Fronius Symo an AC-Out - Batterie-Überladung - Übergang OffGrid-OnGrid

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Hallo,
ich habe folgendes Verhalten bzw. Problem festgestellt:

Zunächst eine Übersicht der Anlage:

  • Victron Dreiphasen-System mit 3x MultiPlus-II 48/5000
    – Grid Code: Germany 4105, internal NS protection
    – ESS-Assistent (mit PV-Inverter-Support bzw. Frequenzsteuerung)
    – Firmware: 2623552
  • Victron Lithium Batterien (3x 2x 25,6V 200Ah ==> 51,2V / 600Ah)
  • Lynx-BMS
  • WR an AC-Out-1: Fronius Symo Advanced 15.0-3-M
    – Grid Code: MG50 (Microgrid)
    – Steuerung via Venus-OS via Modbus-TCP (Sunspec, Model-Type int+SF)
    – Firmware Wechselrichter: fro35510.upd
    – Firmware Datamanager: 3.32.1-2
  • Steuerung via Cerbo-GX (FW: 3.54)
    – ESS-Steuerung

Das System wurde entsprechend folgender Anleitungen konfiguriert:
1.) AC-coupled PV with Fronius PV Inverters [Victron Energy]
2.) 4. Configuration

Das System läuft im Normalfall netzparallel und bildet via AC-Out-1 ein eigenes Ersatzstrom-Netz. Bei Netzausfall würde die Anlage in den Inselmodus übergehen.
Im Grunde funktioniert alles einwandfrei und zufriedenstellend, sowohl im OnGrid bzw. netzparallelem Modus als auch im OffGrid bzw. Inselmodus.

Interessant sind die Übergänge vom OnGrid-Modus in den OffGrid-Modus und umgekehrt:
Der Übergang vom OnGrid- zu OffGrid-Modus funktioniert einwandfrei und sehr gut, insbesondere das herunterregeln des Fronius-Wechselrichters über die Frequenz (bei PV-Überschuss).

Nun zum Problem:
Der Übergang vom OffGrid- zu OnGrid-Modus (Inselmodus zu netzparallelem Modus) funktioniert grundsätzlich, allerdings gibt es unter folgendem Szenario ein großes Problem:
Ausgangslage:

  • Die PV-Generator am Fronius-WR ist groß und sie Sonne scheint prächtig
  • Der Akku ist voll geladen
  • Die AC-Out- bzw. Ersatzstrom-Verbraucherleistung ist sehr gering
    Durch obige Bedingungen ist die MultiPlus-Ausgangsfrequenz recht hoch (z.B. 52,5 Hz), um den Fronius-WR auf die Verbraucherleistung einzustellen.

Nun ist das Netz wieder verfügbar. Es passiert folgendes:
Der MultiPlus-II beginnt mit der Synchronisation auf das Netz. Dadurch singt die Frequenz auf ~50 Hz. Die Eingangsrelais des MP-II (an AC-IN) haben noch nicht geschlossen, das heißt, dass System befindet sich noch im Inselmodus. Dadurch, dass die Frequenz auf ~50Hz gesunken ist, wird die Fronius-WR-Leistung auf maximale Leistung eingestellt (Frequenzsteuerung), obwohl das System noch im OffGrid-Modus ist!
Folge: Die Batterie-Spannung steigt sehr schnell an, über alle zulässigen Grenzen hinaus! Dadurch werden die Batterien beschädigt!

Aufgrund des deutschen Grid-Codes im MultiPlus dauert es mindestens 60 Sekunden, bis die Eingangsrelais schließen und das Netz tatsächlich vorhanden ist.

==> Für dieses Problem brauche ich eine Lösung.

Idealerweise würde der Fronius-WR via Modbus auf 0 Watt Ausgangsleistung geregelt, sobald das AC-Netz wieder verfügbar ist (–> also wenn der MP mit der Synchronisation auf das Netz beginnt), der MP jedoch noch nicht zugeschaltet hat.
Erst wenn die Eingangs-Transferrelais geschlossen sind, würde die Leistungsdrosselung von 0 Watt wieder aufgehoben werden.

Für die Problemlösung habe ich die Einstellung getestet, die im 2. Link (siehe oben) beschrieben sind. Leider ohne Erfolg.

