Actualmente, en la industria energética, el almacenamiento de energía es la opción más popular.
Más de una docena de provincias, entre ellas Shandong, Shanxi, Xinjiang, Mongolia Interior, Anhui y Tíbet, han emitido documentos que exigen que las centrales de energía solar y eólica estén equipadas con sistemas de almacenamiento de energía.
Si bien la industria energética reconoce desde hace tiempo que el almacenamiento de energía es una solución eficaz para la intermitencia y la volatilidad de la energía solar y eólica, para fomentar el uso de la energía y reducir las restricciones de suministro, la drástica reducción de precios hace que esta ventaja sea aún más evidente. Sin embargo, debido a sus limitaciones tecnológicas y de costos, ha sido relegado a un segundo plano. Hoy, la elección colectiva oficial finalmente pone en el punto de mira al almacenamiento de energía.
Pero para que el almacenamiento de energía complete la magnífica transición de ser un complemento a una necesidad imperiosa del mercado, no solo requerirá un apoyo político más claro y sólido, sino que, al mismo tiempo, ¿deberíamos impulsar el desarrollo de la industria del almacenamiento óptico mediante la innovación tecnológica y de productos? ¿Cuál es la mejor manera de combinar ambos enfoques? ¿Cuáles son los desafíos de la convergencia? Todas estas preguntas necesitan respuesta.
1. ¿Cuáles son los escenarios típicos del sistema?
Actualmente, en el mercado existen principalmente planes.
El esquema de acoplamiento en el lado de CA se refiere a la conexión de sistemas fotovoltaicos y de almacenamiento de energía en el lado de CA. El sistema de almacenamiento de energía puede conectarse al lado de baja tensión o a barras colectoras de 10 kV a 35 kV. Este esquema es adecuado para centrales eléctricas de almacenamiento óptico a gran escala, con una disposición centralizada del sistema de almacenamiento de energía, una gestión operativa sencilla y una fácil distribución de la red eléctrica.
El esquema de acoplamiento en el lado de CC se refiere al sistema de almacenamiento de energía conectado al lado de CC. La conversión de potencia entre ambos sistemas requiere menos enlaces, menor pérdida de energía y menor inversión en equipos. En este caso, el inversor solar necesitaría reservar una interfaz para el almacenamiento de energía.
2. ¿Cómo lograr la integral de 1 + 1 > 2?
Existen soluciones de fusión, pero lograr el efecto de 1 + 1 > 2 mediante fusión no es fácil.
La tecnología de fusión óptica es más compleja. El sistema de integración debe garantizar el funcionamiento seguro y estable de los sistemas fotovoltaicos, de almacenamiento de energía y de la red eléctrica, y superar las barreras entre el hardware, el software y el nivel del sistema.
En los sistemas de fusión de almacenamiento óptico existen numerosos dispositivos que requieren la solución de problemas de compatibilidad de interfaz entre hardware y software. Los equipos suelen ser de diferentes fabricantes, lo que incrementa las dificultades y los costos de diseño, adquisición, operación y mantenimiento de la planta de energía. Además, y lo que es más importante, la interfaz de comunicación entre los distintos equipos es diferente, por lo que los integradores deben estar familiarizados con los diferentes protocolos e interfaces.
Por lo tanto, la fusión de almacenamiento óptico no es una simple combinación física de equipos fotovoltaicos y equipos de almacenamiento de energía, sino que se basa en la tecnología de fusión profunda para lograr el efecto 1 + 1 > 2. Esto pone a prueba la capacidad de integración del integrador.
3. El desorden en la integración de la industria surgió debido a la competencia de precios bajos.
La integración de sistemas es clave para la construcción de centrales eléctricas de almacenamiento óptico, pero existen muchos desafíos en el ámbito de la integración a nivel nacional.
Por un lado, no existen muchas empresas con capacidad integrada para sistemas de almacenamiento óptico. Tanto en términos de convergencia tecnológica como de modelos de negocio, el almacenamiento de energía en nuestro país aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo industrial. Muchas empresas son sólidas en campos específicos como inversores solares, baterías de almacenamiento de energía, PCS, EMS, etc., pero solo un puñado de compañías cuenta con sistemas integrados de almacenamiento óptico.
Por otro lado, la competencia por los precios más bajos se ha intensificado, y las empresas se ven limitadas por los bajos costos. Actualmente, el precio de licitación para el almacenamiento de energía se ha reducido de 2,15 yuanes/Wh (precio EPC) a 1,699 yuanes/Wh (precio EPC) en el sector nacional de energías renovables, un precio muy inferior al costo reconocido por la industria.
