Beskrivning av Ferroamps system

Ferroamps system för likströmsnät kallas DC nanogrid. Likströmsnätet tillåter integration av sol-celler, energilager, småskalig vind och likströmslaster och utgörs av ett bipolärt singelbussystem liknande det som beskrevs i kapitel 2.1.3 och figur 2.4 med systemspänningen 760/±380 V DC.

I figur 2.11 visas en översikt av Ferroamps utrustning och systemtopologi. Systemet är utformat modulärt vilket innebär att det kan expanderas och anpassas allt efter önskemålen och behovet förändras. Det innebär att fler fastigheter och solcellsanläggningar kan anslutas i framtiden om det önskas.

Figur 2.11.En överblick av Ferroamps teknik och system. Källa: [46], omarbetad av författare.

Energyhub

Energyhub är en bidirektionell trefas-växelriktare och utgör hjärnan i Ferroamps system samt fungerar som bryggan mellan växelström och likström. Energyhuben samlar information och styr energiflödet mellan växel- och likströmsnätet, solpaneler och energilager. Huben bygger på en så kallad ”Power Module” som består av en 3 x 5 A (3,5 kW) trefasig, skalbar bidirektionell

8Anläggningen är ansluten direkt till likströmsnätet till skillnad från övriga solanläggningar.

kraftväxelriktare. EnergyHuben finns från 3,5 upp till 14 kW och modellen EnergyHub XL är en större version om 28 kW som kan skalas upp till 224 kW [47]. Systemet

Styrningen av el i systemet baseras till stor del på “Voltage droop control” vilket innebär att elen flödar till den del i systemet med lägst spänning. Enkelheten i att reglera flödet av el är lättare för ett likströmssystem med denna typ av styrning än växelström där reglering ofta sker mot frekvensen.

SolSträngOptimerare - SSO

SSO är en DC/DC-omvandlare med inbyggt strängövervakning och MPPT. SSOn reglerar inspän-ningen i området 120 till 720 V DC och ger utspänning på 760 V DC som ansluts till likströms-nätets plus- och minuspoler. Den har även avstängningsfunktion för ökad säkerhet vid installation och brand samt mätning av producerad solel [48].

ACE funktion

Adaptive Current Equalization technology (ACE) är en funktion som finns tillgänglig i Ferroamps energyhubar och innebär att energi mellan de olika faserna flyttas för att balansera systemet. Det innebär att om systemet är ojämnt belastat och en fas drar mer energi balanserar hubben systemet och alla faser får samma belastning. Ett exempel åter ges i figur 2.12 [46].

Figur 2.12.Schematisk bild över hur energyhubens ACE-funktion fördelar strömmarna jämnt över faser vid ojämn belastning. Källa: [46]

Faserna belastas ojämnt varav den andra fasen, den svarta ledaren i figuren, belastas högt. Ge-nom att använda ACE blir belastningen vid huvudsäkringen omfördelad och systemet blir jämnt belastad vilket minskar risken att lösa ut huvudsäkringen.

Energy Storage Module - ESM

Energy storage manager (ESM) är Ferroamps energilagermodul som innehåller battericeller med kapaciteten 7.2 kWh. Batteriet är baserat på litiumjärnfosfat (LiFePO₄) och modulen inkluderar ett integrerat batteriövervakningssystem som balanserar spänningen över battericellerna för att maximera livslängden. Övervakningssystemet mäter även temperatur och styr fläktar för avkyl-ning. Batteriet klarar 5000 användningscykler vid 80 procents urladdning [49].

Energy Storage Optimizer - ESO

Energy storage optimizer (ESO) är Ferroamps bidirektionella batteriladdare utvecklad för deras likströmsnätslösning. Den utgörs av den DC/DC omvandlare med reglerområdet 120-720 V DC och möjliggör kombinationer av olika typer av batterier. ESOn hanterar drift och säkerhetskom-munikation mellan batterier och EnergyHubbar i systemet [50]. Enheten är även förberedd för

elbilsladdning [50] och elbil-till-nät-överföring (vehicle-to-grid, V2G) vilket innebär att man som elbilsägare lånar ut kapacitet och kan förse nätet med energi [51]. Styrning av energilagret sker genom att sätta effektgränser för i- och urladdning.

Funktioner i portal

Mätdata från systemet tillgängliggörs i Ferroamp-plattformens portal. I portalen kan man ta fram grafer över systemet i en energivy, vilket består av medelvärden per timme, samt en effektvy där effekten visas i sekundupplösning. Ett exempel på vyerna återges i figur 2.13.

(a) Energivy. Visar förbrukad energi (kWh) per timme.

(b) Effektvy. Visar effekt (kW) per sekund.

Figur 2.13.Exempel på energi- och effektvy från Ferroamps portal över 2018-01-10. Källa: [52]

I både figur 2.13a och 2.13b är den svarta linjen import från elnätet (uppmätt vid huvudsäkringen), blå är den faktiska förbrukningen och gul linje utgör producerad solel. I figurena ses att en del av den importerade elen (köpt från elnätet) exporteras vidare till likströmsnätet eftersom importen från elnätet är större än förbrukningen. Den höga upplösningen för effektvyn gör det möjligt att få en bättre förståelse för den momentana förbrukningen och se vissa startströmmar och liknande systemet har. I exemplet ser man till exempel en skarp ökning av effekten kl 07.00 vilket är tiden då ventilationen startar. Detta kan till exempel användas för att kartlägga vilka förbrukare som är förknippade med effekttopparna i systemet.

Nedan listas exempel och en kort beskrivning av funktioner och analysverktyg som finns tillgäng-liga⁹:

• Dygnsprofil - Utifrån uppmätt data upprättas dygnsprofiler vilket visar genomsnittliga be-lastningen per timme, uppdelat på vardagar och helger.

• Effektanalys - Effektanalysen visar medeleffekten för den uppmätta förbrukningen.

• Ace Events - Om funktionen för ACE är aktiverad visas det grafiskt när ACE har utförts och hur systemets faser har balanserats.

• Batterisimulering - Ett förenklat analysverktyg för att simulera en installation av batterila-ger i systemet. Parametrar som går att förändra är batteristorlek, i- och urladdningströskel, maximal effekt, batteriladdningsstatus vid start samt max- och minlast av batteriet.

• Säkringsanalys - Ett verktyg för att analysera strömmarna i huvudsäkringarna, inkluderar även simulering av ACE funktionens påverkan av belastningen i de olika faserna.

• Förbrukningsprofil - Visar effekter och hur ofta dessa inträffar över vald tid uppdelat på de tre olika faserna.