansteigen, sowohl in finanzieller als auch in zeitlicher Hinsicht. Die Tatsache, dass VERBUND frühzeitig über Anomalien informiert wird, ermöglicht es, Gewährleistungs- und Mängelansprüche geltend zu machen und schwache Module noch vor Betriebsbeginn auszutauschen.

Würden diese Fehler nicht vorher erkannt, hätte das Abschalten des Systems zum Austausch von Modulen oder zur Durchführung von Nacharbeiten mehrere Tage Ausfallzeit sowie potenzielle Strafen zur Folge. Außerdem wäre eine Koordinierung mit der Handelsabteilung erforderlich gewesen, was zur Stornierung von Geschäften hätte führen können. Das frühzeitige Auffinden der fehlerhaften Module verhindert dies.

Schlussfolgerung

Karl Potz, Leiter des Zentrums Batterie bei VERBUND, erklärt:

"Die Digital Commissioning von TWAICE hilft uns, die Herausforderungen zu meistern, die sich aus einer zunehmend heterogenen Systemintegratorlandschaft und immer größeren BESS-Systemen ergeben. Ein absolutes Muss, um die Leistung bei BoL zu ermitteln und Mängel zu identifizieren, bevor der Betrieb aufgenommen wird".

Insgesamt bietet die Digital Commissioning von TWAICE den Anlagenbesitzern eine wertvolle Möglichkeit, die BESS-Leistung mit minimalem Aufwand zu überprüfen. Sie hilft den Besitzern, einen standardisierten und vergleichbaren Überblick über die BESS-Leistung zu Beginn der Lebensdauer zu erhalten und mögliche Anomalien zu erkennen. Digital Commissioning hilft Anlagenbesitzern, ihren BESS-Einsatz zu skalieren und bietet Einblicke, die mit einer herkömmlichen Inbetriebnahme nicht möglich wären.

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