Eine weitere Idee ist die Nutzung von programmierbaren Relais des MultiPlus-II.
Der MultiPlus könnte ein Relais ansteuern, wenn die Leistung des Fronius-WR reduziert werden soll. Entsprechende Einstellung am Fronius-WR (IO-Steuerung) müssten vorgenommen werden (funktioniert tadellos im Fronius-WR).
Für diese Lösung würde das MultiPlus-Relais eingeschaltet werden, wenn der “AC-Eingang” verfügbar ist. (Ich habe es getestet: Sobald die Spannung am AC-IN anliegt schaltet das MP-Relais, die Eingangs-Transferrelais sind aber noch offen.)
Für das Ausschalten des MultiPlus-Relais finde ich keinen passenden Trigger. Mir fehlt hier die Information, wann die Transferrelais tatsächlich geschlossen sind.

Eine Lösung über das GX-Gerät (NodeRed, GX-Relais, etc.) ist keine gute Lösung, weil nie sichergestellt werden kann, dass das GX-Gerät immer dann funktioniert, wenn der MultiPlus läuft.
D.h. eine Lösung via Digital-Input am Fronius / Relais-Steuerung muss über den MultiPlus angesteuert werden. (Weil wenn dieser nicht läuft ist auch der Fronius ausgeschaltet.)

Die optimale Lösung wäre die Steuerng via Modbus TCP, weil der Fronius-WR ohnehin damit angeschlossen und im OnGrid-Modus darüber gesteuert wird. Das würde auch das Verlegen einer zusätzlichen Steuerleitung zum Fronius-WR ersparen (gerade, wenn der MultiPlus und Fronius-WR örtlich weiter auseinander sind).

Wie löst ihr das Problem?

Vielen Dank im Voraus!
ETK - schaltregler

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Hallo ETK,

ich habe für den Fronius nicht das MG50 sondern den deutschen Gridcode eingestellt (keine Modbussteuerung) und da zeigt sich folgendes Verhalten:
Bei Netzausfall und Wiederkehr wird die Ausgangsfrequenz soweit erhöht dass auch der Fronius trennt. Somit hinkt der Fronius etwas hinterher und braucht etwas länger als die Multis bis er wieder durchschaltet.
Ich bin davon ausgegangen dass dieses Verhalten aus den von dir geschilderten Gründen so gewollt ist, also die Frequenz vor dem Synchronisieren ganz bewusst kurz ansteigt um den Fronius abzuwerfen….

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Hallo dennibu,

Danke für die Rückmeldung.

Beim Fronius ist MG50 eingestellt, weil das System im Inselbetrieb funktionieren kann. Der Fronius-WR soll natürlich auch im Inselbetrieb funktionieren.
(Im geschlossenem System (–> Inselbetrieb) muss zwingend darauf geachtet werden, dass nur so viel Energie produziert wird, wie benötigt. Wenn der Akku voll ist und die Verbraucher versorgt werden muss die PV-Produktion zwangsläufig reduziert werden. Das funktioniert im Victron-Fronius-System super und gerade die Leistungssteuerung über die Frequenz der Energieleitungen ist eine sehr feine Sache, da dies unabhängig von einer anderen/externen Steuerung funktioniert.)

Wenn der Fronius-WR auf den deutschen Gridcode eingestellt wird, dann wird dieser sicherlich abgeworfen.
Es bleibt eine Frage: Was passiert, wenn das Zuschalten zum Netz (vom MultiPlus) deutlich länger dauert, also so lange, dass der Fronius-WR wieder hochgefahren ist und mit der PV-Produktion beginnt, der MP aber noch nicht ans Netz zugeschaltet hat?
(In diesem Fall müsste ja der MultiPlus in periodischen Abständen die Frequenz kurz erhöhen, sodass der Fronius-WR wieder herausfliegt. → Ist das so?)

Frage:
Wird die Leistung des Fronius-WR (an AC-Out) via Modbus gesteuert, wenn im Fronius-WR der deutsche Gridcode eingestellt ist und das gesamte System im Inselbetrieb (OffGrid) ist?
Ich muss ja dafür sorgen, dass die PV-Leistung ggf. reduziert wird, weil die Energie sich nicht auflösen kann (siehe Problembeschreibung oben).

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Hi,

Genau was du hier als “Idealerweise” beschreibst sollte auch so passieren. Wenn das Netz zurückkommt, wird der Multi die Ausgangsfrequenz erstmal auf 53.1Hz bringen, sodass die gesamte AC-OUT PV auf 0 geht.

Gemäß Standardisierter Verhaltensweise sollten die AC-Inverter nun mindestens 2 Minuten im “Off” Modus verbleiben. In dieser Zeit nimmt der Multi die AC-OUT Frequenz wieder herunter und synchronisiert sich mit dem Netz.

