La tecnología de almacenamiento de energía ayuda a los proyectos fotovoltaicos (FV) a reducir la escasez de electricidad y garantiza la integración a gran escala de los sistemas FV en la red eléctrica. Entre las tecnologías de almacenamiento de energía actualmente maduras y comercializadas, el almacenamiento electroquímico es idóneo para su integración en proyectos FV debido a sus ventajas: no se ve afectado por las condiciones ambientales, tiene una respuesta rápida y una larga vida útil.
I. Sistema fotovoltaico
La generación de energía fotovoltaica, también conocida como generación de energía solar fotovoltaica, es una tecnología que convierte la energía luminosa en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico en la interfaz de un semiconductor. Consta principalmente de tres partes: paneles solares (módulos fotovoltaicos), controladores e inversores.
Las centrales de energía fotovoltaica se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías según la disposición de sus componentes: centrales fotovoltaicas centralizadas y centrales fotovoltaicas distribuidas.
Centrales fotovoltaicas centralizadas: Se trata de grandes centrales fotovoltaicas construidas en vastas extensiones de terreno, como desiertos, donde la electricidad generada se integra directamente a la red eléctrica pública y se conecta al sistema de transmisión de alta tensión para abastecer a zonas distantes. Son comunes en regiones como Qinghai, Ningxia, Gansu y Xinjiang.
Centrales fotovoltaicas distribuidas: Estas se construyen y operan en las instalaciones del usuario o cerca de ellas, principalmente para autoconsumo, inyectando el excedente de electricidad a la red. Suelen utilizar azoteas, marquesinas y otras áreas dispersas para su instalación, y son comunes en el sur y el norte de China. El desarrollo de la energía fotovoltaica distribuida se enfrentó en su momento a dificultades debido a su inclusión en la gestión de escalas. Sin embargo, se convirtió en un tema de gran interés en el sector gracias a la política del "proyecto piloto distribuido a nivel de condado".
II. Métodos de integración de sistemas de almacenamiento de energía
Las centrales fotovoltaicas pueden adoptar dos enfoques técnicos: la integración centralizada del lado de CA y la integración distribuida del lado de CC.
Integración centralizada del lado de CA:
En este enfoque, el paquete de baterías de almacenamiento de energía se ubica en la subestación elevadora/de conmutación de la central eléctrica. La corriente continua se invierte y se eleva antes de conectarse al bus de corriente alterna de la subestación elevadora, y el intercambio de energía entre el sistema de almacenamiento y el sistema eléctrico se controla mediante el sistema de despacho. Este método requiere configurar varios sistemas de conversión de potencia (PCS) para su funcionamiento en paralelo, así como añadir transformadores elevadores y dispositivos de distribución.
Integración distribuida en el centro de datos:
Este método distribuye las unidades de almacenamiento de energía entre varios subconjuntos fotovoltaicos, cada uno equipado con su propio dispositivo de almacenamiento, que consiste principalmente en un inversor fotovoltaico, un transformador elevador, un módulo CC/CC y una batería de almacenamiento. En este esquema de almacenamiento de energía distribuida, la comunicación entre el módulo CC/CC y el inversor fotovoltaico permite estabilizar la potencia de salida, pero no puede almacenar el excedente de energía en el lado de CA. Para lograr un flujo de potencia bidireccional, es necesario reemplazar el inversor fotovoltaico unidireccional por un convertidor de potencia bidireccional.
En el caso de las centrales fotovoltaicas existentes, el método de integración distribuida del lado de CC presenta limitaciones debido al espacio reducido para la colocación de equipos y a las importantes modificaciones del cableado eléctrico, lo que requiere largos cortes de energía para la modernización y, por lo tanto, genera mayores costos.
La aplicación de sistemas de almacenamiento de energía electroquímica a proyectos fotovoltaicos garantiza la calidad y la compatibilidad con la red eléctrica de la energía limpia, cumpliendo con los requisitos obligatorios de almacenamiento de energía exigidos por las compañías eléctricas. Además, aborda el problema de la limitación de la iluminación y reduce el desperdicio de recursos.
