Netzstabilisierung
FCR ist ein essenzieller Dienst im Stromnetz, der darauf ausgelegt ist, die Systemstabilität durch automatische Reaktion auf Frequenzabweichungen aufrechtzuerhalten. Er fungiert als erste Verteidigungslinie, wenn das Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und -verbrauch gestört ist, etwa bei einem plötzlichen Ausfall der Stromerzeugung oder einem Nachfragespitze.
Was macht FCR besonders?
Die Primärregelleistung (FCR) ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Netzstabilität und erfordert präzise sowie schnelle Reaktionsfähigkeiten. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen, die sich auf Energieoptimierung oder Integration konzentrieren, stellt FCR besonders hohe Anforderungen an spezialisierte Technologien und komplexe Algorithmen, um das Netz in Echtzeit im Gleichgewicht zu halten. Die Komplexität des FCR-Managements kann herausfordernd sein – doch genau hier liegen unsere Stärken.
Unsere einsatzbereite FCR-Lösung
Bei FFD Power vereinfachen wir die Komplexität der Primärregelleistung (FCR), indem wir eine vollständig integrierte, schlüsselfertige Lösung liefern, die für eine schnelle Implementierung und eine zuverlässige Netzreaktion ausgelegt ist.
Unsere FCR-Lösung kombiniert:
PowerSync EMS – unser fortschrittliches Energiemanagementsystem für Echtzeitsteuerung und -optimierung
SCADA-Konfiguration – kundenspezifisch ausgelegt zur Anbindung an das PCS von Kehua sowie an externe Netzleitsysteme
Kehua Power Conversion System (PCS) – netzerprobt mit hochdynamischer Reaktionsfähigkeit
FFD BESS – eine parallele Kommunikationsarchitektur über TCP/IP, die eine schnelle und präzise Kommunikation mit dem EMS des TSO ermöglicht
Diese Systemarchitektur gewährleistet Reaktionszeiten im Subsekundenbereich sowie eine hochpräzise Frequenzregelung und erfüllt damit selbst die strengsten technischen Anforderungen an FCR-Systeme.
Zusätzlich zu Hardware und Steuerungssystemen bieten wir:
Vorinstallierte Systemsoftware
Vollständige Engineering-Dokumentation
Detaillierte Projekt-Stückliste (BOM)
Layout-Planung sowie Anschluss- und Verdrahtungspläne
Vorkonfigurierte Einstellungen zur FCR-Konformität
Diese einsatzbereite Lösung ermöglicht es unseren Partnern, FCR einfach und zuverlässig umzusetzen, verkürzt die Projektumsetzungszeit und reduziert Inbetriebnahme- und Integrationsrisiken erheblich.
Das FCR-Paket von FFD Power ist darauf ausgelegt:
Alle relevanten Netzanschluss- und Grid-Codes zu erfüllen
Kritische Funktionen zur Netzstabilisierung zu unterstützen
Eine nahtlose Integration in komplexe Netzumgebungen sicherzustellen
Frequenzbereiche
47,5 Hz – 49,0 Hz:
Betrieb für mehr als 30 Minuten möglich.
In diesem Unterfrequenzbereich kann das System kontinuierlich Wirkleistung bereitstellen, um einen weiteren Frequenzabfall zu verhindern und dem Gesamtsystem Zeit zur Erholung zu geben.
49,0 Hz – 51,0 Hz:
Uneingeschränkter Dauerbetrieb.
Dies ist der normale Netzfrequenzbereich, in dem das System kontinuierlich Frequenzregelungsdienste zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität erbringen kann.
51,0 Hz – 51,5 Hz:
Betrieb für mehr als 30 Minuten möglich.
In diesem Überfrequenzbereich nimmt das System überschüssige Wirkleistung auf, um eine weitere Frequenzanhebung zu verhindern und das Netz zu entlasten.
Widerstandsfähigkeit gegenüber der Frequenzänderungsgeschwindigkeit (RoCoF)
Das FFDPOWER BESS bleibt netzgekoppelt und betriebsfähig bei einer RoCoF von bis zu 1,7 Hz/s.
Diese Toleranz ermöglicht es dem System, auf plötzliche Erzeugungsausfälle oder abrupte Laständerungen zu reagieren, ohne sich vom Netz zu trennen, und erhöht so die Netzrobustheit bei starken Frequenzschwankungen.
Limited Frequency Sensitivity Mode – Überfrequenz (LFSM-O)
Wirkleistungsregelung:
Bei Frequenzabweichungen außerhalb des Unempfindlichkeitsbereichs (50,2–50,5 Hz) stellt das BESS eine aktive Wirkleistungsregelung bereit, sodass Regelmaßnahmen nur bei relevanten Abweichungen erfolgen.
