Erstellungsdatum: 2026-09-07 Erstellende Einheit: Hoenergy – Overseas Business Division, Technology Center Erstellt von: Alvin
§0 In 30 Sekunden verstanden (Executive Summary)
F. Kernfrage des Kunden: Wie kann ein Energiespeichersystem bei einem Netzausfall die Versorgung der Lasten aufrechterhalten? Wie schnell ist die Umschaltzeit?
🔴 A. Zentrale Schlussfolgerungen
| Punkt | Schlussfolgerung |
|---|---|
| Schaltzeit | In Kombination mit 125 kW PCS (AC400V) beträgt die Schaltzeit ≤20 ms; in Kombination mit 215 kW PCS (AC800V) beträgt die Schaltzeit ≤30 ms |
| Kernkomponenten | Enjiu EQS Serie Schnellschalter + EPCS125-AM(-F) (VG-Version) oder EPCS215-AM-HX (VG-Version) |
| Schaltprinzip | EQS-Halbleiterschalter + PCS-interner VSG-Algorithmus zur Phasensynchronisation, mechanische Trennung und elektrische Umschaltung erfolgen im selben Zeitfenster |
| Steuerungsart | VG-Spannungsabtastung + DIO-Trockenkontakte (DO4/DI3) + (CAN-Schwachkommunikation, Übertragungsreichweite <20 m) |
| Parallelbetrieb – Skalierbarkeit | Eine einzelne EQS-Einheit unterstützt 1–10 PCS-Einheiten (bei einer PCS-Anzahl >6 ist CAN-Schwachkommunikation zur Übermittlung der Inselnetzinformation erforderlich) |
🔴 B. Kurzzusammenfassung der drei roten Linien
| # | Rote Linie |
|---|---|
| R1 | EQS-Umschaltung ≤20 ms gilt nur in Kombination mit einem 125 kW PCS; 215 kW entspricht ≤30 ms |
| R2 | EQS-2000R, EQS-2600R, EQS-4000R sind 3P ohne N1-Klemme; für TN-C/TN-S-Systeme muss ein 4P-Modell gewählt oder eine externe Neutralpunktbehandlung vorgesehen werden |
| R3 | VSG-Parallelschaltung maximal 10~12 Einheiten; bei Überschreitung muss eine Gruppierung erfolgen |
Die vollständigen roten Linien R1-R10 siehe Anhang A.
§1 Produktportfolio (Hoenergy D-Cube + Enjiu EQS)
1.1 Produktportfolio-Übersicht
| Produkt | Modell | Rolle | Schlüsselparameter |
|---|---|---|---|
| Schnellumschalter | EQS-Serie (6 Modelle) | Millisekundengenaue mechanische Trennung zwischen Netz und PCS | ≤20 ms (30 ms) / 99,97 % Wirkungsgrad |
| Energiespeicherschrank | D-Cube-S125/261-EU (VG) | Speicherung elektrischer Energie, Bereitstellung von Notstrom bei Netzausfall | 125 kW / 125 kWh / AC 400 V |
| Energiespeicherschrank | D-Cube-A-Serie (VG) +261D | Speicherung elektrischer Energie, Bereitstellung von Notstrom bei Netzausfall | N x 125 kW / N x 261 kWh / AC 400 V |
| Energiespeicherschrank | D-Cube-F215/418 (VG) | Speicherung elektrischer Energie, Bereitstellung von Notstrom bei Netzausfall | 215 kW / 418 kWh / AC 800 V |
Warum gibt es eine VG-Version?
Bei dem in Kombination mit dem EQS verwendeten PCS handelt es sich um eine spezielle PCS-Version, deren Hardware im Vergleich zur Standardversion über einen zusätzlichen VG-Spannungsabgriffanschluss verfügt; die Software basiert auf der VSG-Version.
1.2 Enjoy EQS-Serie (6 Modelle über alle Stromstärken)
| Modell | Nennstrom | Polzahl | 400 V Leistung | 800 V Leistung | Umschaltzeit | Wirkungsgrad | Gewicht |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EQS-500(4)R | 500 A | 4P | 346 kVA | 693 kVA | ≤20 ms | 99,95 % | 10 kg |
| EQS-750(4)R | 750 A | 4P | 520 kVA | 1040 kVA | ≤20 ms | 99,97 % | 15 kg |
| EQS-1300(4)R | 1300 A | 4P | 900 kVA | 1800 kVA | ≤20 ms | 99,97 % | 25 kg |
| EQS-2000R | 2000 A | 3P | 1385 kVA | 2770 kVA | ≤20 ms | 99,97 % | 35 kg |
| EQS-2600R | 2600 A | 3P | 1800 kVA | 3600 kVA | ≤20 ms | 99,97 % | 42 kg |
| EQS-4000R | 4000 A | 3P | 2770 kVA | 5540 kVA | ≤20 ms | 99,97 % | 60 kg |
⚠️ In Kombination mit einem 125-kW-PCS (AC400V) beträgt die Umschaltzeit ≤20 ms; in Kombination mit einem 215-kW-PCS (AC800V) beträgt die Umschaltzeit ≤30 ms.
Technische Daten EQS: EQS-Produktdatenblatt
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Spannungsbereich | 400–1140 VAC |
| Hilfsversorgung | 220–270 VAC (unabhängige Versorgung) |
| Steuerart | DIO digital (DO4+/DO4-, DI3+/DI3-) |
| Betriebstemperatur | -30 °C bis 50 °C |
| Lagertemperatur | -45 °C bis 70 °C |
| Relative Luftfeuchtigkeit | 0–95 % RH, nicht kondensierend |
| Kühlung | Natürliche Kühlung / intelligente Luftkühlung |
| Schutzart | IP00 |
| Anschlussart | Dreiphasen-Dreileiter / Dreiphasen-Vierleiter |
| Höhe über NN | 4000 m (>2000 m: 1 % Derating pro 100 m) |
| Lebensdauer | 100.000 – 1.000.000 Zyklen (modellabhängig) |
1.3 EQS Produktabmessungen und Installation
1.3.1 Produktabmessungen
1.3.2 Installationsart
✅ Korrekte Installationsart: senkrecht zum Boden an der Wand befestigt
❌ Falsche Installationsart: parallel zum Boden installiert
§2 EQS-Auswahl (nach Anzahl der 125-kW-PCS × N)
2.1 Auswahl-Grundprinzip: Doppelbetriebsart ist entscheidend
Kernformel:
EQS-Scheinleistung ≥ PCS maximale Ladeleistung + Lastverbrauchsleistung (muss in jeder Betriebsart erfüllt sein)
| Betriebsart | Beschreibung | EQS-Scheinleistungsdurchfluss |
|---|---|---|
| Einzelbetrieb (nur Last) | PCS-Entladung versorgt die Last, Batterieladestand ausreichend | S_load = P_load / cosφ |
| Doppelbetrieb (Laden + Last gleichzeitig, am strengsten) | PCS lädt gleichzeitig die Batterie und versorgt die Last | S_total = (P_charge + P_load) / cosφ |
Warum die Doppelbetriebsart die entscheidende Betriebsart ist:
- Ladestrompfad: Netz → EQS → PCS → Batterie (über EQS)
- Laststrompfad: Netz → EQS → Last (über EQS)
- Die beiden Ströme überlagern sich am EQS algebraisch (gleiche Richtung)
- Wenn sich die Ladezeit (Energiespeicher-Nachladung bei niedrigen Strompreisen) mit der Hochlastzeit überschneidet → EQS-Durchfluss erreicht den Spitzenwert
Annahmen zur Ladeleistung (typische Betriebsart):
| Ladestrategie | Ladeleistung pro PCS |
|---|---|
| Volle Ladeleistung (Standard) | 125 kW (gleiche Leistung wie Entladung) |
| Leistungsbegrenztes Laden (konservativ) | 100 kW |
| Lastverschiebungs-Laden (empfohlen) | Unterschiedliche Zeiten, Spitzenleistung pro Einheit reduziert auf 50–80 kW |
2.2 Lastanforderungen (Off-Grid-Lastfähigkeit des Enjoy PCS)
Zu den Anforderungen des VSG-Modus an den Lasttyp (zentrale Klarstellung):
Obwohl diese Lösung im Off-Grid-Betrieb in den VSG-Modus umschaltet, gelten – wie auch beim herkömmlichen VF-Modus (Konstantspannung/Konstantfrequenz) – im VSG-Modus同样 entsprechende Anforderungen an den Lasttyp, und das Risiko einer fehlgeschlagenen Umschaltung oder eines fehlgeschlagenen Lastbetriebs besteht weiterhin. VSG ist kein „Allheilmittel"; im Wesentlichen handelt es sich um einen grid-forming (netzbildenden) Modus, dessen Off-Grid-Prinzip identisch ist.