Lass dir am besten mal im VRM Portal einen Graph für die AC-OUT Frequenz generieren, dann siehst du, dass genau das passiert:

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Ich kläre das gerade noch mit einem Kollegen, aber ich habe im Ohr, dass das am MG50-Gridcode liegt. Soweit ich mich erinnere ist dieser für permanenten Off-Grid-Betrieb optimiert, ignoriert daher auch gewiße Regelweisen, die eigentlich im normalen Grid-Code definiert sind.

Dieses im deutschen Grid-Code definierte 2 Minuten delay ist nämlich für einen “Off-Grid Betrieb” eher hinderlich: Wenn das System “Jetzt” den Fronius von 0 auf 100% braucht, und dies durch Frequenzsenkung signalisiert - dann sollte er nicht noch 2 Minuten chillen.

Drum funktioniert es auch bei @dennibu mit dem deutschen Gridcode einwandfrei - dort gibt es das 2 Minuten delay.

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Nachtrag:

Habe das eben lokal getest, mit dem MG50 ging mein Fronius nicht in einen Fault / Wait State während des Resyncs, mit dem Deutschen Code schon.

Mein Kollege, der da besser involviert ist meint jedoch, dass der MG50 Code dies auch tun sollte.
Er vermutet eher, dass es hier “Ungenauigkeiten” bei der Frequenz gibt: Entweder der Multi geht nicht genau auf 53.1 Hz, oder der Fronius “erkennt das nicht”.

Werden das nochmal nachstellen und Messen, was Sache ist um zu ermitteln, ob das ein Multi-Problem oder ein Fronius-Problem ist.

Im MG50 hat sich der Fronius bei mir z.b. gar nicht auf 0 limitiert, obwohl 53.1 Hz anlagen - d.h. eventuell liegt hier der Hund begraben.

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Update: Mein Kollege hat folgendes in den Fronius Changelogs ausgegraben:

Anpassung bei Länder-Setups MG50 und MG60 - Innere max. Frequenz-Limits wurden von 52,8 Hz auf 53,1 Hz erhöht

D.h. die 53.1 Hz sieht der Fronius (Im MG50/60) jetzt als “normale” Anweisung auf 0 zu reduzierend und rampt dann bei absinken entsprechend sofort hoch. Um Ihn in den “Fault-State” zu treiben, wonach er 2 Minuten warten soll, müsste man nun vermutlich auf etwa 53.3 Hz gehen.
(Das kann man im ESS-Assistant konfigurieren, werde ich bei Gelegenheit testen - bitte erstmal nicht als Handlungsanweisung verstehen :wink: )

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Da neuere Fronius’ das Inselnetz der MultiPlus idR akzeptieren, habe ich bei den letzten Anlagen, die ich installiert habe, immer den normalen deutschen Griscode eingestellt.
Das hat vor allem den Vorteil, das man den Fronius bei Problemen mit der Victron Anlage mit den Bypass-Schalter auf das Netz umschalten darf.
Mit MG50 darf man das normalerweise nicht.

MG50 würde ich nur bei reinen Inselsystemen nutzen.

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Das kann ich dir nicht beantworten ich gehe allerdings davon aus dass er erst dann synchronisiert wenn 1 Minute lang die Netzwerte im Soll waren, beobachtet habe ich das nicht.

Nein, offgrid geht immer ausschließlich über die Frequenz. Die Modbussteuerung braucht es dazu nicht und jeder WR nach 4105 sollte das am AC Out beherrschen.

Ich denke nach wie vor dass Victron die nötige Batteriekapazität für AC PV am AC out aus diesen Gründen sehr hoch ansetzt. Bei 15Kwp sind das immerhin 50kWh Akkukapazität mit Lithium.

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Hallo,
vielen Dank für die Anregungen und entschuldigt die späte Rückmeldung:

Ich habe am Fronius-WR (an AC-Out) den deutschen Gridcode eingestellt (bei uns “DE2U” gefordert).
Zusammengefasst: Es funktioniert.

Es funktioniert, dass die Batterien nicht überladen werden, allerdings regelt der Victron die Frequenz nur sehr langsam, sodass bei oben beschriebenem Szenario (Insel-Betrieb, geringe Verbraucherleistung, Akku voll und ordentlich Sonne) die Leistungsreduzierung des Fronius-WR nur langsam vorgenommen wird.
Wird die Spannung der Batterie immer mehr und mehr überschritten (weil der Fronius-WR eine große Leistung liefert), schaltet der Victron irgendwann recht schnell auf ~53 Hz, sodass der Fronius abgeworfen wird. Das ist schon gut, die Batterie-Spannungen bleiben auf einem akzeptablen Wert. Nach einigen Minuten, wenn die Batterie-Spannung weit genug abgesunken ist, ist die Frequenz vom Victron soweit gesunken, dass der Fronius-WR wieder zuschaltet.
Dieses Verhalten wiederholt sich dann zyklisch (bei mir ca. alle 5…6 Minuten).