Konfigurierbare Droop-Einstellungen:
Der Droop-Wert ist über das EMS von 0,1 % bis 12 % einstellbar und erlaubt eine flexible Anpassung an unterschiedliche Netzanforderungen.
Schnelle Reaktionszeit:
Der Wechselrichter reagiert innerhalb von < 500 ms und gewährleistet eine schnelle und zuverlässige Netzunterstützung bei Überfrequenzereignissen.
LFSM-O-Betriebslogik:
Das System reduziert die Einspeisung bei Überfrequenz und erhöht die Leistungsaufnahme bis zur vollständigen Ladung, wobei es flexibel zwischen Betriebsmodi wechselt.
Energiemanagement:
Das BESS nimmt Energie auf, bis die maximale Kapazität erreicht ist, um Überladung zu verhindern. Eine verlängerte Leistungsaufnahme kann gemäß TSO-Vorgaben erfolgen.
Übergangsmanagement:
Unterschiedliche Droop-Einstellungen und sanfte Übergänge gewährleisten eine stabile Leistungsbilanz beim Wechsel zwischen Aufnahme- und Abgabebetrieb.
Limited Frequency Sensitivity Mode – Unterfrequenz (LFSM-U)
Wirkleistungsregelung:
Das BESS reagiert auf Unterfrequenzereignisse außerhalb des konfigurierbaren Unempfindlichkeitsbereichs (49,8–49,5 Hz) mit präziser Leistungsregelung zur Netzstabilisierung.
Konfigurierbare Droop-Einstellungen:
Droop-Werte von 0,1 % bis 12 % stellen die Einhaltung der Netzanschlussbedingungen sicher.
Schnelle Reaktionszeit:
Das System reagiert innerhalb von 500 ms, verhindert Kaskadeneffekte und stabilisiert das Netz.
LFSM-U-Betriebslogik:
Das BESS erhöht die Wirkleistungsabgabe bei fallender Frequenz und kann während der Frequenzrückführung wieder in den Ladebetrieb übergehen.
Energiemanagement:
Die Entladung erfolgt bis zur vollständigen Entleerung, mit Optionen für verlängerte Unterstützung gemäß TSO-Vorgaben.
Modusübergänge und Kapazitätsgrenzen:
Sanfte Übergänge und die Einhaltung der Energiekapazitätsgrenzen gewährleisten einen sicheren Betrieb.
Automatische Trennung:
Kann das System vor der UFLS-Aktivierung bei 49 Hz nicht entladen, erfolgt eine automatische Netztrennung zur Vermeidung weiterer Instabilitäten.
Standardisierte Primärfrequenzregelung (FSM)
Aktive Leistungsreaktion:
Das BESS passt seine Leistung gemäß TSO-Vorgaben an, mit Null-Totband oder standardisierten Einstellungen, um eine sofortige Reaktion auf Frequenzänderungen sicherzustellen.
Regelparameter:
Mindestleistungsänderung 10 % der Nennleistung, Totband 0–200 mHz, Droop 0,1–12 % (konfigurierbar).
Leistungsregelung:
Leistungsreduzierung bei steigender Frequenz und Leistungserhöhung bei fallender Frequenz zur effizienten Netzstabilisierung.
Frequenzrampen & plötzliche Änderungen:
Das System passt sich schnellen Frequenzänderungen an und vermeidet Instabilitäten.
Reaktionszeiten:
Erste Reaktion < 500 ms, vollständige Anpassung innerhalb von 30 Sekunden.
aFRR-Fähigkeit:
Unterstützt kontinuierliche Wirkleistungsanpassungen für die automatische Frequenzwiederherstellungsreserve (aFRR) und stellt die Energiekapazität innerhalb von 2 Stunden wieder her.
Fernsteuerung & Wirkleistungsmanagement
Fern-Ein/Aus:
Das EMS ermöglicht das ferngesteuerte Starten oder Stoppen des BESS. Die Wirkleistung wird innerhalb von 5 Sekunden nach Befehl beendet.
Wirkleistungsanpassung:
Leistungsänderungen erfolgen innerhalb von 10 Sekunden nach Kommandoempfang.
Regelbetrieb:
Sowohl Fern- als auch manuelle Regelung werden unterstützt. Die Teilnahme an FCR erfüllt die TSO-Anforderungen hinsichtlich Aktivierungszeiten, Mindestbereitstellungsdauer von 60 Minuten und präziser Sollwertführung.
Messung & Datenübertragung:
Zentrale Messwerte werden mit einer Auflösung von ≤ 1 Sekunde erfasst und in Echtzeit übertragen.
