Conocimientos básicos de los armarios de almacenamiento de energía: análisis panorámico desde los principios hasta las aplicaciones.

Los gabinetes de almacenamiento de energía son dispositivos integrados que se utilizan en los sistemas de energía modernos para almacenar energía eléctrica y liberarla según demanda. Su esencia es realizar la transferencia temporal y espacial de energía eléctrica a través de medios electroquímicos (principalmente baterías de iones de litio-). Según la configuración real del proyecto, el almacenamiento de energía de un solo gabinete de almacenamiento de energía puede alcanzar miles de kilovatios hora, lo que equivale a la demanda de electricidad de cientos de hogares comunes durante un día. Esta característica de almacenamiento de energía a gran-escala le permite desempeñar el papel de "regulador flexible" en los campos de la generación de energía nueva y la regulación de los picos de la red eléctrica. Desde la perspectiva de la clasificación técnica, los gabinetes de almacenamiento de energía se dividen principalmente en dos tipos: centralizados y distribuidos. Los gabinetes de almacenamiento de energía centralizado se utilizan principalmente en escenarios de alta-potencia, como grandes parques eólicos y fotovoltaicos, centrales eléctricas terrestres o parques industriales; Los gabinetes de almacenamiento de energía distribuida son más adecuados para usuarios industriales y comerciales, complejos comerciales o microrredes y otras ocasiones con espacio limitado e implementación flexible.

 

Independientemente del tipo, el valor principal de los gabinetes de almacenamiento de energía es resolver el problema de desfase temporal entre el suministro y la demanda de energía. Tomando como ejemplo la generación de energía fotovoltaica, los gabinetes de almacenamiento de energía pueden almacenar el exceso de energía generado por el sistema fotovoltaico cuando hay suficiente luz solar y liberarlo por la noche o cuando la producción fotovoltaica es insuficiente en días nublados, mejorando así significativamente la tasa de auto-consumo y la facilidad de conexión a la red de la energía renovable. En la configuración de ingeniería del gabinete de almacenamiento de energía eólica solar o gabinete de almacenamiento de batería solar, el gabinete de almacenamiento de energía se utiliza junto con inversores fotovoltaicos y controladores de generación de energía eólica para formar un grupo de reserva de energía en el lado de la nueva generación de energía, suavizando efectivamente el impacto de la generación de energía intermitente en la red eléctrica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un sistema completo de gabinete de almacenamiento de energía está altamente integrado a partir de cuatro módulos funcionales principales. El núcleo de energía del gabinete de almacenamiento de baterías solares se compone de varios módulos de baterías conectados en serie y paralelo. Los productos principales utilizan celdas modulares de fosfato de hierro y litio, con un ciclo de vida generalmente de más de 6.000 veces y pueden soportar un funcionamiento estable durante más de diez años en condiciones de carga y descarga diarias. El sistema de gestión de batería (BMS) es como el sensor del sistema nervioso. Monitorea el voltaje, la temperatura y la resistencia interna de cada cadena de baterías en tiempo real. Utiliza tecnología de equilibrio activo para eliminar las diferencias de celdas y evitar sobrecargas, sobre-descargas y fugas térmicas.

 

El sistema de conversión de energía (PCS) es el centro de conversión de energía eléctrica y es responsable de la conversión bidireccional entre corriente alterna y corriente continua. La eficiencia de conversión de los PCS modernos ha superado el 96% y tiene funciones de soporte de red como compensación de potencia reactiva y supresión de armónicos. El sistema de gestión de energía (EMS) es el "cerebro" de todo el sistema. Basado en la predicción de carga, las señales del precio de la electricidad y el estado de la batería, optimiza dinámicamente las estrategias de carga y descarga para maximizar los beneficios económicos y al mismo tiempo garantizar la seguridad del suministro de energía. El sistema de gestión térmica utiliza algoritmos precisos de control de temperatura para garantizar que la batería siempre funcione en la zona de temperatura óptima de 15 a 35 grados, lo que retrasa la pérdida de capacidad.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La conversión de energía del armario de almacenamiento de energía sigue el principio básico de una reacción electroquímica reversible. Tomando como ejemplo las baterías de fosfato de hierro y litio, durante el proceso de carga, los iones de litio se desprenden del electrodo positivo (fosfato de hierro y litio) y se incrustan en el electrodo negativo (grafito) a través del electrolito y el separador; Durante el proceso de descarga, los iones de litio se desprenden del electrodo negativo y se devuelven al electrodo positivo. Este proceso de inserción y extracción repetidas realiza la conversión mutua de energía eléctrica y energía química. BMS desempeña el papel de control de procesos. Ajusta dinámicamente la corriente de carga y descarga y el voltaje de corte-para evitar que la batería entre en un estado de sobrecarga o sobre{5}}descarga, extendiendo así significativamente el ciclo de vida útil del paquete de batería.