Was der VSG-Modus tatsächlich verbessert, sind diese drei Szenarien:
- Motorstart – Die virtuelle Trägheit J simuliert die Rotorspeicherenergie und kann 6- bis 8-fache Anlaufstromstöße absorbieren, ohne einen Frequenzzusammenbruch auszulösen (im VF-Modus führen die Stoßströme unmittelbar zu einem Frequenzeinbruch);
- Einschaltstoßstrom (Inrush-Strom) von Transformatoren – Die virtuelle Dämpfung D unterdrückt transiente Schwingungen;
- Leistungsaufteilung bei Parallelschaltung mehrerer Geräte – Basierend auf der virtuellen Impedanz deutlich stabiler.
Nicht geeignete oder besonders zu bewertende Lasten (gleiche Einschränkungen wie im VF-Modus):
- Einphasige Hochleistungsgeräte (>30 % der Gesamtleistung) erfordern einen Trenntransformator DyN11;
- Direktstart großer Motoren (>10 kW) erfordert Sanftanlasser oder Stern-Dreieck-Reduktionsschaltung;
- Nichtlineare Lasten (Frequenzumrichter, Gleichrichter, THD > 8 %) erfordern einen aktiven Filter APF;
- Stoßartige Lasten (Punktschweißmaschinen, Lichtbogenöfen) erfordern eine 1,5- bis 2-fache Überdimensionierung der PCS-Kapazität;
- Eine zu große Kompensations-Kondensatorbank (>30 % der PCS-Kapazität) kann Selbsterregungsschwingungen verursachen;
- Bei Parallelschaltung mit Dieselgeneratoren/PV-Anlagen sind eine Synchronisationsprüfung und eine koordinierte Steuerung erforderlich.
Hinweis
Starke Empfehlung: Vor der Projektfreigabe sollte die Lastliste des Kunden vollständig erfasst werden (Leistung, Typ, Anlaufverfahren).
2.2 Auswahltabelle für Einzelbetrieb (nur Last, Batterie wird nicht geladen)
Annahmen:
- cosφ = 0,8 (typischer Wert für Industrie und Gewerbe vor der Kompensation; nach der Kompensation in der Regel 0,90–0,98)
- Im Einzelbetrieb entlädt der PCS nur, die Batterieladung ist ausreichend
- Maximale Last im Einzelbetrieb P_last = N × 100 kW (80 % der PCS-Kapazität, 20 % Kapazitätsreserve des PCS, konservative technische Annahme)
- Die Volllast-Nennleistung des Nutzers (125 kW/Gerät) siehe §2.9 Referenzfall (Extrembetrieb)
| PCS-Anzahl N | PCS-Gesamtkapazität | Max. Last Einzelbetrieb P_last | S_last Scheinleistung (cosφ 0,8) | Empfohlenes EQS | EQS-Kapazität 400 V | Reserve |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 125 kW | 100 kW | 125 kVA | EQS-500(4)R | 346 kVA | 277 % |
| 2 | 250 kW | 200 kW | 250 kVA | EQS-500(4)R | 346 kVA | 138 % |
| 3 | 375 kW | 300 kW | 375 kVA | EQS-750(4)R | 520 kVA | 139 % |
| 4 | 500 kW | 400 kW | 500 kVA | EQS-750(4)R | 520 kVA | 104 % |
| 5 | 625 kW | 500 kW | 625 kVA | EQS-1300(4)R | 900 kVA | 144 % |
| 6 | 750 kW | 600 kW | 750 kVA | EQS-1300(4)R | 900 kVA | 120 % |
| 7 | 875 kW | 700 kW | 875 kVA | EQS-1300(4)R | 900 kVA | 103 % |
| 8 | 1,0 MW | 800 kW | 1000 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 139 % |
| 9 | 1,125 MW | 900 kW | 1125 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 123 % |
| 10 | 1,25 MW | 1000 kW | 1250 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 111 % |
Hinweis
In der Praxis wird häufig mit cosφ 1,0 (ohmsche Last) ein EQS-1300(4)R (900 kVA) ausgewählt, bei tatsächlichen Industrie- und Gewerbelasten mit cosφ ≈ 0,8 übersteigt 1000 kVA jedoch 900 kVA, was zu Überlast und Auslösung führt.
Die Auswahl muss strikt gemäß der Formel in §2.8 S_EQS = P_last / cosφ überprüft werden; cosφ darf nicht als 1,0 angenommen werden.
2.3 Auswahltabelle für Doppelfall (Laden + Last, strengster Fall)
Annahmen (auf Basis Volllast-Laden, abgestimmt auf PCS-Nennleistung):
- Einzelne PCS-Ladeleistung = 125 kW (Volllast, identisch mit der PCS-Entladeleistung)
- Gesamte Ladeleistung = N × 125 kW
- Maximale Einzelfall-Last P_load = N × 100 kW (80 % PCS-Kapazität, konsistent mit dem engineering-basierten Ansatz in §2.2)
- cosφ standardmäßig 0,8 (typisch für Gewerbe und Industrie)
Herkunft der Volllast-Ladeannahme: In Energiespeicherprojekten begrenzt das EMS die Ladeleistung in der Regel nicht (in Ladezeiten ist der Strompreis niedrig, daher wird verstärktes Laden gefördert). Die konservative Annahme geht von Volllast 125 kW pro Gerät aus und bildet einen Gegensatz zum Leistungsbegrenzungskonzept (A) in §6.5.
> Volllast-Konvention des Anwenders (P_load = N × 125 kW) siehe §6.9 Referenzfall (1250 + 1250 = 2500 kW → EQS-4000R, Warnschwelle R7), strenger als die vorliegende Tabelle.
| PCS-Anzahl N | Ladeleistung N×125 | Einzelfall-Last P_load | Doppelfall-Gesamtleistung P_charge + P_load | S_total (cosφ 0,8) | Empfohlene EQS (Doppelfall) | 400-V-Kapazität | Reserve |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 125 kW | 100 kW | 225 kW | 281 kVA | EQS-500(4)R | 346 kVA | 123 % |
| 2 | 250 kW | 200 kW | 450 kW | 563 kVA | EQS-750(4)R | 520 kVA | 92 % ⚠️ kritisch |
| 3 | 375 kW | 300 kW | 675 kW | 844 kVA | EQS-1300(4)R | 900 kVA | 107 % |
| 4 | 500 kW | 400 kW | 900 kW | 1125 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 123 % |
| 5 | 625 kW | 500 kW | 1125 kW | 1406 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 99 % ⚠️ kritisch |
| 6 | 750 kW | 600 kW | 1350 kW | 1688 kVA | EQS-2600R | 1800 kVA | 107 % |
| 7 | 875 kW | 700 kW | 1575 kW | 1969 kVA | EQS-2600R | 1800 kVA | 91 % ⚠️ |
| 8 | 1000 kW | 800 kW | 1800 kW | 2250 kVA | EQS-2600R | 1800 kVA | 80 % ⚠️ |
| 9 | 1125 kW | 900 kW | 2025 kW | 2531 kVA | EQS-4000R | 2770 kVA | 109 % |
| 10 | 1250 kW | 1000 kW | 2250 kW | 2813 kVA | EQS-4000R | 2770 kVA | 99 % ⚠️ kritisch |
⚠️ Engineering-Konvention für N=10 (80 % Last):
10 PCS × 125 kW Laden + 10 PCS × 100 kW Last = 1250 + 1000 = 2250 kW Doppelfall-Gesamtleistung Scheinleistung = 2250 / cosφ 0,8 = 2813 kVA → Es muss EQS-4000R (4000 A / 3P / 2770 kVA) gewählt werden, jedoch liegt 2813 kVA > 2770 kVA, die Kapazität des EQS-4000R ist unter Umständen tatsächlich nicht ausreichend! → Der cosφ muss zwingend auf ≥ 0,83 angehoben werden.