Schön wäre es allerdings, wenn der Victron-WR etwas schneller die Frequenz regeln würde, sodass der Fronius-WR gar nicht abgeworfen wird und das zyklischen Ein-/Ausschalten des Fronius-WR nicht nötig wäre.
Evtl. stimmen die Frequenzen im Victron-Assistenten (PV-Inverter-Support) nicht, da hier der Hinweis gebracht wurde, dass diese mit dem Fronius-Update “fro35020” angepasst wurden (siehe Kommentar von @dognose). Dies müsste ich noch testen.

Ergänzung zum Thema "Victron an AC-IN noch nicht zugeschaltet → Frequenzerhöhung/WR-Abwurf):
Bei den Tests habe ich festgestellt, das der Victron-WR alle 30 Sekunden die Frequenz für ca. 3 Sekunden auf 53 Hz einstellt, solange das Netz nicht zugeschaltet ist. Auch das Fehlen von mindestens einem Außenleiter am AC-IN bewirkt dieses Verhalten. Erst wenn alle Außenleiterspannungen da sind (und im richtigen Drehfeld), schaltet der Victron-WR den AC-IN durch (womit es anschließend keine Frequenzerhöhung gibt und der Fronius-WR einschalten kann).
→ Genau so soll und muss es sein! → Sehr gut!

Schöne Grüße,
ETK - schaltregler

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Hallo ETK,

die standartwerte (53Hz) des ESS Assistent sind auf das MG50 gemünzt. Ob eine Anpassung an den DEU2 im Assistent (51,7Hz) den WR etwas „feiner“ regeln lässt kann ich bei mir leider nicht testen aber vielleicht magst Du es testen oder jemand anderes hat hier schon Erfahrungswerte.
Dass die Spannung an der Batterie etwas höher geht bevor abgeschaltet wird konnte ich aber auch beobachten. Bei den Einstellungen mit Pylontech sind es schonmsl knapp 54V bevor AV WR abgeworfen werden.

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Hi,

Da solltest du nochmal auf die Frequenz graphen schauen: Der Multi regelt “schnell”, aber im deutschen Grid-Code reagiert der Fronius sehr langsam. Habe den exakten Wert nicht im Kopf, aber ich glaube er darf (gemäß Grid-Code) seinen Output maximal um 400W/Sekunde ändern.

Wenn er also von 8000 auf z.B. 2000 heruntergebremst werden sollte, wird das min. 15 Sekunden dauern.

Wenn die Batterie schon voll ist, dann ist das eine lange Zeit mit “zuviel Power”, dann kann der MP direkt auf 53Hz gehen um ein sofortiges abwürgen zu erzwingen.

Daher empfiehlt Fronius ja für den Offgridbetrieb die MG-Gridcodes - hier regeln die Inverter sehr viel schneller rauf oder runter um den schnell ändernden Anforderungen eines Grid-losen Systems gerecht zu werden.

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Die 400W/s sind soweit ich weiß ein Victron eigenes Problem (LOM) und steht auch im Widerspruch zur ar-n 4105. und hat mit der Regelung an der Frequenz glaube ich nichts zu tun.
Der „Abwurf“ hat mit dem na Schutz zu tun und dieser sollte innerhalb von 100ms durch sein.

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Ja, den Abwurf macht der Fronius auch immer Zügig.

Nur beim hoch/runter regeln via Frequency Shifting ist er mit dem deutschen Grid Code extrem langsam und mit dem MG50 gibt er Vollgas.

Ob das jetzt per Gridcode gefordert ist, weiß ich nicht, auf jeden Fall verhält er sich so.

Und das führt eben dazu, dass er dann - wenn er zu langsam throttled, wenn Last entfallen ist - vom Multi häufiger direkt in den Abwurf getrieben wird um eine zu lange Überladung der Multis zu verhindern.

Es kann natürlich sein, dass Fronius das nur so implementiert hat, weil Sie bei zu starker Leistungsänderung eine andere gemäß GridCode einzuhaltende Größe verletzen würden.

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Hallo, ich habe genau das gleiche Problem