 

A nivel de interacción con la red eléctrica, los gabinetes de almacenamiento de energía mejoran la estabilidad y la economía operativa del sistema eléctrico a través de cuatro capacidades básicas. Primero, control de regulación de frecuencia: la velocidad de respuesta de energía del gabinete de almacenamiento de energía puede alcanzar cientos de milisegundos y puede absorber o inyectar energía rápidamente cuando la frecuencia de la red fluctúa. Tiene ventajas obvias sobre la tasa de regulación de frecuencia de las unidades de energía térmica tradicionales. En segundo lugar, soporte de voltaje: a través de la compensación de energía reactiva o la operación de energía de cuatro-cuadrantes, los gabinetes de almacenamiento de energía pueden mejorar la calidad del voltaje de las redes eléctricas locales, especialmente adecuados para extremos de alimentación de larga-distancia o áreas con alta penetración de nueva energía. En tercer lugar, transferencia de carga: aprovechar la diferencia en el precio de la electricidad en el valle-pico para cargar durante los precios bajos de la electricidad y descargar durante los períodos pico para lograr una reducción significativa en los gastos de electricidad. Este es también el modelo de ganancias más importante para proyectos de almacenamiento de energía industriales y comerciales. Cuarto, funcionamiento en isla: cuando se produce un corte de energía en la red eléctrica de nivel superior-, el gabinete de almacenamiento de energía con capacidad de conmutación fuera de la red-puede desconectarse automáticamente de la red y cambiar al modo isla para continuar suministrando energía a las cargas clave hasta que se restablezca la red.

 

Desde la práctica de ingeniería de gestión de energía, la estrategia de operación diaria de los gabinetes de almacenamiento de energía debe considerar de manera integral la política de precios de la electricidad en el tiempo-de-uso local, las características de la curva de carga y el modelo de deterioro del ciclo de vida de la batería. Un escenario de aplicación industrial y comercial típico es: el gabinete de almacenamiento de energía se carga a una potencia determinada durante las horas de valle bajo de la noche (correspondientes a precios de electricidad más bajos) y se descarga para uso de carga durante las horas pico durante el día (correspondientes a precios de electricidad más altos). La eficiencia del viaje de ida y vuelta-(de un lado de CA a otro) determina la pérdida real por kilovatio-hora de carga y descarga. Bajo temperaturas ambiente ideales, la eficiencia de ida y vuelta-puede alcanzar un buen nivel, es decir, por cada 100 kWh de electricidad absorbida de la red, se pueden liberar aproximadamente de 88 a 92 kWh de electricidad efectiva. Las pérdidas se distribuyen principalmente en las pérdidas de conmutación del semiconductor de potencia del PCS, el auto-consumo del BMS y sistemas auxiliares, y la resistencia interna de la batería que se convierte en calor durante el proceso de carga y descarga. En entornos de baja-temperatura o condiciones de operación de alta-tasa, la eficiencia disminuirá significativamente, por lo que la optimización del sistema de gestión térmica y las estrategias de carga y descarga son de gran importancia para mantener la eficiencia promedio durante todo el año.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En lo que respecta a la generación de energía, los gabinetes de almacenamiento de energía alivian eficazmente la volatilidad y las características anti-picos de la generación de energía eólica, fotovoltaica y otras nuevas energías. Dado que la energía eólica suele tener mayor producción y menor carga en la segunda mitad de la noche, hay un cambio de tiempo entre la producción máxima de la energía fotovoltaica al mediodía y la carga máxima. Las centrales eléctricas que carecen de almacenamiento de energía de apoyo a menudo se ven obligadas a abandonar el viento o la luz. Al configurar un gabinete de almacenamiento de energía centralizado al lado de la estación de refuerzo, esta parte de la energía eléctrica originalmente abandonada se puede almacenar y liberar durante los períodos en que la red puede acomodarla o cuando la demanda de carga es alta. Esta aplicación no sólo reduce el desperdicio de energía limpia sino que también mejora la capacidad de las empresas de generación de energía para responder a las instrucciones de despacho de la red. Al mismo tiempo, puede obtener ingresos adicionales participando en el mercado de servicios auxiliares de afeitado-pico.

 

En el lado de la energía industrial y comercial, los gabinetes de almacenamiento de energía ayudan a los usuarios a optimizar la estructura de su factura de electricidad. La factura eléctrica para usuarios industriales y comerciales consta de dos partes: la factura eléctrica por unidad de electricidad y la factura eléctrica básica (en función de la capacidad o demanda del transformador). Por un lado, los gabinetes de almacenamiento de energía reducen las facturas de electricidad mediante el arbitraje de picos y valles; por otro lado, reducen el valor máximo de la demanda mensual al recortar los picos y llenar los valles en la demanda de electricidad, reduciendo así directamente las facturas básicas de electricidad. Para las líneas de producción o centros de datos que requieren un suministro de energía ininterrumpida, los gabinetes de almacenamiento de energía también se pueden usar como fuentes de energía de respaldo de emergencia, cambiando automáticamente al modo fuera de la red-cuando la red eléctrica no logra garantizar el apagado normal o el funcionamiento continuo de los equipos clave. Además, después de que los operadores de comunicaciones configuren gabinetes integrados de almacenamiento de energía en sitios como estaciones base 5G, no solo pueden reducir los costos de electricidad de operación del sitio aprovechando la diferencia de precios entre picos-y-valles, sino que también pueden proporcionar un suministro de energía de CC de respaldo para los equipos de comunicación cuando se interrumpe la alimentación principal, lo que mejora la confiabilidad de la red.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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