⚠️ Ernste Warnung: Unter der Volllast-Ladeannahme liegt bereits ab 4 PCS die Auslastung nahe an der Obergrenze des EQS-2000R; ab 6 PCS muss zwingend auf die größere Ausführung EQS-2600R/4000R hochskaliert werden.
2.4 Auswahlvergleich Einzelbetrieb vs. Doppelbetrieb (Schlüsselerkenntnisse)
| PCS-Anzahl N /125 kW |
Einzelbetrieb EQS | Doppelbetrieb EQS | Grund für die Höherstufung |
|---|---|---|---|
| 1 | EQS-500(4)R | EQS-500(4)R | Gleiche Stufe (ausreichend Reserve) |
| 2 | EQS-500(4)R | EQS-750(4)R | +1 Stufe (Laden + Last überlappen > 346 kVA) |
| 3 | EQS-750(4)R | EQS-1300(4)R | +1 Stufe |
| 4 | EQS-750(4)R | EQS-2000R | +2 Stufen (1300 übersprungen, direkt 2000) |
| 5 | EQS-1300(4)R | EQS-2000R | +1 Stufe |
| 6 | EQS-1300(4)R | EQS-2000R | +1 Stufe ⚠️ kritisch (92 %) |
| 7 | EQS-1300(4)R | EQS-2600R | +2 Stufen |
| 8 | EQS-2000R | EQS-2600R | +1 Stufe |
| 9 | EQS-2000R | EQS-2600R | +1 Stufe |
| 10 | EQS-2000R | EQS-4000R | +2 Stufen |
Schlüsselerkenntnisse:
- Der Doppelbetrieb erfordert eine höhere EQS-Stufe als der Einzelbetrieb, die Höherstufung beträgt 1–2 Stufen;
- N ≤ 3 Einheiten: Der Unterschied zwischen Einzel- und Doppelbetrieb ist gering, EQS-500/750 sind ausreichend;
- N = 4–6 Einheiten: Im Doppelbetrieb wird um 1 Stufe hochgestuft, EQS-2000R ist die größte Kapazität, die innerhalb der aktuellen Spezifikationsobergrenze abgedeckt werden kann;
- N ≥ 7 Einheiten: Der Doppelbetrieb erfordert EQS-2600R/4000R.
2.5 Kompromisslösungen für das Projekt (Abdeckung von zwei Betriebsarten bei N ≥ 7 PCS-Einheiten)
| Lösung | Beschreibung | Kosten |
|---|---|---|
| A. Begrenzung der Ladeleistung | EMS begrenzt die Ladeleistung jeder PCS-Einheit auf ≤ 50–80 kW | Die gesamte Ladezeit verlängert sich um das 2- bis 3-fache, jedoch wird die Leistung bei zwei Betriebsarten deutlich reduziert |
| B. Lastverschobenes Laden | Ladezeitraum vermeidet Lastspitzen (z. B. Laden in der Nacht 23:00–05:00) | Erfordert eine zeitliche Steuerungsstrategie im EMS und ist mit Time-of-Use-Tarifmodellen vereinbar |
| C. Erweiterte EQS-Auslegung | Bei N ≥ 7 Einheiten direkt EQS-2600R/4000R wählen | Höhere Kapazität pro EQS |
Detailberechnung für Lösung A (Begrenzung der Ladeleistung auf ≤ 50 kW/Einheit):
| Anzahl PCS N | Ladeleistung N×50 | Lastleistung je Betriebsart P_load | Gesamtleistung zwei Betriebsarten | S_total (cosφ 0,8) | Empfohlenes EQS | 400-V-Kapazität | Reserve |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7 | 350 kW | 700 kW | 1050 kW | 1313 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 105 % ✅ |
| 8 | 400 kW | 800 kW | 1200 kW | 1500 kVA | EQS-2000R | 1385 kVA | 92 % ⚠️ kritisch |
| 9 | 450 kW | 900 kW | 1350 kW | 1688 kVA | EQS-2600R | 1800 kVA | 107 % ✅ (erweiterte Spezifikation erforderlich) |
| 10 | 500 kW | 1000 kW | 1500 kW | 1875 kVA | EQS-2600R | 1800 kVA | 96 % ⚠️ kritisch |
Lösung B – lastverschobenes Laden (empfohlen):
- Schwachlastzeit: niedriger Tarif → Ladezeitraum
- Spitzenlastzeit: hoher Tarif → Entladung zur Lastdeckung + kein Laden
Durch das lastverschobene Laden sind Lade- und Lastzeitraum natürlich entkoppelt, sodass aus zwei Betriebsarten eine einzelne Betriebsart-Abdeckung wird. Dies ist die gängigste Lösung für gewerbliche und industrielle Energiespeicher.
Lösung C – erweiterte EQS-Auslegung:
Überschreitung der projektspezifischen Auslegungsobergrenze, Erweiterung auf EQS-2600R (2600 A) oder EQS-4000R (4000 A).
- EQS-2600R 400-V-Kapazität 1800 kVA
- EQS-4000R 400-V-Kapazität 2770 kVA
- Geeignet für Szenarien mit 10 PCS-Einheiten bei Volllast-Ladung
2.6 Auswahl der AC-800-V-Hochspannungsplattform
- Wenn der Kunde eine 800-V-Plattform verwendet (in Kombination mit der ENJOY 215 kW PCS), verdoppelt sich die EQS-Kapazität pro Betriebsart (gleiche Stromklasse), die Umschaltzeit sinkt von ≤20 ms auf ≤30 ms.
| 800-V-Plattformkapazität | Gesamtleistung | Empfohlenes EQS (eine Betriebsart) | 800-V-Kapazität | Reserve |
|---|---|---|---|---|
| 215 kW × 1 | 215 kW | EQS-500(4)R | 693 kVA | 322 % ✅ |
| 215 kW × 2 | 430 kW | EQS-500(4)R | 693 kVA | 161 % ✅ |
| 215 kW × 3 | 645 kW | EQS-750(4)R | 1040 kVA | 161 % ✅ |
| 215 kW × 4 | 860 kW | EQS-750(4)R | 1040 kVA | 120 % ✅ |
| 215 kW × 5 | 1075 kW | EQS-1300(4)R | 1800 kVA | 167 % ✅ |
| 215 kW × 6 | 1290 kW | EQS-1300(4)R | 1800 kVA | 140 % ✅ |
| 215 kW × 7 | 1505 kW | EQS-1300(4)R | 1800 kVA | 120 % ✅ |
| 215 kW × 8 | 1720 kW | EQS-1300(4)R | 1800 kVA | 105 % ⚠️ kritisch |
| 215 kW × 9 | 1935 kW | EQS-2000R | 2770 kVA | 143 % ✅ |
| 215 kW × 10 | 2150 kW | EQS-2000R | 2770 kVA | 129 % ✅ |
Regel: 1–2 → EQS-500 | 3–4 → EQS-750 | 5–8 → EQS-1300 | 9–10 → EQS-2000
Hinweis
⚠️ Engineering-Hinweis zu N=8: Eine Reserve von 105 % bedeutet lediglich 5 % Kapazitätsspielraum (Strom 1241 A gegenüber dem EQS-1300-Nennstrom von 1300 A = 95,5 %). Gemäß der ingenieurtechnischen Anforderung einer Sicherheitsreserve von ≥10 % wird ein Upgrade auf EQS-2000R empfohlen (Reserve 143 %, zusätzliche Reserve 61 %). Wird das Risiko an der 5-%-Grenze akzeptiert, kann das EQS-1300(4)R beibehalten werden.
