Terobosan Teknologi di Balik Smart String Grid-Forming ESS Platform Generasi Baru Huawei

Teknologi grid-forming Huawei telah terbukti melalui berbagai implementasi di lapangan, termasuk mikrogrid berbasis 100% energi terbarukan dengan skala terbesar di dunia yang berlokasi di kawasan wisata The Red Sea, Arab Saudi. Setelah beroperasi secara stabil selama lebih dari dua tahun, proyek ini membuktikan bahwa koordinasi sumber daya energi grid-forming di berbagai lokasi dapat diterapkan pada skala gigawatt-jam.

Meski tidak banyak proyek yang memiliki skala sebesar proyek The Red Sea—fasilitas yang memiliki pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) berkapasitas 400 MW dan Battery Energy Storage System (BESS) berkapasitas 1,3 GWh—teknologi Huawei tetap mampu membantu pelanggan meningkatkan pendapatan, throughput, serta integrasi yang lebih optimal dengan PLTS.

Menurut Zheng, berbagai keunggulan seperti round-trip efficiency (RTE) terdepan di industri, kontrol state of charge (SOC) presisi tinggi, serta optimasi cell-to-pack tercapai melalui perpaduan berbagai disiplin ilmu, mulai dari elektrokimia, teknik elektro, elektronika, termodinamika, teknologi kendali, hingga teknologi prediksi.

"Huawei mengendalikan seluruh aspek solusi secara menyeluruh sehingga mampu mencapai efisiensi sebesar 93,1% pada sisi tegangan rendah PCS dengan suhu lingkungan 25°C. Selain itu, tingkat akurasi SOC mencapai 2,5% pada kedua ujung rentang operasional dan 3% pada area plateau," ujar Zheng.

Desain terintegrasi tersebut mencakup pengelolaan termal menyeluruh dari tingkat sel hingga paket baterai, sistem pendingin cair, serta arsitektur switching berbasis silikon karbida (SiC) bertegangan tinggi. Kombinasi ini memberikan keunggulan tersendiri untuk aplikasi Long-Duration Energy Storage (LDES) jika dibandingkan berbagai produk lain yang tersedia di pasar.

"Kami tetap menggunakan arsitektur string serta menerapkan optimizer pada setiap paket baterai dan controller pada setiap rak. Pendekatan yang detail dan efektif ini mampu mengatasi inkonsistensi elektrokimia, termasuk perbedaan karakteristik yang muncul sepanjang siklus hidup baterai," jelas Zheng.

Ia menambahkan, "Solusi generasi terbaru Huawei untuk pertama kalinya meningkatkan tegangan AC hingga 1000V AC dengan memanfaatkan komponen SiC. Langkah ini turut mengurangi kehilangan energi dan meningkatkan efisiensi sistem. Teknologi pendinginan terdistribusi yang cerdas meningkatkan area pelepasan panas. Di sisi lain, kombinasi RTE, konsistensi, tingkat SOC, dan ketersediaan sistem yang tinggi mampu meningkatkan throughput lebih dari 10% dibandingkan solusi konvensional."

Meski mengusung teknologi yang kompleks, Huawei merancang proses instalasi dan logistik agar tetap sederhana. Dalam contoh proyek BESS berkapasitas 1 GWh, LUTERRA Smart String Grid-Forming ESS Platform dapat memangkas waktu pengiriman sedikitnya 30%, menurunkan biaya balance of plant (BOP) minimal 20%, serta mengurangi kebutuhan lahan sebesar satu meter persegi untuk setiap megawatt-jam kapasitas yang terpasang dibandingkan solusi konvensional.

Menurut Zheng, pencapaian tersebut didukung oleh arsitektur Through-Busbar yang telah dipatenkan Huawei. Teknologi ini mendukung proses instalasi yang lebih fleksibel, ekspansi kapasitas yang lebih mudah, serta penyesuaian C-rate untuk proses pengisian dan pelepasan energi sepanjang siklus hidup proyek.

Teknologi Grid-Forming yang Menjaga Stabilitas Sistem Kelistrikan Berbasis Inverter

Teknologi grid-forming semakin berperan penting menjaga stabilitas sistem kelistrikan di berbagai negara, terutama seiring meningkatnya pemanfaatan energi terbarukan.

Selama ini, frekuensi dan tegangan sistem listrik sebagian besar terbentuk sebagai hasil dari putaran turbin pembangkit termal. Namun, ketika pembangkit berbasis bahan bakar fosil mulai digantikan atau jumlahnya kalah dominan dibandingkan sumber Variable Renewable Energy (VRE), tantangan baru pun muncul dalam konteks menjaga stabilitas sistem.

