Implantação de BESS em Contêineres para Estabilidade da Rede em Condições Nórdicas Severas

Implantação de BESS Containerizado para Estabilidade da Rede em Condições Nórdicas Severas

Projeto:Regulação de Frequência e Deslocamento de Energia em Parque Eólico

Localização:Norte da Suécia

Data de Comissionamento:15 de novembro de 2024

Data de Início Operacional:1º de dezembro de 2024

Duração do Projeto:Em andamento

Principais Partes Interessadas:

• Líder do Projeto: Dra. Elin Andersson (Diretora Regional de Estabilidade da Rede, Autoridade de Energia Escandinava)
• Líder Técnico: Ingvar Bergström (Engenheiro Sênior de Integração de Rede)
• Gerente de Operações do Local: Kari Nilsen

Antecedentes: A rápida expansão da geração de energia eólica no norte da Suécia criou desafios significativos para a operadora regional da rede. As flutuações na produção eólica levaram à instabilidade da frequência, exigindo capacidades aprimoradas de resposta primária de frequência (PFR). Além disso, gargalos de transmissão durante os períodos de pico de geração exigiram o deslocamento local de energia. As soluções tradicionais foram consideradas muito lentas para serem implantadas e insuficientemente resilientes para os invernos extremos da região (temperaturas rotineiramente abaixo de -25°C).

Seleção de Solução e Objetivos: Após uma rigorosa avaliação técnica com foco no tempo de resposta, desempenho em clima frio, certificações de segurança e modularidade para expansão futura, foi selecionado um Sistema de Armazenamento de Energia em Bateria (BESS) containerizado de 3ª Geração. Os principais objetivos incluíram:

1. Fornecer resposta primária de frequência em menos de 200ms para estabilizar a rede.
2. Absorver o excesso de geração eólica durante a baixa demanda e injetar energia durante os períodos de pico/deslocamento.
3. Garantir a operação confiável em temperaturas ambientes de até -30°C.
4. Alcançar a implantação rápida dentro de uma única estação de construção.
5. Atender aos rigorosos padrões nórdicos de segurança contra incêndios e interconexão de rede.

Implantação e Configuração do Sistema:

• Modelo de Implantação: Um único contêiner High Cube de 20 pés padronizado, abrigando a solução BESS completa, foi implantado adjacente a uma subestação de parque eólico de 50MW.
• Especificações do Sistema (Por Unidade de Contêiner):
  • Capacidade da Bateria (BOL): 1182 kWh
  • Química da Bateria: Fosfato de Ferro-Lítio (LiFePO₄), células de 280Ah.
  • Arquitetura do Sistema: Design modular com 6 strings de bateria (configuração 1P220S por string, composta por 11 módulos cada).
  • Conversão de Energia: Saída CA nominal de 1000kW (400V, trifásica, 50Hz).
  • Faixa de Tensão: 616V - 792V (CC).
  • Tolerância Ambiental: Faixa de temperatura operacional: -30°C a +55°C (com redução automática de potência abaixo de -30°C e acima de +55°C), proteção IP55 (Gabinetes de Bateria) / IP54 (Compartimento Elétrico), classificação anticorrosão C3.
  • Resfriamento: Ar condicionado industrial para gabinetes de bateria, resfriamento a ar forçado para compartimento elétrico.
  • Segurança: Sistema integrado de detecção de incêndio e supressão com Heptafluoropropano. Tecnologia patenteada de isolamento entre clusters para evitar a propagação de chamas.
  • Pegada: 6058mm (C) x 2438mm (L) x 2896mm (A).
• Instalação: A solução containerizada "one-stop" permitiu a entrega via frete padrão e exigiu apenas preparação da fundação, conexão à rede e comissionamento no local. A implantação e o comissionamento completos foram concluídos em 10 dias após a chegada do contêiner, reduzindo significativamente as obras civis e os custos do projeto.
• Integração de Rede: Conexão perfeita ao barramento da subestação de 400V. Comunicação via Ethernet e RS485 usando protocolos Modbus TCP/IP e Modbus-RTU para integração SCADA e sinais de despacho da operadora da rede.

Destaques de Desempenho (Dados Operacionais do 1º Trimestre de 2025):

1. Regulação de Frequência: Conseguiu consistentemente a ativação da PFR em 180 milissegundos ao detectar desvios de frequência além de ±0,2Hz, excedendo a meta de <200ms. Forneceu amortecimento crítico durante múltiplos eventos de rampa eólica.
2. Deslocamento de Energia: Deslocou com sucesso uma média de 850 kWh diariamente de períodos de baixa demanda para períodos de pico, aliviando o congestionamento local e otimizando a receita do parque eólico.
3. Resiliência a Condições Climáticas Extremas: Operou continuamente durante o severo inverno nórdico, mantendo >98% de disponibilidade. A redução automática de potência gerenciou o desempenho de forma eficaz durante períodos prolongados abaixo de -25°C. O controle da temperatura da cabine via ar condicionado industrial provou ser confiável.
4. Segurança e Confiabilidade: Nenhum incidente de segurança ou evento térmico registrado. O design particionado facilitou a substituição de um módulo menor em 4 horas sem desligar todo o sistema, demonstrando alta disponibilidade.
5. Conformidade: Atendeu totalmente a todos os padrões de interconexão de rede exigidos (certificado para EN50549-1/2, G99, IEEE 1547, etc.) e certificações de segurança (incluindo UL 9540A, UL 1973, IEC 62619).

Resultados e Benefícios do Projeto:

• Estabilidade Aprimorada da Rede: Melhoria significativa na qualidade da frequência local, reduzindo a dependência de reservas rotativas.
• Redução da Restrição Eólica: Aumento da utilização da energia eólica gerada em cerca de 5% durante o primeiro trimestre.
• Implantação Econômica: A abordagem containerizada e modular minimizou as obras no local e acelerou o cronograma do projeto, atingindo as projeções de ROI antes do previsto.
• Base para Expansão: O design modular e o suporte para operação de unidades paralelas fornecem um caminho claro para aumentos futuros de capacidade à medida que a geração eólica cresce.
• Operação Comprovada em Ambientes Severos: Demonstrou a viabilidade da tecnologia BESS avançada para aplicações críticas de rede em climas extremamente frios.

Principais Fatores de Sucesso Identificados pela Líder do Projeto, Dra. Andersson: "Os fatores decisivos foram a

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