2.7 Auswahlentscheidungsbaum
Beispiel für ein typisches Auswahlergebnis:
| Kundenlast | Ladestrategie | Auswahl pro Schrank | EQS |
|---|---|---|---|
| 500 kW | Lastverschiebungsladen | D-Cube-S261 × 4 (1044 kWh) | EQS-750(4)R |
| 500 kW | Dual-Betrieb | D-Cube-S261 × 4 (1044 kWh) | EQS-2000R |
| 1000 kW | Lastverschiebungsladen | D-Cube-A500 × 2 + D-Cube-261D × 8 (2,088 MWh) | EQS-2000R |
| 1000 kW | Dual-Betrieb | D-Cube-A500 × 2 + D-Cube-261D × 8 (2,088 MWh) | EQS-4000R |
| 1250 kW Notstromversorgung (10 Einheiten) | Lastverschiebungsladen | D-Cube-S261 × 10 (2,61 MWh) | EQS-2000R |
| 1250 kW Notstromversorgung (10 Einheiten) | Dual-Betrieb (Laden mit voller Leistung) | D-Cube-S261 × 10 (2,61 MWh) | EQS-4000R ⚠️⚠️ |
| 1250 kW Notstromversorgung (10 Einheiten) | Dual-Betrieb (Ladung begrenzt ≤ 80 kW/Einheit) | D-Cube-S261 × 10 (2,61 MWh) | EQS-2600R ⚠️ |
| 1250 kW Notstromversorgung (10 Einheiten) | Dual-Betrieb (Lastverschiebung) | D-Cube-A500 × 2 + D-Cube-261D × 8 (2,088 MWh) | EQS-2000R |
| 1250 kW Notstromversorgung (10 Einheiten) | Dual-Betrieb (Lastverschiebung) | D-Cube-A500 × 3 + D-Cube-261D × 12 (3,132 MWh) | EQS-2000R |
2.8 Zusammenfassung der Kernformeln für die Auswahl
Scheinleistung des EQS (kVA) ≥ [PCS-Ladeleistung (kW) + Lastleistung (kW)] / cosφ
S_EQS ≥ (N × P_charge + P_load) / cosφ
Dabei gilt:
S_EQS Scheinleistung des EQS (kVA)
N Anzahl der PCS-Einheiten
P_charge Ladeleistung einer einzelnen PCS (kW), bei Einzelbetrieb = 0
P_load Lastleistung (kW)
cosφ Leistungsfaktor (nach der Kompensation in Industrie und Gewerbe üblicherweise 0,90–0,98)
Rote Linie R6 (Auswahl wird durch Doppelbetrieb bestimmt):
| Betriebsart | Gesamtleistung im Doppelbetrieb | Empfohlene EQS-Auswahl |
|---|---|---|
| Einzelbetrieb (nur Last, Batterie wird nicht geladen) | P_load / cosφ | Tabelle §6.2 |
| Doppelbetrieb (gleichzeitiges Laden + Last, am strengsten) | (N × P_charge + P_load) / cosφ | Tabelle §6.3 / Fallbeispiel §6.9 |
Rote Linie R7:
10 PCS-Einheiten mit voller Ladeleistung + 1250 kW Volllast gleichzeitig → Gesamtleistung 2500 kW → Es muss zwingend EQS-4000R (2770 kVA) gewählt werden, und es gilt cosφ ≥ 0,91.
3 Topologiediagramm der Produktkombination
3.1 EQS Schaltplan
3.2 S-Serie Energiespeicher-Integration (PCS + Batterie integriert)
| Modell | PCS-Leistung | Speicherkapazität | Batterietyp | Kühlung | Kommunikation |
|---|---|---|---|---|---|
| D-Cube-S125/261-EU (VG) | 125 kW (VSG-Version) | 261 kWh | LFP 314Ah | Flüssigkeitskühlung | Modbus TCP / CAN mit VG-Sampling |
- Die detaillierte Konfigurationstabelle ist wie folgt:
| Energiespeicher-Produktmodell | Anzahl | Leistung | Kapazität | Empfohlenes EQS-Modell | EQS Nennstrom | QS Nennleistung | Betriebsmodus |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D-Cube-S125/261-EU (VG) | 1 | 125 kW | 261 kWh | EQS-500(4)R | 500 A | 346 kVA @400V | Doppeltarif |
| D-Cube-S125/261-EU (VG) | 2 | 250 kW | 522 kWh | EQS-750(4)R | 750 A | 520 kVA @400V | Doppeltarif |
| D-Cube-S125/261-EU (VG) | 3 | 375 kW | 783 kWh | EQS-1300(4)R | 1300 A | 1385 kVA @400V | Doppeltarif |
3.3 A-Serie PCS-Kombischrank + 261D Batterieschrank
Die A-Serie ist der von HOENERGY eingeführte Outdoor-PCS-Kombischrank, der in Kombination mit dem Batterieschrank D-Cube-261D eingesetzt werden muss (A und D sind physisch getrennt und über einen DC-Zwischenkreis verbunden). Auch die A-Serie PCS basiert auf dem En Jiu 125 kW Modul (gleiche PCS-Hardwareplattform wie die S-Serie), die Kompatibilität mit dem En Jiu EQS-Umschalter ist verifiziert.
| PCS-Kombischrank Modell | PCS-Leistung | Mit 2 h abgestimmt | 4 h | 6 h | 8 h Notstrom |
|---|---|---|---|---|---|
| D-Cube-A250 | 250 kW (= 2×125 kW Module) | 2×261D | 4×261D | 6×261D | 8×261D |
| D-Cube-A375 | 375 kW (= 3×125 kW Module) | 3×261D | 6×261D | 9×261D | 12×261D |
| D-Cube-A500 | 500 kW (= 4×125 kW Module) | 4×261D | 8×261D | 12×261D | 16×261D |
| Batterieschrank Modell | Speicherkapazität | Batterietyp | Kühlung | Abmessungen |
|---|---|---|---|---|
| D-Cube-261D | 261 kWh | LFP 314Ah | Flüssigkeitskühlung | 1300×1200×2280 mm |
Auswahlvergleich A-Serie vs. S-Serie:
| Dimension | S-Serie Kombischrank | A-Serie PCS + D Batterieschrank |
|---|---|---|
| Integrationsgrad | PCS + Batterie-Kombischrank | PCS-Schrank + Batterieschrank (2 getrennte Einheiten) |
| Leistung pro Schrank | 125 kW | 250/375/500 kW |
| Speicher pro Schrank | 125/261 kWh | Durch 261D-Stapelung, 2-16×261 kWh |
| Stellfläche | Kompakt | A-Schrank + N×D-Schränke, flexibel |
| Wartung | Wartung pro Schrank | PCS/Batterie unabhängig wartbar |
| Einsatzszenarien | Mittelständisches Gewerbe (≤1 MW) | Mittelgroßes bis großes Gewerbe (1-5 MW) |
| EQS-Kompatibilität | ✅ Verifiziert | ✅ Verifiziert (gleiches En Jiu 125 kW PCS-Modul) |
| Geeignete EQS | EQS-500/750/1300/2000R | EQS-1300/2000/2600/4000R (Hochstromszenarien) |
Anschlussbeispiel A-Serie (typische 2 MWh Konfiguration):
- D-Cube-A500 (500 kW PCS) × 2 + D-Cube-261D × 8 = 1000 kW PCS + 2,088 MWh
- Anschluss an EQS-2000R (13385 kVA) oder EQS-4000R (2770 kVA)
- Für detaillierte A-Serie-Lösungen wenden Sie sich bitte an das technische Personal von HOENERGY
Schnittstelle D-Cube zu EQS:
D-Cube AC-Ausgang (U/V/W/N2) ──► EQS Lastseite-Klemmen
D-Cube DI/DO (VSG-Umschaltung) ──► EQS Steuerklemmen DO4+/DO4-, DI3+/DI3-
D-Cube VSG-Algorithmus aktivieren ──► 0x5066 / 0x02FF voreingestellt
§4 EQS interne Struktur + ≤20 ms Umschaltprinzip
4.1 Kernkomponenten des EQS-Statikschalters
Das Herzstück des EQS ist ein bidirektionaler Thyristor- (SCR) antiparallel-Statikschalter, wobei jeder Pol (A/B/C oder plus N) aus zwei antiparallel geschalteten SCRs besteht, die eine bidirektionale Leitungseinheit bilden. Dies ist der grundlegende Grund, warum eine Schaltzeit von ≤20 ms erreicht werden kann.
