Was ist ein MWh-Batteriespeichersystem? – Wichtige Leistungskennzahlen für Energiespeicherprojekte im Gewerbe- und Industriebereich sowie im Netzmaßstab

Da der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung weiter steigt, wächst die Nachfrage von Gewerbe- und Industriekunden sowie Netzbetreibern nach Informationen zu Energiespeicherkapazität und Langzeitspeichertechnologien rasant. Bei der Angabe von Parametern für Energiespeichersysteme hat sich MWh (Megawattstunde) als branchenübliche Einheit zur Messung der gesamten Energieabgabekapazität solcher Systeme etabliert.

Dieses technische Dokument analysiert umfassend die Prinzipien und den Wert von Energiespeichersystemen im MWh-Maßstab (Megawattstunden-BESS) aus verschiedenen Perspektiven, darunter Ingenieurwesen, Systemarchitektur, technische Parameter, Schlüsselkomponenten und Projektanwendungsszenarien.

I. Was ist ein MWh-Energiespeichersystem ?

MWh (Megawattstunde) bezeichnet die Gesamtenergie, die ein Energiespeichersystem innerhalb einer Stunde freisetzen kann.

1 MWh = 1.000 kWh

1 MWh = 1.000.000 Wh

Wenn ein Energiespeichersystem mit einer Kapazität von 2 MWh angegeben ist, bedeutet das, dass es Folgendes leisten kann:

Eine Last von 1 MW für 2 Stunden unterstützen

oder eine Last von 500 kW über 4 Stunden aufrechterhalten.

oder etwa 300–600 Haushalte mit dem Stromverbrauch einer Stunde versorgen (je nach Region)

MWh wird vor allem in Projekten zur Energiespeicherung im gewerblichen und industriellen Bereich (C&I ESS) sowie im Energiespeicherbereich im Versorgungsmaßstab (Utility ESS) verwendet und dient als zentrale Kennzahl bei der Planung von Systemen für erneuerbare Energien.

II. Warum wird für Energiespeichersysteme MWh und nicht kWh verwendet?

Bei Energiespeicherkapazitäten über 500 kWh verwendet die Branche standardmäßig MWh als Maßeinheit, unter anderem aus folgenden Gründen:

1. Größere industrielle Projektumfänge erleichtern eine standardisierte Notation.

Zum Beispiel:

1 MWh Energiespeicher für Gewerbe und Industrie

5 MWh Kleinspeicher für netzgebundene Energie

20-MWh-integrierte Photovoltaik-Speicher-Ladestation

100-MWh-Netzlastmanagementprojekt

2. Angleichung an die Terminologie von EPC- und Versorgungsunternehmen

EPC-Auftragnehmer, Systemintegratoren und Energieentwickler verwenden MWh einheitlich für Ausschreibungen, Machbarkeitsstudien und Investitionsberechnungen.

3. Genaue Abbildung des Systemwertes

Der Wert der Energiespeicherung umfasst nicht nur die Leistung (MW), sondern entscheidend auch die Speicherdauer (h); beide Komponenten zusammen definieren MWh.

III. Aus welchen Kernmodulen besteht ein MWh-Energiespeichersystem?

Energiespeichersysteme im MWh-Maßstab bilden vollständige Batteriespeichersysteme (BESS), die typischerweise Folgendes umfassen:

1. Batteriesystem

Gängige Konfigurationen:

(1) Containerisierte Energiespeichersysteme (20 Fuß/40 Fuß)

20 Fuß: 0,5–1,5 MWh

40 Fuß: 2–5 MWh

Gängige Konfigurationen: Flüssigkeitsgekühlte/luftgekühlte integrierte Einheiten

(2) Hochvoltbatteriearchitektur (HV-Rack)

Gängige Spannungsplattformen: 768 V, 1024 V, 1330 V

Akku-Typ:

LFP (Mainstream): Alle Produkte von GSL ENERGY verwenden LiFePO₄-Batterien

Hauptzellen:

280 Ah, 300 Ah, 314 Ah, 320 Ah

2. PCS (Leistungsumwandlungssystem)

Bidirektionale Leistungsumwandlungseinheit, wichtige Parameter:

Leistung: 250 kW / 500 kW / 630 kW / 1250 kW / 1500 kW

Leistungsfaktorkontrolle

Bidirektionale Konversionseffizienz > 97 %

PCS ermittelt die „Leistungskapazität (MW)“ des Energiespeichersystems.