Los distintos escenarios tienen requisitos diferentes para los sistemas de almacenamiento de energía, y no existe un estándar unificado para el diseño y el coste de dichos sistemas, lo que puede convertirse fácilmente en un área gris.
“Ahora las empresas están presentando ofertas para baterías, y el estándar es de 6000 ciclos. La industria no cuenta con un estándar de evaluación unificado. Algunos fabricantes están presentando ofertas para proyectos con baterías con una vida útil inferior a 3000 ciclos a precios bajos. Por supuesto, no podemos competir con ellos en términos de precio”, afirmó con resignación un experto en almacenamiento de energía.
«Por supuesto, el aspecto más crítico de la integración del sistema de almacenamiento de energía es la gestión de seguridad del lado de CC, es decir, la gestión de seguridad del sistema de baterías, que requiere un diseño de protección del sistema muy completo», continuó la fuente. La gestión de celdas, módulos, grupos de baterías y sistemas de baterías, los cuatro niveles están interconectados; un buen diseño de protección del sistema permite conocer su estado de funcionamiento en tiempo real, realizar alertas tempranas de fallos y, si se produce un fallo, implementar una protección gradual y una rápida activación de la protección.
De lo contrario, pequeños fallos pueden convertirse fácilmente en grandes problemas. En los últimos años, se han producido más de 30 incendios en Corea del Sur, la mayoría de ellos causados por defectos en el diseño del sistema eléctrico y fallos en el sistema de protección.
La prueba no termina ahí; existen problemas con la duración de la batería y es necesario diseñar un sistema de control de temperatura para el almacenamiento de energía. Si no se realizan simulaciones térmicas rigurosas y verificaciones experimentales, se puede lograr un diseño adecuado de los conductos de aire de los contenedores de almacenamiento de energía, la configuración de la potencia del aire acondicionado, etc., y estos aspectos no se controlan ni diseñan con precisión, lo que puede provocar un desequilibrio de temperatura en las baterías de litio dentro del contenedor y agravar la inestabilidad de la celda.
El autor se ha encontrado con un sistema de almacenamiento de energía 4H en el que, cuando la diferencia de temperatura de la celda alcanza los 22 ℃, no solo afecta gravemente la vida útil de la batería, sino que también aumenta el riesgo de funcionamiento de la planta de energía almacenada.
4. ¿Cómo se pueden gestionar de forma eficiente los sistemas de almacenamiento de energía?
Desde la selección del esquema hasta la integración del sistema, el funcionamiento seguro y el beneficio óptimo de todo el sistema de almacenamiento de energía están estrechamente relacionados con el funcionamiento y la gestión de todo el sistema.
En comparación con el modo de despacho económico tradicional de las centrales eléctricas, al despachar el sistema de generación de energía con almacenamiento óptico se debe considerar plenamente la gestión eficaz de las baterías y los convertidores en la central eléctrica de almacenamiento; de esta manera, se puede mejorar la seguridad y la economía de toda la central eléctrica.
Aquí radica la importancia del EMS (Sistema de Gestión de Energía -RRB-), el cerebro inteligente de la planta de almacenamiento óptico. ¿Cómo funciona el almacenamiento de energía con los sistemas fotovoltaicos y las redes eléctricas? ¿Cuánto debe cargarse la batería, cómo cargarla y cómo garantizar la seguridad? Todo esto requiere un sistema EMS inteligente y eficiente para una gestión integrada.
Tomando como ejemplo el suavizado del sistema fotovoltaico, el sistema de almacenamiento de energía puede basarse en el control de suavizado de la salida fotovoltaica de la generación de energía fotovoltaica, establecer el parámetro de suavizado, el EMS toma el parámetro de suavizado como objetivo de control, se aplica un control de carga y descarga rápida al sistema de almacenamiento de energía, de modo que la potencia de salida del sistema de generación de energía esté dentro del rango de la tasa de cambio establecida.
Actualmente, la práctica más consolidada en la industria consiste en utilizar sistemas de gestión de energía inteligentes (EMS) basados en la predicción de la potencia fotovoltaica y las características de respuesta en milisegundos del almacenamiento de energía para lograr un control fluido de los sistemas fotovoltaicos, reducir el impacto en la red eléctrica y mejorar la estabilidad y confiabilidad de su funcionamiento. Al mismo tiempo, se ha desarrollado un mecanismo de enlace rápido en milisegundos entre el sistema de gestión de baterías (BMS), el sistema de control de potencia (PCS) y el EMS para proteger la batería y todo el sistema.
Además, los sistemas EMS inteligentes avanzados también pueden lograr una gestión digital integrada multienergía, una cobertura integral de la transmisión, distribución y cobertura del escenario completo.