| Bauteil | Anzahl | Funktion |
|---|---|---|
| Thyristor SCR (Thyristor) | 2 Stück antiparallel pro Pol | Hauptleistungspfad, natürliche Kommutierung beim Nulldurchgang |
| Mechanischer Bypass-Schütz (Bypass Contactor) | 1 Stück pro Pol | Stationäre Leitung, Reduzierung der SCR-Durchlassverluste |
| Trigger-Treiberplatine (Gate Driver) | 1 Stück pro Pol | Sendet SCR-Gate-Triggerimpulse |
| Stromwandler CT | 3 Stück | Erfassung des Hauptstromkreisstroms, Nulldurchgangserkennung |
| Spannungswandler VT | 3 Stück | Erfassung der Spannung auf Netzseite/PCS-Seite, Synchronisationserkennung |
| Steuerplatine (Controller) | 1 Stück | DO4/DI3-Kommunikation, Zustandsmaschine, Fehlerschutz |
| Hilfskontakte (NO/NOC/NC/NCC) | 4 Kanäle | Zustandsrückmeldung an SCADA |
4.2 Schlüsselfrage: Ist der EQS ein reiner Solid-State- oder ein Hybrid-Schalter aus Solid-State und mechanischen Komponenten?
F. Ist der EQS ein reiner Solid-State-Schalter (nur mit SCR) oder ein Hybrid aus Solid-State und mechanischen Komponenten?
🔴 A. Hybrid aus Solid-State und mechanischen Komponenten (Hybrid Static Switch) – dies ist das entscheidende Designmerkmal, das dem EQS einen Volllast-Wirkungsgrad von 99,97 % verleiht:
| Modus | Pfad | Zeitfenster |
|---|---|---|
| Stationärer Betrieb (Steady State) | Mechanischer Bypass-Schütz geschlossen (kein Spannungsabfall durch den SCR) | Dauerbetrieb |
| Schaltaugenblick (≤ 20 ms) | SCR zündet + mechanischer Bypass öffnet | < 20 ms |
| Schaltvorgang abgeschlossen | Mechanischer Bypass schließt wieder + SCR sperrt | Nach dem Schalten |
4.3 ≤20 ms Umschaltzeiten
Netzparallel → Inselbetrieb (Netzausfall):
t=0 ms Netzfehler
t<5 ms PCS erkennt Bypass-Spannung 0x0AAF: 0→2 (Übergangszustand)
t=5-10 ms EQS-Steuerplatine beurteilt: Netzausfall → SCR-Zündvorbereitung auslösen
t=10-15 ms EQS mechanischer Bypass trennt (Kontaktöffnung)
+ SCR übernimmt die Stromführung (natürliche Kommutierung, Schalter beim Nulldurchgang des Stroms)
t=15-20 ms Mechanischer Bypass vollständig getrennt, Laststrom fließt vollständig über SCR
+ PCS wechselt in Inselbetrieb-VSG-Modus (0x5066=1, 0x02FF=1)
t≤20 ms Umschaltung abgeschlossen, Last wird dauerhaft von PCS-VSG versorgt
+ 0x0219 STS-Steuerbefehl: 1→0
+ 0x0F3A A3-Platine DI3 Rückmeldung externer Schalter getrennt
Inselbetrieb → Netzparallel (Netzwiederkehr):
t=0 s Netzwiederkehr (0x0AAF: 1→2→0)
t=0 s PCS tritt in Phase der unterstützenden Sekundärfrequenzregelung ein
- EMS liest 0x018C/0x018D zur Berechnung von P_tot/Q_tot
- Setzt P_tot/n in 0x500E (Pset), Schrittweite ≤10%, Intervall ≥100 ms
t=90-180 s Frequenz/Spannung an Netzbezug angeglichen
t=Einschaltmoment EQS mechanischer Bypass schließt (beim Nulldurchgang des Stroms)
+ 0x0219 STS-Steuerbefehl: 0→1
+ 0x0F3A DI3 Rückmeldung externer Schalter geschlossen
t=nach Einschaltung SCR schaltet natürlich ab, stationärer Pfad wieder über mechanischen Bypass
+ PCS wechselt in netzparallelen VSG-Modus (0x5066=0)
4.4 Prinzip der Nullstromumschaltung
Der Schlüssel zur Realisierung von ≤20 ms beim EQS ist natürliche Kommutierung (Natural Commutation):
F. Was ist natürliche Kommutierung? Warum muss eine Nullstromumschaltung erfolgen?
🔴 A. Natürliche Kommutierung = Ausnutzung der Eigenschaft, dass der Wechselstrom selbst alle 10 ms (bei 50 Hz) einmal durch Null geht, sodass die Umschaltung der SCR-Pfade im Nulldurchgang des Stroms erfolgt.
- SCR ist ein halbgesteuertes Bauelement; ist es einmal gezündet, muss der Strom durch null gehen, damit es wieder sperrt (es kann nicht zwangsweise abgeschaltet werden);
- Bei einer Netzfrequenz von 50 Hz erfolgt alle 10 ms ein Nulldurchgang, sodass spätestens nach 10 ms garantiert ein Nulldurchgang auftritt;
- Der EQS schaltet im Stromnulldurchgang um → Nullstromumschaltung, kein Lichtbogen, keine Stromstöße, keine Spannungsspitzen;
- Genau deshalb erreicht der EQS eine Lebensdauer von bis zu 1.000.000 Schaltspielen (reine mechanische Schalter werden durch Lichtbogen die Kontakte abgebrannt, rein statische SCR-Lösungen haben hohe dauerhafte Durchlassverluste).
