Les batteries à l’échelle du réseau en Écosse stabilisent la puissance

Une batterie à l’échelle de la grille dans les Highlands écossaises a eu la chance de prouver son courage en mars lorsque, 11 jours après son début, un énorme générateur à bois dans le nord de l’Angleterre s’est arrêté de façon inattendue. Soudain, 1 877 mégawatts d’approvisionnement étaient manquants, ce qui a provoqué la fréquence de 50 hertz du courant alternatif du réseau à s’écraser en dessous de sa limite de fonctionnement de 49,8 Hz en seulement 8 secondes.

Mais la nouvelle station de batterie de 200 MW a sauté dans l’action en quelques millisecondes, libérant une puissance supplémentaire pour aider à arrêter l’effondrement de la fréquence et à maintenir le réseau en marche.

Les générateurs de combustibles fossiles conventionnels ont historiquement contribué à contrecarrer ce genre de problèmes. Avec l’inertie de leurs rotors qui tournent, leur énergie cinétique Fournit un tampon contre les oscillations rapides en fréquence et en tension. Mais la réponse dans les Highlands était l’une des Les premiers exemples mondiaux d’une batterie à l’échelle du réseau ont commandé de faire ce type de travail stabilisant sur la grille.

Sans pièces mobiles, le batterie au lithium Le site de stockage – le plus grand d’Europe et le Blackhillock situé, l’Écosse – fait une inertie en utilisant électronique électrique. Et dans une tournure innovante, tLe site de la batterie peut fournir également courant de court-circuit en réponse à un Faute, tout comme les générateurs d’électricité conventionnels.

Quatre autres de ces sites de batterie sont en construction en Écosse.

Comment former la grille Onduleur Travail?

Le batteurs Peut fournir ces services de stabilisation grâce à leurs onduleurs avancés de formation de grille qui se convertissent courant continu depuis batteries au lithium dans le courant alternatif pour la grille, et vice versa lorsque les batteries se charges. Plutôt que de «suivre» la fréquence et la tension de la grille comme le font presque tous les onduleurs à l’échelle de la grille, Les onduleurs formant la grille marchent vers leur propre tambouret peut parfois agir plus rapidement que les générateurs conventionnels.

«Ces onduleurs formant la grille que nous installons en Écosse – nobody fait cela», dit julien Leslieingénieur en chef et planification d’énergie stratégique DIrecteur de l’opérateur national du système énergétique (NESO), basé à Warwick, en Angleterre. Andy Hokeun expert en technologie de formation de grille et ingénieur principal aux États-Unis Laboratoire national des énergies renouvelablesdit que les ajouts de l’Écosse poussent définitivement les limites. «Ce sont des projets super excitants», explique Hoke.

Le Royaume-Uni peut-il fonctionner sans usines de gaz?

Neso s’appuie sur des batteries formant la grille pour aider à atteindre un objectif ambitieux qu’il s’est fixé pour 2025: pour montrer que le Royaume-Uni peut vivre sans ses plantes à gaz de stabilité et de stabilité. Le Royaume-Uni a fermé son dernier charbon centrale électrique L’année dernière, et à la fin de cette année, Neso prévoit de démontrer qu’il peut également fonctionner sans usines de gaz.

«À la fin de l’année, nous«J’auront quelques heures avec zéro opération de carbone, ce qui va être incroyable», explique Leslie. Ce serait la plus grande démonstration mondiale de fonctionnement sans grille fossile.

Ce n’est pas un coup «eco ego». Une stabilité accrue de l’électronique de puissance signifie que plus d’énergies solaires et que les générateurs éoliens peuvent se connecter au réseauet minimise la fréquence à laquelle Neso doit réduire leur génération. À Londres Zenobont étéle gRid Battery Operator derrière trois des nouveaux sites de batterie écossaise, estime que Blackhillock à lui seul permettra aux consommateurs de 309 millions de livres sterling (418 millions de dollars) sur 15 ans.

L’Écosse est au sol zéro pour la grille du Royaume-Uni décarburation défi. Il a déjà fermé non seulement ses centrales à charbon, mais aussi ses usines d’essence. C’est un reste de la centrale nucléaire, Tortussation, fera l’arrêt d’ici 2030. Avec la fermeture de Torness, les seuls générateurs synchrones restants en Écosse seront ses rares petits hydroélectricité Plantes – Machines qui ont si longtemps maintenu la stabilité de la grille avec la vitesse mécanique de leurs rotors. Les installations de l’énergie éolienne et solaire sur laquelle le pays parie pour son énergie Future a des onduleurs de suivi de la grille qui contribuent peu à la stabilité du réseau.