Inverter yang memiliki kemampuan grid-forming dapat menyediakan fungsi serupa, termasuk inersia, short-circuit ratio (SCR), serta fitur black start. Karena itu, teknologi GFM dinilai sangat cocok diterapkan pada sistem BESS. Sejumlah negara seperti Inggris, Australia, dan Tiongkok juga mulai mengembangkan sumber daya berbasis grid-forming.

Di Eropa, empat operator sistem transmisi (TSO) Jerman pada awal tahun ini meluncurkan pasar layanan inersia jangka panjang yang dapat diikuti oleh aset BESS berbasis GFM. Sementara itu, ENTSO-E yang mewakili operator sistem transmisi dari 36 negara Eropa telah menyusun pedoman teknis mengenai standar grid-forming.

"Teknologi grid-forming menjadi kunci untuk menjaga stabilitas jaringan listrik yang mengintegrasikan energi terbarukan dalam porsi besar. Teknologi ini telah berkembang dari level peralatan individual menjadi sistem array hingga pembangkit listrik," ujar Zheng.

Huawei mendefinisikan enam fitur utama grid-forming, yakni inersia, short-circuit level, primary frequency regulation, power oscillation damping, black start, serta on/off-grid switching dalam mode virtual synchronous generator (VSG).

"Kami meyakini bahwa terobosan teknologi grid-forming pada level pembangkit listrik merupakan faktor yang sangat penting," lanjutnya.

Dalam sebuah instalasi BESS berkapasitas 100 MW, misalnya, terdapat ribuan perangkat elektronika daya yang harus beroperasi dalam mode GFM secara bersamaan.

"Memastikan seluruh perangkat tersebut bisa bekerja selaras untuk menjaga stabilitas jaringan listrik, melalui kolaborasi antara perangkat keras dan perangkat lunak, merupakan tantangan teknis yang tidak sederhana," kata Zheng, merujuk pada pengalaman implementasi di proyek The Red Sea.

Selain di Arab Saudi, teknologi Huawei juga telah digunakan pada berbagai proyek grid-forming berskala besar di Jerman, Bulgaria, Filipina, dan Tiongkok.

Rencana Pengembangan Produk Huawei Berfokus pada Optimasi Tingkat Array dan Sistem

Huawei mengembangkan solusi penyimpanan energi grid-forming terbesar di industri yang dioptimalkan pada level sistem untuk kebutuhan balance of plant (BOP). Menurut Zheng, strategi pengembangan produk Huawei tidak hanya berfokus pada peningkatan densitas daya dan energi pada satu kontainer BESS, namun juga pada tingkat array maupun pembangkit listrik secara keseluruhan.

"Kinerja pembangkit listrik baru benar-benar optimal jika solusi di tingkat array juga sudah dioptimalkan. Satu kontainer saja belum bisa disebut sebagai sistem penyimpanan energi yang utuh, sama halnya seperti kumpulan sel baterai yang belum tentu membentuk sebuah sistem," ujarnya.

"Karena itu, kami menjadikan setiap array sebagai unit dasar dalam perancangan dan perencanaan solusi, bukan sekadar mengejar densitas daya yang lebih besar pada satu kontainer."

Smart String Grid-Forming ESS Platform mengusung platform tegangan tinggi 1000Vac dua tahap (dual-stage). Sistem penyimpanan energi berbasis grid-forming ini dirancang untuk mengatasi berbagai tantangan operasional penting pada proyek utilitas energi terbarukan dan penyimpanan energi sektor komersial dan industri (C&I), terutama ketika sistem ketenagalistrikan menerapkan standar dukungan jaringan yang semakin ketat.

"Dari sisi arsitektur, kami menilai, solusi dua tahap menawarkan tingkat keamanan jaringan yang lebih baik dibandingkan arsitektur satu tahap yang umum digunakan saat ini," ujar Zheng.

Ia menjelaskan bahwa pada kondisi high-voltage ride-through (HVRT), arus masuk dapat bergerak bolak-balik antara jaringan listrik dan PCS. Ketika SOC baterai berada pada tingkat rendah, kondisi tersebut berpotensi menyebabkan kegagalan isolasi baterai bahkan menimbulkan risiko keselamatan yang serius.

Sementara pada kondisi low-voltage ride-through (LVRT), sistem membutuhkan pasokan daya aktif yang konstan untuk membantu pemulihan jaringan listrik secara cepat. Menurut Zheng, keunggulan-keunggulan tersebut tidak tersedia pada arsitektur satu tahap.

SOURCE Huawei