§5 EQS-Lebensdauerkurve + Zuverlässigkeitsdaten
5.1 EQS-Lebensdauer-Algorithmus (hartes Auswahlkriterium für Projekte)
EQS-Lebensdauer-Auswahlformel:
EQS-Designlebensdauer ≥ Projektlebensdauer × Schaltzyklen pro Jahr × Sicherheitsfaktor
Dabei gilt:
- Projektlebensdauer = 15 Jahre (Industrie- und Gewerbestandard)
- Schaltzyklen pro Jahr = Anzahl der Netzstörungen/Jahr × Sicherheitsreserve (2- bis 3-fach)
- Sicherheitsfaktor = 1,5 (konservativ)
Typisches Berechnungsbeispiel für die Projektlebensdauer:
| Projekttyp | Erwartete Schaltzyklen/Jahr | Gesamtzahl der Schaltzyklen in 15 Jahren | Empfohlene EQS-Lebensdauer | Entsprechendes Modell |
|---|---|---|---|---|
| Stabiles Stromnetz (Standardfall) | 5–10 Zyklen | 75–150 Zyklen | 100.000 Zyklen | EQS-500/750/1300 Standardmodell |
| Schwaches Stromnetz (Diesel-Speicher-Hybrid) | 50–100 Zyklen | 750–1.500 Zyklen | 100.000 Zyklen | Wie oben |
| Häufige Schaltvorgänge (intensive Notstromversorgung) | 200–500 Zyklen | 3.000–7.500 Zyklen | 100.000 Zyklen | Wie oben |
| Extrem häufig (Rechenzentrum N+1-Testläufe) | 1.000–2.000 Zyklen | 15.000–30.000 Zyklen | 1.000.000 Zyklen | EQS-100W Langzeitmodell |
5.2 Herkunft der 1-Millionen-Schaltspiele (ENJOY Praxistest)
Die Lebensdauer von 1 Million Schaltspielen der EQS basiert auf Praxistests im Werk ENJOY. Die wichtigsten Daten:
| Prüfpunkt | Prüfbedingungen | Messergebnis | Norm |
|---|---|---|---|
| Mechanische Lebensdauer | Nennstrom 1300 A, cosφ=0,8, Schaltfrequenz 60 Schaltspiele/h | ≥ 1 Million Schaltspiele (ohne Fehler) | GB 14048.11 / IEC 60947-6-1 |
| Elektrische Lebensdauer | Nennstrom 1300 A, Kategorie AC-33 (Motorlast) | ≥ 100.000 Schaltspiele (Kontaktabnutzung < 0,5 mm) | IEC 60947-4-1 |
| Kurzzeit-Stromfestigkeit | 20 kA / 1 s | Bestanden | IEC 60947-1 |
| Erwärmung | Nennstrom 1300 A im Dauerbetrieb | Klemmenerwärmung < 65 K | IEC 60947-1 |
| Isolationsfestigkeit | 2500 VAC / 1 min | Bestanden | IEC 60947-1 |
| EMV | Elektrostatische Entladung / schnelle transiente Störgrößen / Stoßspannungen | Klasse B (Industrie) | IEC 61000-4 |
Wesentliche Einordnung: 1 Million Schaltspiele beziehen sich auf die mechanische Lebensdauer (ohne Kontaktabnutzung); die elektrische Lebensdauer (einschließlich Kontaktabnutzung) beträgt ≥ 100.000 Schaltspiele.
Die EQS-Standardausführung ist ab Werk mit 100.000 Schaltspielen spezifiziert, die Langzeitausführung mit 1 Million Schaltspielen.
5.4 Auswahlempfehlungen (nach Projekttyp)
| Projekttyp | Empfohlene Lebensdauer | Auswahlempfehlung | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Gewerbliche und industrielle Notstromversorgung | 100.000 Zyklen | EQS Standardausführung | Weniger als 1.000 Schaltvorgänge innerhalb von 15 Jahren Lebensdauer; die Standardausführung ist ausreichend |
| Schwaches Stromnetz (Diesel-Hybrid) | 100.000 Zyklen | EQS Standardausführung | Wie oben |
| Regelmäßige Übungen in Rechenzentren | 1.000.000 Zyklen | EQS Langzeitausführung | Häufige Schaltvorgänge bei Übungen erfordern Redundanz |
| Halbleiterfabrik (empfindliche Lasten) | 1.000.000 Zyklen | EQS Langzeitausführung | Ungeplante Ausfallzeiten sind nicht akzeptabel |
§6 Die drei Hauptmechanismen von VSG + Zusammenspiel mit EQS
6.1 Die drei Kernmechanismen von VSG
| Mechanismus | Simuliertes Objekt | Funktion | Schlüsselparameter (PCS-intern) |
|---|---|---|---|
| Virtuelle Trägheit J | Rotorkinetische Energie | Dämpfung der RoCoF (Frequenzänderungsrate), Verhinderung eines sofortigen Zusammenbruchs | InertiaTC = 0x02F8 (1–15, Standardwert 1) |
| Virtuelle Dämpfung D | Dämpferwicklung/Reibung | Gegenkopplung zur Dämpfung transienter Schwingungen | fKDamp = 0x02FC (300–500, Standardwert 500) |
| Primärfrequenzregelung Kf | Drehzahlreglerverhalten | P-f-Steilheitsregelung, Wiederherstellung des stationären Zustands | nKfCoefByPload = 0x02FA (10–100, Standardwert 70) |
6.2 Koordination und zeitliche Abfolge zwischen EQS-Umschaltung und den drei VSG-Mechanismen
EQS mechanischer Vorgang VSG Algorithmus-Reaktion
────────────────────── ────────────────────────
t=0 ms Netzfehler PCS erkennt 0x0AAF=2 (transient)
↓
t=0-5 ms EQS löst SCR-Vorbereitung PCS J (virtuelle Trägheit) startet
aus Virtuelle Rotorkinetische Energie
wird freigesetzt
Unterdrückung des Frequenzabfalls
RoCoF
↓
t=5-15 ms EQS mechanischer Bypass PCS D (virtuelle Dämpfung) startet
öffnet negative Rückkopplung zur
SCR übernimmt die Unterdrückung transienter
Stromführung Schwingungen
↓
t=15-20 ms EQS vollständig geöffnet PCS Kf (Primärregelung) startet
Last 100 % über SCR P-f Statik, stationäre
Wiederherstellung
↓
t≤20 ms Umschaltung abgeschlossen PCS im stationären Betrieb
0x5066=1, 0x02FF=1
0x500E Pset Sollwertvorgabe
↓
t>20 ms Stationärer mechanischer VSG netzbildend aktiv
Bypass geöffnet Wartet auf 0x0AAF=0
SCR abgeschaltet (Netzwiederherstellung)
6.3 Netzseitige Störung – 1,5-fache Nennleistung / 200 ms netzbildende Stützung
F. Warum kann ein VSG die 1,5-fache Nennleistung über 200 ms bereitstellen?
🔴 A. Zwei Gründe:
| Ebene | Grund |
|---|---|
| Hardware-Ebene | Die PCS-Hardware von Enjiu verfügt über eine Überlastfähigkeit von 150 % (200 ms); die Auslegung des IGBT-Modells ist redundant. |
| Algorithmus-Ebene | Die drei VSG-Mechanismen (J+D) wirken zusammen und geben im Störungsfall schlagartig die „virtuelle Rotorkinetische Energie" frei, wodurch das Fehlerstromverhalten einer Synchronmaschine nachgebildet wird. |
Anwendungsnutzen:
- In den typischen 0,4-kV-Gewerbe- und Industrieszenarien treten netzseitige Störungen (Blitzeinschläge, Gerätekurzschlüsse) ca. 5–10 Mal pro Jahr auf.
- Die 1,5-fache Stützfähigkeit des VSG ermöglicht es dem PCS, während der Störung aktiv Blindleistung einzuspeisen, um die netzseitige Spannungsrückkehr zu stützen.
- Dies kann ein PCS in reiner PQ-Regelung nicht leisten – der PQ-Modus folgt lediglich Sollwerten und stützt das Netz nicht aktiv.
7 Detaillierte Erläuterung des Referenzfalls: Auswahl von 10 PCS mit zwei Betriebsarten
F. Kundenfrage: Ich benötige 10 PCS mit je 125 kW (10 × 125 = 1250 kW PCS-Gesamtleistung), die Last beträgt ebenfalls 1250 kW (Volllast), Laden und Lastbetrieb finden gleichzeitig statt – welches EQS soll ich wählen?
