Industrielle Energiespeicherung: Kostenunterschiede zwischen Hoch- und Niederspannung sowie wichtige Aspekte der Netzanbindung.

Ist die Wahl der geeigneten Netzanschlussmethode entscheidend für den Bau und Betrieb von Photovoltaik-Kraftwerken (PV-Kraftwerken)?

Im vergangenen Jahr veröffentlichte die State Grid Hubei Electric Power Company eine Bekanntmachung zu den „Detaillierten Regeln für Netzanschlussdienstleistungen für dezentrale PV-Anlagen (Testphase)“, die erhebliche Auswirkungen auf PV-Unternehmen in Hubei hatte. Ein zentraler Punkt war, dass zuvor nur PV-Projekte mit einer Leistung von 2 bis 6 MW einen 10-kV-Hochspannungsanschluss benötigten, das neue Dokument diesen Bereich jedoch explizit auf 400 kW ausweitete. Dies bedeutet, dass zahlreiche dezentrale PV-Projekte in Hubei mit einer Leistung zwischen 400 kW und 2 MW auf ein anderes Netz umstellen müssen. 380-V-Niederspannungsnetzanschluss an 10-kV-Hochspannungsnetz Verbindung.

Die unmittelbarste Auswirkung dieser Änderung ist ein signifikanter Anstieg der Netzanschlusskosten für 400 kW-2 MW dezentrale PV-Projekte Im Vergleich zum Niederspannungsnetzanschluss sind PV-Projekte mit Hochspannungsnetzanschluss mit höheren Gerätekosten und Bearbeitungsgebühren konfrontiert.

Ebenso verhält es sich mit dem/der/den industrielle und kommerzielle Energiespeicherung Im Sektor gibt es Hoch- und Niederspannungsnetzanschlüsse, und die Wahl der geeigneten Netzanschlussmethode ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung.

Was ist ein Hoch- und Niederspannungsnetzanschluss?

Die Wahl der Netzanschlussmethode für Energiespeichersysteme Die Anforderungen an den Strombedarf und die Verteilungsarchitektur des Unternehmens müssen präzise erfüllt werden. Die Entscheidung über die Spannungsebene für den Anschluss von gewerblichen und industriellen Energiespeichern an das Stromnetz ist im Wesentlichen ein systematisches Ingenieurprojekt, das auf den Lastcharakteristika der Nutzer, der Verteilungskapazität und wirtschaftlichen Überlegungen basiert.

Im Allgemeinen bezeichnet der Begriff „Hochspannungsnetzanschluss“ die Verwendung eines Transformators zur Anhebung der Ausgangsspannung auf ein Hochspannungsniveau, typischerweise 10 kV oder höher, bevor der Speicher an das Hochspannungsnetz angeschlossen wird. Dieses Verfahren eignet sich für große Gewerbe- und Industriebetriebe sowie Industrieparks und deckt den Bedarf an Energiespeichern mit hoher Kapazität.

Der Niederspannungsnetzanschluss bezeichnet den direkten Anschluss des Energiespeichersystems an das Niederspannungsnetz mit einer Spannung von typischerweise 400 V oder darunter. Diese Methode eignet sich für kleine und mittlere Gewerbe- und Industriebetriebe.

Aus technischer Sicht, Hochspannungsnetzgekoppelte Systeme Das System besteht hauptsächlich aus Energiespeicherbatterien, Wechselrichtern, Transformatoren und Hochspannungsschaltanlagen. Die Energiespeicherbatterien wandeln Gleichstrom mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom um. Anschließend erhöht der Transformator die Spannung auf ein Hochspannungsniveau, und schließlich verbindet die Hochspannungsschaltanlage das System mit dem Hochspannungsnetz. Netzgekoppelte Hochspannungssysteme erfordern ein hohes technologisches Niveau und strenge Sicherheitsstandards, um einen stabilen Systembetrieb und die Netzsicherheit zu gewährleisten.