Automatische Netzzu- und -wiedereinschaltung
Automatische Wiedereinschaltung:
Das BESS verbindet sich wieder mit dem Netz, wenn die Frequenz 49,9–50,1 Hz und die Spannung 0,9–1,1 pu beträgt. Eine Mindestwartezeit von 60 Sekunden stellt eine stabile Synchronisierung sicher.
Rampenbegrenzung:
Die Wirkleistungssteigerung ist auf ≤ 20 % von Pmax pro Minute begrenzt. Alternative Wiedereinschaltbedingungen sind nach Vereinbarung mit TSO/DSO konfigurierbar.
Künstliche Trägheit (Artificial Inertia)
Virtuelle Trägheitsfunktion:
Das BESS emuliert die Trägheit synchroner Generatoren mittels Wechselrichtertechnik und stabilisiert Netze mit hohem Anteil erneuerbarer Energien.
Regelungssystem:
TSO-spezifisch konfigurierbar für eine schnelle und effektive Bereitstellung virtueller Trägheit.
Parallelbetrieb:
Unterstützt die Netzstabilität bei schnellen Frequenzänderungen mit vordefinierten Trägheitsstufen.
Kurzschlussfestigkeit
Fehlerüberbrückung (FRT):
LVRT- und HVRT-Fähigkeiten ermöglichen den Verbleib am Netz bei Spannungseinbrüchen oder Überspannungen.
Kurzschlussstrombeitrag:
Das EMS begrenzt den Fehlerstrom auf sichere Werte und schützt sowohl Netz als auch System.
Schneller Schutz & Wiederanlauf:
Schnelle Fehlererkennung und Schutzmechanismen ermöglichen eine rasche Rückkehr in den Normalbetrieb nach Fehlerbeseitigung.
Parameterkonformität:
Tiefe und Dauer von Spannungseinbrüchen sowie Stromgrenzen entsprechen den lokalen Grid Codes und TSO-Anforderungen.
Empfohlene Produkte
Fallpräsentation
Finland 27.5MW/55MWh Netzseitiges Spitzenlastmanagement und Frequenzregelungsprojekt
Dieses Projekt in Finnland umfasst den Einsatz eines netzseitigen Energiespeichersystems mit 2,5 MW / 5 MWh, das für Peak Shaving und Frequency Containment Reserve (FCR) ausgelegt ist. Das System arbeitet unter extremen Kältebedingungen; im Winter können die Temperaturen bis auf -35°C fallen, was erhebliche technische und betriebliche Herausforderungen mit sich bringt.
Das Projekt verfolgt eine modulare Umsetzungsstrategie. Phase I wurde erfolgreich abgeschlossen und in Betrieb genommen; Phase II befindet sich derzeit im Bau und ergänzt 10 weitere Einheiten mit derselben Spezifikation. Nach Fertigstellung erreicht das Gesamtsystem eine Kapazität von 27,5 MW / 55 MWh und bildet ein großskaliges netzseitiges Speicherkraftwerk, das die Flexibilität und Resilienz des Stromnetzes erhöht.
Kernanwendung: Frequency Containment Reserve (FCR)
Im Gegensatz zu klassischen Energy-Shifting-Anwendungen erfordert FCR eine hochpräzise Echtzeitreaktion sowie anspruchsvolle Regelalgorithmen. Dieses Projekt integriert ein leistungsstarkes Leitsystem, das für die Teilnahme am FCR im nordischen Ausgleichsenergiemarkt optimiert ist:
Dynamische Reaktionsfähigkeit im Millisekundenbereich zur Stabilisierung von Frequenzabweichungen
Mehrschichtige, eingebettete Dispatch-Algorithmen für Genauigkeit und Zuverlässigkeit
Hybride Architektur aus Edge Computing und zentralisierter Steuerung für intelligente Anpassung
Engineering für extreme Kälte
Das System ist speziell für den kontinuierlichen Betrieb unter arktischen Minusgraden ausgelegt und beinhaltet folgende Anpassungen:
Batteriethermomanagement mit integriertem Heizen und Isolierung zur Sicherstellung von Zellleistung und -sicherheit
Industriegeeignete Leistungselektronik, die für zuverlässigen Betrieb unter -35°C ausgewählt wurde
Systemweite Validierung bei niedrigen Temperaturen zur Gewährleistung ganzjähriger Betriebsstabilität
Bedeutung des Projekts
Als Vorzeigeprojekt in Nordeuropa, das FCR und Peak Shaving kombiniert, demonstriert diese Anlage die technische Machbarkeit und den kommerziellen Nutzen von Energiespeichern in Kaltklimaregionen. Darüber hinaus dient sie als replizierbare Referenz für künftige netzseitige Speicherprojekte, die an europäischen Märkten für Systemdienstleistungen teilnehmen.