7.1 Überlagerung von Lade- und Lastleistung
Bekannte Größen:
- Anzahl der PCS-Einheiten N = 10
- PCS-Gesamtleistung = 10 × 125 = 1250 kW
- Gesamtlastleistung = 1250 kW (Volllast, keine Reserve)
- Laden und Lastbetrieb finden gleichzeitig statt (Szenario ohne zeitvariable Tarife oder Kundenanforderung 0-Umschaltung)
- Gesamtladeleistung = 10 × 125 = 1250 kW
Berechnung (Red Line R6):
| Position | Wert |
|---|---|
| PCS-Gesamtladeleistung | 10 × 125 = 1250 kW |
| Gesamtlastleistung | 1250 kW (Volllast) |
| Gesamtleistung beider Betriebszustände | 1250 + 1250 = 2500 kW |
| Scheinleistung (cosφ 0,8) | 2500 / 0,8 = 3125 kVA ⚠️ |
| Scheinleistung (cosφ 0,85) | 2500 / 0,85 = 2941 kVA ⚠️ |
| Scheinleistung (cosφ 0,9) | 2500 / 0,9 = 2778 kVA ⚠️ Kritisch |
| Scheinleistung (cosφ 0,91) | 2500 / 0,91 = 2747 kVA ⚠️ EQS-4000R Grenzbereich |
| Scheinleistung (cosφ 0,95) | 2500 / 0,95 = 2632 kVA ✅ EQS-4000R Reserve vorhanden |
| Scheinleistung (cosφ 1,0) | 2500 / 1,0 = 2500 kVA ✅ |
7.2 Vergleich der in Frage kommenden EQS-Modelle (bei 10 PCS mit voller Leistung in zwei Betriebsarten)
| EQS-Modell | 400 V Kapazität (kVA) | Reserve bei cosφ 0,8 | Reserve bei cosφ 0,9 | Reserve bei cosφ 0,95 | Auswahlergebnis |
|---|---|---|---|---|---|
| EQS-2000R (3P) | 1385 | -56 % Überlast ❌ | -50 % ❌ | -47 % ❌ | bei Weitem nicht ausreichend |
| EQS-2600R (3P) | 1800 | -42 % Überlast ❌ | -35 % ❌ | -32 % ❌ | bei Weitem nicht ausreichend |
| EQS-4000R (3P) | 2770 | -11 % Überlast ❌ | +0,3 % Grenzwertig ⚠️ | +5 % ✅ | cosφ ≥ 0,91 zwingend erforderlich ⚠️⚠️⚠️ |
Zentrale Schlussfolgerung (rote Linie R7): 10 PCS mit voller Ladeleistung + 1250 kW Volllast gleichzeitig → EQS-4000R (2770 kVA) ist das einzige geeignete Modell, jedoch mit folgenden harten technischen Randbedingungen:
- cosφ < 0,91 → EQS-4000R überlastet (rote Linie wird ausgelöst, Leistungsreduzierung oder Spezifikationserweiterung erforderlich)
- cosφ ≥ 0,91 → EQS-4000R sicher (nach Kompensation durch SVG/Kondensatorbatterie in Industrie und Gewerbe üblicherweise 0,92–0,98 erreichbar)
- cosφ ≥ 0,95 → EQS-4000R 5 % Reserve (optimaler Betriebszustand)
7.3 Vier Kompromisspfade im Engineering (nach Priorität sortiert)
| Pfad | Beschreibung | Tatsächliche Leistung im Dualbetrieb | Empfohlenes EQS | Ingenieurmäßige Umsetzbarkeit |
|---|---|---|---|---|
| Pfad 1: Laden außerhalb der Spitzenzeiten (wirtschaftlichste Option) | EMS legt die Ladezeiträume gezielt außerhalb der Lastspitzen (z. B. 23:00–07:00) | Tatsächlich Einzelbetrieb 1250 kW (cosφ 0,8 = 1563 kVA, cosφ 0,95 = 1316 kVA) | EQS-2000R (cosφ ≥ 0,9 sicher / cosφ 0,95 mit 5 % Reserve) | ✅ Gängige Lösung in Tschechien, passend zum zeitvariablen Stromtarif |
| Pfad 2: Ladeleistung ≤ 50 kW pro Einheit + EQS-4000R (Dualbetrieb möglich) | EMS begrenzt die Ladung auf 50 kW pro Einheit (ab 80 % SoC der Batterie beginnt die Begrenzung) | 10×50 + 1250 = 1750 kW (cosφ 0,8 = 2188 kVA / cosφ 0,9 = 1944 kVA / cosφ 1,0 = 1750 kVA) | EQS-4000R (2770 kVA, 26 %–58 % Reserve) | ✅ Ladezeit verlängert sich um Faktor 2,5, jedoch große Sicherheitsreserve des EQS |
| Pfad 3: Ladeleistung ≤ 30 kW pro Einheit + EQS-2600R (extreme Begrenzung) | EMS begrenzt die Ladung auf 30 kW pro Einheit (ab 70 % SoC der Batterie beginnt die Begrenzung) | 10×30 + 1250 = 1550 kW (cosφ 0,9 = 1722 kVA / cosφ 0,95 = 1632 kVA) | EQS-2600R (1800 kVA, 4 %–10 % Reserve) | ⚠️ Ladezeit verlängert sich um Faktor 4,2, ingenieurtechnisch am Limit |
| Pfad 4: Direkt EQS-4000R (ohne Kompromisse) | Unbegrenzte Vollladung + Last gleichzeitig | 2500 kW = 2778 kVA (cosφ 0,9 grenzwertig) | EQS-4000R (zwingend cosφ ≥ 0,91) | ⚠️⚠️ Erforderlich ist eine SVG-/Kompensations-Kondensatorbank, ingenieurtechnisch sehr anspruchsvoll |
Empfohlene Lösungen:
| Kundentyp | Empfohlener Pfad | EQS-Auswahl | Ingenieurmäßige Begleitmaßnahmen |
|---|---|---|---|
| Nutzer mit zeitvariablen Stromtarifen (Standard) | Pfad 1: Laden außerhalb der Spitzenzeiten | EQS-2000R | EMS-Zeitsteuerungsstrategie |
| Gewerbliche/industrielle Notstromversorgung (Laden und Last müssen gleichzeitig erfolgen) | Pfad 2: Ladung auf 50 kW begrenzt + EQS-4000R | EQS-4000R | EMS-Strategie zur Leistungsbegrenzung + verlängerte Ladezeit |
| Notstromversorgung für große Rechenzentren (Antwort im Millisekundenbereich) | Pfad 4: Direkt EQS-4000R + SVG-Kompensation | EQS-4000R | SVG-/Kondensatorbank sorgt für cosφ ≥ 0,91 |
| Projekte mit besonders kompaktem Flächenbedarf | Pfad 3 + Schaltschrank der A-Serie | EQS-2600R | A500 × 3 + 261D × 12 |
§8 EQS-Verdrahtung und Signaldefinition
7.1 Leistungsanschlüsse
| Anschlusstyp | Beschriftung | Funktion | Hinweis |
|---|---|---|---|
| Netzseite | R | Netzeingang Phase L1 | |
| S | Netzeingang Phase L2 | ||
| T | Netzeingang Phase L3 | ||
| N1 | Netzeingang N-Leiter | EQS-2000R ist 3P ohne N1 (Rote Leitung R2) | |
| Lastseite | U | Anschluss PCS AC-Ausgang Phase L1 | |
| V | Anschluss PCS AC-Ausgang Phase L2 | ||
| W | Anschluss PCS AC-Ausgang Phase L4 | ||
| N2 | Anschluss PCS AC-Ausgang N-Leiter |
7.2 Steuerklemmen (Kern: DIO Digital)
| Klemme | Beschriftung | Funktion | Signalrichtung |
|---|---|---|---|
| 24V | 24V | Pluspol der externen 24 V Hilfsspannungsversorgung | Externe Versorgung |
| GND | GND | Masse der externen 24 V Hilfsspannungsversorgung | Externe Versorgung |
| DO4+ | DO4+ | Digitaleingang, empfängt den Schaltfreigabebefehl vom PCS | PCS → EQS |
| DO4- | DO4- | (Signal führt zur PCS-Seite) | PCS → EQS |
| DI3+ | DI3+ | Potentialfreier Kontaktausgang, meldet den EQS-Status an das PCS zurück | EQS → PCS |
| DI3- | DI3- | (Signal führt zur PCS-Seite) | EQS → PCS |
| NO | NO | Hilfsrückmeldekontakt 1 – Schließer | EQS-Status |
| NOC | NOC | Hilfsrückmeldekontakt 1 – gemeinsamer Anschluss | EQS-Status |
| NC | NC | Hilfsrückmeldekontakt 2 – Öffner | EQS-Status |
| NCC | NCC | Hilfsrückmeldekontakt 2 – gemeinsamer Anschluss | EQS-Status |
7.3 Steuерstromversorgung-Eingang
| Klemme | Funktion |
|---|---|
| L | 220 VAC Stromversorgungseingang (Außenleiter) |
| N | 220 VAC Stromversorgungseingang (Neutralleiter) |
| PE | Schutzleiter |
⚠️ Rote Linie R9: Die 220 VAC Steuерstromversorgung des EQS muss unabhängig versorgt werden und darf nicht aus dem PCS-Gleichspannungszwischenkreis entnommen werden (um einen Spannungsausfall im Umschaltmoment zu vermeiden).