Niederspannungs-Netzgekoppelte Systeme bestehen hauptsächlich aus Energiespeicherbatterien, Wechselrichtern und Niederspannungsschaltanlagen. Energiespeicherbatterien wandeln Gleichstrom (DC) mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom (AC) um und werden anschließend über eine Niederspannungsschaltanlage direkt an das Niederspannungsnetz angeschlossen. Niederspannungs-Netzgekoppelte Systeme zeichnen sich durch einen relativ einfachen Aufbau aus und sind leichter zu installieren und zu warten. Allerdings haben sie einen größeren Einfluss auf das Stromnetz und erfordern daher entsprechende Schutzmaßnahmen.

Aus anwendungstechnischer Sicht unterscheiden sich die beiden Varianten ebenfalls. Hochspannungsnetzanschlüsse eignen sich für große Industrie- und Gewerbebetriebe oder Industrieparks, wie beispielsweise große Produktionsunternehmen, Rechenzentren und große Gewerbekomplexe. Diese Betriebe haben typischerweise einen hohen Stromverbrauch und hohe Anforderungen an die Stabilität und Zuverlässigkeit des Stromnetzes. Hochspannungsnetzanschlüsse können ihren Bedarf an großen Energiespeicherkapazitäten decken und eine stabile Stromversorgung gewährleisten.

Niederspannungsnetzanschlüsse eignen sich für kleine und mittlere Industrie- und Gewerbebetriebe, wie z. B. kleine Produktionsunternehmen, kleine und mittlere Gewerbekomplexe und Bürogebäude. Diese Betriebe haben einen vergleichsweise geringeren Stromverbrauch und stellen geringere Anforderungen an das Stromversorgungssystem. Niederspannungsnetzanschlüsse können ihren grundlegenden Energiespeicherbedarf decken und bieten die Vorteile einer einfachen Installation und niedriger Kosten.

Wo steigen die Kosten bei einem Hochspannungsnetzanschluss?

Im industriellen und gewerblichen Photovoltaiksektor führt die Verwendung eines Hochspannungsnetzanschlusses im Vergleich zum Niederspannungsnetzanschluss zu höheren Gerätekosten und Bearbeitungsgebühren.

Laut Wang Shujuan, Gründerin von „Smart Photovoltaics“, betrug die Gesamtinvestition bei einem industriell und gewerblich genutzten, dezentralen Photovoltaikprojekt mit einer Leistung von 5,57 MW aus dem Jahr 2023 am Beispiel dieses Projekts 25,19 Millionen Yuan, bei einem Kapazitätsverhältnis von 1,225:1. Die Gesamtkapazität auf der Gleichstromseite betrug 6,825 MWp, die Kapazität auf der Wechselstromseite 5,57 MW.

Auf Basis der Kostenstruktur des Projekts beliefen sich die Kosten für die Boosterstation und das Steuerungssystem auf etwa 3,89 Millionen Yuan, was 0,6 Yuan/W entspricht.

Dies entspricht zusätzlichen Kosten von mehreren hunderttausend Yuan für ein 1-MW-Photovoltaikprojekt, was sich erheblich auf die Investitionen in lokale dezentrale Photovoltaikprojekte auswirken wird.

Dies führt unweigerlich zu der Frage, ob es einen ähnlichen Kostenunterschied zwischen Hoch- und Niederspannungsnetzanschlüssen für industrielle und gewerbliche Energiespeicher gibt.

Tatsächlich ist der Unterschied vernachlässigbar. Für industrielle und gewerbliche Energiespeicher erfordert die Wirtschaftlichkeit der Netzanschlussmethoden eine sorgfältige Kalkulation. Die wesentlichen Unterschiede liegen in drei Kostensegmenten: Ausrüstung: Hochspannungsanschlüsse erfordern Aufwärtstransformatoren, Hochspannungsschaltanlagen (jede Einheit kostet über 50.000 Yuan), spezielle Messgeräte und Schutzrelais, wodurch die Investitionskosten im Vergleich zu Niederspannungslösungen um 40–60 % steigen; Bau: Hochspannungsanschlüsse erfordern häufig den Bau neuer Umspannwerke oder die Erweiterung von Schaltanlagen, was Grundstückskosten, Tiefbauarbeiten und die Verlegung von Hochspannungskabeln (über 200.000 Yuan pro Kilometer) mit sich bringt. Die erhöhte Baukomplexität führt zu längeren Bauzeiten; Betrieb und Wartung: Hochspannungssysteme erfordern zertifizierte Fachkräfte, deren Lohnkosten 30–50 % höher sind als bei Niederspannungsanlagen.