3. BMS-/EMS-System

BMS (Batteriemanagementsystem)

Verantwortlichkeiten:

Zellbalance

SOC/SOH-Berechnung

Temperaturmanagement

Multi-Cluster-Parallelsystemplanung

EMS (Energiemanagementsystem)

Verantwortlichkeiten:

Preisstrategien für Spitzen- und Nebenzeiten

PV-Anschlussplanung

Koordination des Dieselgenerators

Fernüberwachung

Frequenzregelung/Spitzenlastkappung/Teilnahme am Strommarkt

4. Wärmemanagementsystem

Systeme mit einer Kapazität von über 500 kWh verwenden typischerweise:

Flüssigkeitskühlung (Standard): Temperaturdifferenzregelung ±2°C

Luftkühlung (Kostenvorteil)

Ein effektives Wärmemanagement hat direkte Auswirkungen auf:

Batterielebensdauer

Energieeffizienz

Systembetriebsstabilität

Flüssigkeitskühlung wird zur Standardkonfiguration für MWh-Energiespeichersysteme.

5. Sicherheitsschutzsystem (Fünfschichtiger Schutz)

MWh-Energiespeichersysteme müssen folgende Anforderungen erfüllen:

Überspannungs-/Unterspannungsschutz

Isolationsprüfung

Rauch- und Temperatursensoren

Gasfreisetzungssysteme

Feuerlöschanlagen für geschlossene Räume (z. B. Heißgas-/SF6-Alternativlösungen)

Großprojekte zur Energiespeicherung erfordern typischerweise Prüfungen nach UL9540A und IEC62933.

IV. In welchen Sektoren können MWh-Energiespeichersysteme eingesetzt werden?

Die fünf weltweit am schnellsten wachsenden Anwendungsszenarien sind:

1. Kommerzielle und industrielle Spitzenabrasion

Geeignete Sektoren:

Fabriken, Einkaufszentren, Rechenzentren, Hotels und große Lagerhallen

Energiespeicherung kann Folgendes reduzieren:

Kapazitätsgebühren

Kapazitätsgebühren

Stromkosten zum Spitzentarif

2. Industrieller lastseitiger Energiespeicher + synchronisierter PV-Betrieb

Unternehmen können Folgendes erreichen:

PV → Laden des Speichers

Lagerung → Auffüllung außerhalb der Spitzenzeiten

Spitzenbedarf → Entladung gespeicherter Energie

Bildung eines PV-ESS-Synergiemodells.

3. Mikronetze / Inselnetzsysteme

Geeignet für:

Inseln, Minenstandorte, abgelegene Gebiete, Lager

Energiespeicher bieten:

Spannungsstabilisierung

Schwarzstartfähigkeit

Hybridbetrieb mit Dieselgeneratoren

Typische Konfiguration:

Integration von PV, Diesel und BESS als drei Energiequellen

4. Netzdienstleistungen

Beteiligung von Energiespeichern an Strommärkten:

Frequenzregelung (FR)

Spitzenregulierung

Virtuelles Kraftwerk (VPP)

Peak-Valley-Arbitrage

Entwicklung renditestärkerer Geschäftsmodelle für Energieentwickler.

5. Ladestation für Elektrofahrzeuge

Speicher im Megawattstunden-Bereich mindern die Auswirkungen von Schnellladestationen auf das Stromnetz:

Reduziert die Nachfragegebühren

Unterstützt Ladepunkte mit 60–350 kW

Bietet eine sofortige, hohe Ausgangsleistung.

VII. Fazit: MWh-Energiespeicher als Kerninfrastruktur für die Energiewende

Für Unternehmen, Energieversorger, EPC-Auftragnehmer und Energieentwickler gleichermaßen wird der Nutzen des Einsatzes von Energiespeichersystemen im MWh-Bereich immer deutlicher:

Reduzierung der Stromkosten

Steigerung der Energie-Selbstversorgung

Unterstützung der Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz

Bereitstellung von Notstrom

Verbesserung der Netzstabilität

Beschleunigung der Klimaneutralität

Mit fortschreitender technologischer Reife, sinkenden Kosten und zunehmenden nationalen Subventionen für Energiespeicherung werden die nächsten drei bis fünf Jahre eine explosive Wachstumsphase für Energiespeicher im MWh-Bereich mit sich bringen.