Donc des solutions sont nécessaires. Les opérateurs du monde entier ont renforcé leurs grilles en installant Condenseurs synchrones – Générateurs synchrones standalone dont les rotors tournent à l’aide de la puissance du réseau. L’énergie cinétique stockée est ensuite disponible lorsque la grille trébuche, un peu comme une centrale électrique conventionnelle. Le Les États baltes ont ordonné un radeau de ces stabilisateurs dédiés Avant leur récent passage de la synchronisation avec la grille de la Russie avec celle de l’Europe.

Neso, cependant, prend une approche différente dans sa préparation pour le fonctionnement zéro-carbone. Au lieu de simplement spécifier condenseurs synchronesNeso a identifié où il avait besoin de plus de stabilité et a invité les développeurs à présenter des solutions technologiques. Les batteries formatrices de grille ont marqué grand dans l’appel d’offres de Neso en 2022. Le 323 millions de livres sterling (427 millions de dollars) Paquet d’offres gagnantes inclus l’ÉcosseLes batteries avancées à l’échelle de la grille ainsi que cinq condenseurs synchrones.

Innovation actuelle de court-circuit

Ce qui est le plus innovant dans les batteries formant la grille, c’est que NESO a obligé qu’ils fournissent un courant de court-circuit, tout comme les générateurs synchrones. Lorsque les arbres qui tombent et autres accidents connectent une ligne de transmission au sol, court-circuiter la grille, générateurs synchrones des centrales électriques libérer une vague de courant qui aide à soutenir la tension. Le souffle de courant est également un signal important qui déclenche les relais de protection de la grille pour ouvrir et isoler le segment de transmission défaut en une fraction de seconde.

Imiter ce comportement est difficile pour l’électronique de puissance. Un onduleur formant une grille soutient sa propre tension et sa fréquence en fournissant tout le courant requis. Lorsque la tension baisse, le contrôleur permet immédiatement plus de courant via l’onduleur transistors. Jusqu’ici, tout va bien. Mais les onduleurs peuvent rapidement frapper un mur. Les courants élevés sont comme la kryptonite pour l’électronique de puissance, produisant de la chaleur qui peut rapidement faire frire leurs transistors. En conséquence, les invertisseurs ne fonctionnent généralement à seulement 10 à 20% au-dessus de leur actuel notationtandis que les courants d’un générateur synchrone peuvent augmenter 700% pendant un défaut.

Le moyen le plus simple d’augmenter la capacité actuelle est d’ajouter plus de transistorsmais c’est cher pour le t-gate bipolaire tRansistors utilisés dans les convertisseurs au niveau de la transmission. Producteur d’onduleur allemand Technologie solaire SMAqui a fourni l’onduleur de Blackhillock, a trouvé un moyen moins cher de répondre au besoin, profitant de la brièveté du courant de court-circuit.

Ils ont programmé BlackhillockL’onduleur est-il pour atteindre 250% au-dessus du courant nominal pour livrer l’impulsion de 140 millisecondes dont Neso a besoin, dit, dit Aaron Gerdemannun directeur du développement commercial pour SMA. Après cela, l’appareil recule, permettant aux circuits de refroidir.

Power Electronics peut-il stabiliser le réseau?

Zenobē Directeur mondial du réseau Infrastructure, Demi-oztrevesprévoit que les batteries formant sur le réseau seront finalement coincées sur le marché de la stabilité grâce à leur multifonctionnalité inhérente. Alors que les condenseurs synchrones assis principalement au ralenti, en attendant un défaut de grille rare, ZenobLes batteries avancées de la ē gagnent des revenus quotidiens en faisant ce que font la plupart des autres sites de stockage. Par exemple, ils arbitrage de l’énergie, absorbant la puissance lorsqu’ils sont bon marché et vendent lorsque les fournitures se serrent.

Mais les côtelettes court-circuits de batteries formant la grille n’ont pas encore fait face à un test réel. Jusque-là, les doutes s’attardent si. Dans un rapport L’année dernière pour l’opérateur de la grille australienne Transgrideun expert a conseillé de ne pas avoir une relevée sur les onduleurs de formation de grille pour un courant de court-circuit, affirmant qu’il comporterait «un risque très élevé à très élevé». L’utilitaire a ensuite annoncé 10 condenseurs synchrones et 5 batteries formant une grille pour renforcer sa grille.

Donc pour l’instant, avec les enjeux élevés, garder quelques-uns des condenseurs synchrones plus chers dans le mélange est probablement logique, dit Hoke. «Ce n’est peut-être pas la solution des coûts optimale, mais c’est peut-être la solution sage», dit-il.