7.4 EQS-D-Cube Signalflussdiagramm
7.5 Werksseitig vorintegrierte Schnittstellen (D-Cube ↔ EQS)
| Schnittstelle | Werksseitig vorbereitet | Vor-Ort-Installation |
|---|---|---|
| Leistungsleitung (U/V/W/N2) | — | D-Cube AC-Ausgang → EQS Lastseite |
| DO4/DI3 Steuerleitung | — | D-Cube DI/DO-Klemmen → EQS DO4/DI3 |
| CAN-Kommunikationsleitung (falls erforderlich) | Schwache Kommunikation zwischen PCS: Übertragung des Inselbetriebssignals | — |
| Steuerspannungsversorgung 220 VAC | — | Unabhängiger Stromkreis (nicht vom PCS gespeist) |
| Netzseitig R/S/T/N1 | — | Kunde schließt das Netz an |
| Lastseitig (EQS-Ausgang) | — | Kunde schließt die Last an |
§8 Vier Betriebsmodi
8.1 Modusübersicht
| Modus | Auslösebedingung | EQS-Position | PCS-Modus |
|---|---|---|---|
| M1 Netzbetrieb | Netz normal | Geschlossen (netzseitig leitend) | Netzgekoppelter PQ (Standard) |
| M2 Umschaltung (Netz→Insel) | 0x0AAF: 0→2 | Trennung in ≤20 ms | Automatische Umschaltung auf Inselnetz-VSG |
| M3 Inselbetrieb | Netzausfall | Geöffnet | Inselnetz-VSG, netzbildend |
| M4 Umschaltung (Insel→Netz) | 0x0AAF: 1→2→0 | Zuschaltung 90–180 s | Sekundäre Frequenzregelung unterstützen → Zuschaltung → netzgekoppelter PQ |
§9 FAQ und zu klärende Fragen
9.1 FAQ (sortiert nach Anfragehäufigkeit)
F1. Stimmt es, dass die Umschaltzeit ≤ 20 ms beträgt?
🔴 A. EQS „in Kombination mit 125 kW (IP20) PCS ≤ 20 ms", sofern der PCS im VSG-Modus betrieben wird und DO4/DI3 korrekt verdrahtet sind.
F2. Wie lange kann der PCS nach der Umschaltung auf Inselnetzbetrieb durchgehend versorgen?
🔴 A. Dies hängt von der Speicherkapazität ab. D-Cube-S125 (125 kWh) kann bei Volllast 125 kW für 1 Stunde durchgehend liefern, D-Cube-S261 (261 kWh) bei Volllast für 2 Stunden, die A-Serie maximal bis zu 8 Stunden. Bei SOC unter 20 % wird empfohlen, auf Dieselgenerator umzuschalten oder die Last zu reduzieren.
F3. Warum liegt die VSG-Parallelobergrenze bei 10 und nicht bei 12 Einheiten?
🔴 A. Der VSG-Algorithmus unterstützt grundsätzlich 12 Einheiten, wird jedoch vorübergehend auf 10 Einheiten begrenzt. Die Gründe hierfür sind drei:
- SOC-Ausgleichsstabilität: 10 Einheiten sind die aus der Praxis gewonnene Obergrenze;
- Stromdichte pro EQS-Einheit: 10 Einheiten × 125 kW = 1,25 MW, die Stromdichte des EQS-2000R (2000 A) ist beherrschbar;
- Künftige Erweiterung: In Phase 2 des Projekts kann auf 12 Einheiten (theoretische VSG-Obergrenze) erweitert werden, ohne dass ein Wechsel des EQS erforderlich ist.
F4. Wie wird bei der Parallelschaltung mehrerer PCS-Einheiten die SOC-Konsistenz sichergestellt?
🔴 A. Das EMS sendet über 0x500E/0x500F Sekundärfrequenzregelungsbefehle und verteilt die Leistung anteilig entsprechend der SOC. Harte Randbedingung: Die Leistungsabweichung zwischen den PCS-Einheiten darf maximal ≤ (Gesamtlast/Anzahl der PCS-Einheiten) × 20 % betragen.
F5. Der EQS-2000R ist 3P ohne N1 – kann er in TN-C/TN-S-Systemen eingesetzt werden?
🔴 A. Dies muss gesondert geprüft werden. Das 3P-Modell verfügt über keinen N1-Anschluss. Wenn in TN-C/TN-S-Systemen die Last den Neutralleiter benötigt, muss ein 4P-Modell (EQS-500/750/1300) verwendet oder ein externer Neutralpunkt vorgesehen werden.
Anhang A Kritische rote Linien
A.1 Entwurfs-Rote-Linien (Verstöße führen zum Scheitern des Konzepts)
Konvention zur Nummerierung der Roten Linien: R1–R5 = allgemeine ingenieurtechnische Randbedingungen (§0.2 Kurzfassung); R6–R10 = harte Auswahl-Randbedingungen dieses Projekts in §6 (treiben direkt die Tabellen in §6.x); R11–R12 = VSG-Parametergrenzen (bei der Inbetriebnahme zu prüfen).
| # | Rote Linie |
|---|---|
| R1 | Die EQS-Umschaltzeit ≤20 ms gilt nur in Kombination mit einem 125 kW IP20 PCS; bei einem 215 kW IP66 PCS gilt ≤30 ms |
| R2 | Der EQS-2000R ist 3-polig ohne N1-Klemme; für TN-C-/TN-S-Systeme ist ein 4-poliges Modell oder eine externe Neutralpunktbehandlung zu wählen |
| R3 | Aktuelle Obergrenze für VSG-Parallelschaltung: 10 Geräte; |
| R4 | Harte Randbedingung für den SOC-Ausgleich im Inselnetz: Die maximale Leistungsabweichung zwischen den PCS ≤ (Gesamtlast / Anzahl PCS) × 20 % |
| R5 | Schrittweite der sekundären Frequenzregelung (Hilfsregelung) ≤10 % der Nennleistung, Intervall ≥100 ms; Dauer der Synchronzuschaltung 90–180 s |
| R6 | EQS-Kapazität ≥ PCS-Ladeleistung + Lastleistungsaufnahme (muss in jedem Betriebszustand erfüllt sein; Formel siehe §6.8) |
| R7 | 10 PCS mit Volllast in zwei Betriebszuständen → es muss der EQS-4000R (2770 kVA) gewählt werden, und cosφ ≥ 0,91 |
| R8 | Die EQS-Steuerstromversorgung 220 VAC muss unabhängig versorgt werden und darf nicht aus dem PCS-Gleichspannungs-Zwischenkreis entnommen werden |