Santerno ha completato installazione e messa in servizio di un impianto Storage da 7.5 MW / 5.2 MWh che opera come stabilizzatore di rete presso un grande impianto petrolchimico.

Il sistema è composto da tre Skid, unità di conversione Plug&Play, ognuna delle quali integra due inverter modulari TG1200, un trasformatore elevatore di media tensione e sistemi ausiliari.
L’impianto petrolchimico risulta isolato dalla rete elettrica. La potenza elettrica viene fornita da più generatori sincroni a turbina, alcuni alimentati a gas, altri a vapore. I carichi locali variano da grandi motori per pompaggio a dispositivi elettronici come PLC e sistemi ICT.

Gli inverter forniti da Santerno sono chiamati a stabilizzare la rete, operando in controllo di tensione e/ o di frequenza. Il controllo in tensione è implementato a bordo inverter ed opera, tipicamente, assorbendo o erogando potenza reattiva a seconda che la tensione superi o si abbassi rispetto ad una certa soglia. Un ulteriore regolazione basata sulle deviazioni della frequenza di rete è implementata sul PMC. Si tratta di un controllo bipolare che opera, tipicamente, assorbendo o erogando potenza attiva a seconda che la frequenza superi o si abbassi rispetto ad una certa soglia, ovviamente solo se lo stato di carica delle batterie permette di eseguire il comando. Oltre a ciò sono vengono gestite funzionalità di peak shaving e power shift al fine di ottimizzare ulteriormente i consumi locali.

Architettura
La soluzione Santerno è configurata secondo un’architettura gerarchica.

Il dispositivo PMC (Power Management Controller) si occupa della gestione di più alto livello. Le funzioni implementate sul PMC includono: regolazione di tensione di rete, invio setpoint P/Q, power shift, regolazione della potenza attiva in funzione della frequenza di rete. Il livello di gestione intermedio è implementato dal BMS (Battery Management System) a livello di Skid ed include: supervisione di batteria, carica/scarica, equalizzazione. Il controllo di basso livello è implementato a livello di inverter ed include: interfaccia di rete, regolazione P/Q in funzione di setpoint ricevuti, regolazione della potenza reattiva in funzione della tensione di rete.

Simulazione dinamica e validazione
La dinamica del sistema gioca un ruolo fondamentale in un progetto di questo tipo. La complessità deriva dal contributo di diversi dispositivi, su costanti di tempi differenziate e con caratteristiche spesso dipendenti dalle condizioni di esercizio.
L’impianto è composto di alcuni generatori sincroni, linee di trasmissione e carichi. La dinamica dei generatori risulta critica per la stabilità di rete. I carichi, del resto, sono costituiti principalmente da motori elettrici collegati a compressori e sistemi di pompaggio. La simulazione dinamica delle reti elettriche è uno standard industriale e Santerno si misura regolarmente su questi temi, principalmente in ambito Utility Scale PV. E’ risultato quindi naturale svolgere sin dalle prime fasi un’attività di verifica basata su questo tipo di approccio. Le costanti di tempo associate ai transitori sui Power System variano dai millisecondi alle decine di secondi. Lo scopo del progetto è quello di compensare i transitori caratterizzati da costante di tempo dell’ordine dei secondi, legati alla dinamica meccanica di sistema.

Una versione semplificata della rete elettrica locale, comprendente generatori e carichi, è stata disegnata e riprodotta sull’ambiente di simulazione. Quindi la rete è stata sottoposta alle sollecitazioni che riproducono i transitori reali. Si è quindi potuto verificare l’esistenza di transitori critici nelle fasi di start/stop dei motori elettrici di grande potenza. D’altro canto, è stata testato e verificato l’impatto positivo su tali transitori degli inverter con funzione di stabilizzazione di rete. Nei grafici si riporta l’evoluzione del sistema prima e dopo l’introduzione degli inverter di stabilizzazione.

Tecnologia flessibile e potente
Gli inverter Santerno lavorano su quattro quadranti, gestendo in maniera indipendente potenza attiva e reattiva. Nei progetti come questo, la capability di inverter è asservita al BMS. Il risultato è un sistema di front-end di rete flessibile e potente. Gli algoritmi di controllo vengono sviluppati in ambienti di alto livello ed il codice software è generato automaticamente. Questa tecnologia permette di ottenere sistemi di elevata affidabilità, riducendo in modo sensibile il tempo di sviluppo.

Messa in servizio e avviamento
La attività di commissioning svolte su impianti di questa complessità si estendono dai component di fornitura fino a tutto il sistema. In questo caso sono state svolte le seguenti attività:

  • Validazione del Sistema, includendo tutta l’integrazione di Sistema, cablaggio e montaggio svolto in sito dal cliente
  • Configurazione e avviamento del monitoring locale e remoto
  • Configurazione e avviamento degli inverter
  • Configurazione e avviamento dei dispositivi PMC and BMS

Operatività locale e remota
Tutti i dispositivi Santerno sono provvisti di connessione remota attraverso rete internet. Durante le fasi di commissioning di un sistema complesso, questa connettività ci permette un perfetto lavoro di squadra tra il team locale e colleghi di Santerno in connessione remota. In particolare, la configurazione dei dispositivi PMC e BMS è stata finalizzata da remoto, così come i comandi di start-stop durante la fase di avviamento, inviati dalla Control Room remota come da procedura di messa in servizio. Un servizio di datalogging locale è disponibile da subito in campo, mentre giornalmente i dati sono archiviati sul cloud Santerno attraverso una procedura di upload automatico. Monitoraggio, diagnosi locale e remota, registrazione delle performance sono funzionalità naturalmente presenti sulle soluzioni Santerno.