Die Wahl der Netzanschlussspannung ist nicht einfach eine Frage der „Wahl der niedrigeren Spannung“, sondern erfordert eine umfassende Bewertung der Projektbedingungen. Bei Großanlagen mit einem täglichen Lade- und Entladevolumen von über 800 kWh kann ein Hochspannungsanschluss die Stückkosten durch Skaleneffekte senken. Bei kleinen und mittleren Projekten mit Niederspannungsanschluss muss die Kabelführung jedoch optimiert werden, um Leistungsverluste durch die Niederspannungsübertragung über lange Strecken zu vermeiden. Die endgültige Entscheidung sollte die Investitionskosten, den Aufwand für Betrieb und Wartung sowie die Vorteile über den gesamten Lebenszyklus abwägen, um eine maximale Wirtschaftlichkeit zu erzielen.

Nationale und lokale Normen legen klare Anforderungen an die Anschlussspannung von netzgekoppelten Energiespeichersystemen fest. Beispielsweise empfiehlt GB/T 36547-2018 eine Anschlussspannung von 0,4 kV für Energiespeichersysteme bis 1000 kW; die Richtlinien der Provinz Zhejiang für nutzerseitige elektrochemische Energiespeichertechnologien (2023) schreiben vor, dass die Anschlussspannung von 10 kV 6000 kW nicht überschreiten darf. Da in anderen Regionen abweichende Normen und Anforderungen an die Anschlussspannung gelten, müssen lokale Normen und die Vorschriften der Energieversorgungsunternehmen bei konkreten Projekten berücksichtigt werden.

Die großflächige Entwicklung dezentraler Photovoltaikanlagen hat in den letzten Jahren Folgeprobleme wie unzureichende Netzkapazität und mangelhaftes Betriebs- und Wartungsmanagement nach sich gezogen und damit ein Wachstumspotenzial für den Markt für industrielle und gewerbliche Energiespeicher geschaffen. Branchenzahlen aus dem Jahr 2024 zeigen, dass landesweit über 1.600 neue netzgekoppelte Energiespeicherprojekte für Industrie und Gewerbe mit einer Gesamtleistung von 3,9 GW/8,8 GWh hinzugekommen sind. Dies entspricht 8 % des jährlichen Zuwachses am Energiespeichermarkt (in GWh). Aufgrund der hohen Projektanzahl zählte dieser Bereich zu den aktivsten Teilsektoren der Energiespeicherung in diesem Jahr. Über tausend Projektentwickler traten in den Markt ein, was zu einem explosionsartigen Wachstum sowohl bei netzgekoppelten als auch bei im Bau befindlichen Projekten führte.

Die Entscheidungsfindung bezüglich der Netzanschlussspannung von Energiespeichersystemen erfordert jedoch die Berücksichtigung mehrerer Faktoren: Die Eingangsspannung des Netzes bestimmt den Referenzwert für den Netzanschluss; die Systemkapazität muss der Aufnahmekapazität des Netzes entsprechen; die Kostenkalkulationen müssen die Beschaffung der Ausrüstung, die Bauarbeiten sowie die langfristigen Betriebs- und Wartungskosten umfassen; und die strikte Einhaltung der lokalen Netzanschlussbestimmungen ist unerlässlich. In der Praxis ist eine kundenspezifische Auslegung auf Basis der Gegebenheiten vor Ort und der Netztopologie notwendig. Nur durch eine sorgfältige Auswahl kann ein sicherer und effizienter Betrieb erreicht werden, der die Kostenoptimierung des Energiespeichersystems voll ausschöpft und die Transformation des betrieblichen Energiemanagements hin zu intelligenten und kohlenstoffarmen Praktiken vorantreibt.