Integración na rede de sistemas de almacenamento de enerxía comercial e industrial (C&I ESS)

A medida que a industria automobilística evolúe, novas fontes de enerxía como a solar, eólica e das mareas están sendo cada vez máis integradas nas estacións de carga de vehículos. Equilibrar as desigualdades entre a oferta e a demanda de enerxía en diferentes períodos e superar as condicionantes do lugar para as estacións de carga de almacenamento de enerxía a gran escala fíxeron que os sistemas de almacenamento de enerxía comercial e industrial (C&I) se convertisen nun punto focal nas aplicacións da rede eléctrica.

Este documento aborda os seus diversos casos de uso na rede eléctrica, cubrindo características técnicas, principios operativos, etc. Tamén examina os desafíos técnicos e económicos aos que se enfrentan as implementacións de almacenamento de enerxía C&I e prevé as tendencias de desenvolvemento futuro.

1. Antecedentes

No contexto da transición energética global e a crecente presión ecolóxica, os sistemas de enerxía eléctrica atopan cada vez máis desafíos: a intermitencia/volatilidade das novas fontes de enerxía, o crecemento continuo da demanda de electricidade e os requisitos cada vez máis elevados de calidade da enerxía. As estacións de carga de vehículos eléctricos e as instalacións de almacenamento de enerxía C&I suelen estar situadas preto das áreas urbanas, facendo fronte a restriccións estritas no tamaño do terreo. O almacenamento de enerxía C&I ofrece unha solución flexible e eficiente para os problemas de estabilidade da oferta de enerxía, evitando as barreras de construción de almacenamento a gran escala debido ás restriccións espaciais, abrindo así un novo camiño para a fiabilidade e accesibilidade da rede.

2 Visión xeral dos sistemas de almacenamento de enerxía comercial e industrial
2.1 Principio de funcionamento

Un sistema de almacenamento de enerxía comercial e industrial almacena a enerxía eléctrica en medios específicos, como baterías e supercondensadores, a través dun Sistema de Conversión de Potencia (PCS). Cando é necesario, libera a enerxía almacenada, permitindo a programación da enerxía eléctrica e a regulación da potencia. Xeralmente, o sistema de almacenamento de enerxía consta de baterías, un Sistema de Xestión de Baterías (BMS), un Sistema de Xestión de Enerxía (EMS), un módulo combinador DC, un PCS e un sistema de saída. O diagrama esquemático do sistema de almacenamento de enerxía amóstrase na Figura 1.

2.2 Tipos e características

(1) Modo de armario todo en un. Aseméllase a un armario de distribución no aspecto, ocupando relativamente pouco espazo, polo que é axeitado para a instalación en escenarios con espazo limitado. Con un alto grao de modularización, é cómodo para o transporte, expansión e manutención.

(2) Modo de armarios separados

Dada a restricción do tamaño do armario, a súa capacidade é relativamente pequena (xeralmente 200 kWh), axustándose a escenarios de baixa capacidade. Poden montarse múltiples armarios para necesidades maiores de almacenamento de enerxía.

O modo de armarios separados combina un armario de baterías e un armario de control do sistema (xeralmente ≤2 armarios de baterías, por exemplo, configuracións 1 + 1/1 + 2). Aínda que ocupa máis espazo (en comparación co todo en un), é axeitado para escenarios con restriccións de espazo menos rígidas.

As funcións centrais son modularizadas: o armario de baterías especialízase en almacenamento e xestión de enerxía, con sistemas de refrigeración (aire/líquido), lucha contra incendios e diseños antideflagrantes independentes. O armario de control encárgase da coordinación do sistema, converxencia de baterías e conversión de potencia.

Isto aumenta a fiabilidade e a manutención — as fallos nun módulo non interrompen os demais, e a cantidade de armarios de baterías adapta-se flexibelmente a diversas demandas. Ambos os modos amóstranse na Figura 2.

3 Aplicación dos sistemas de almacenamento de enerxía comercial e industrial
3.1 Afección de picos de potencia

Os usuarios comerciais e industriais exhiben diferenzas de pico e valle na carga eléctrica. Cargando durante períodos de valle e descargando durante os picos, os sistemas de almacenamento de enerxía axudan a equilibrar as cargas, reducir os custos de electricidade e aliviar a presión de fornecemento da rede durante as horas de pico, mellorando así a eficiencia da operación da rede.

3.2 Melhora da calidade da enerxía

Os sistemas de almacenamento de enerxía poden responder rapidamente aos problemas de calidade da enerxía na rede. Melhoran a calidade da enerxía fornecendo ou absorbindo potencia reactiva, estabilizando as fluctuacións de tensión e mitigando harmónicos.

3.3 Suministro de enerxía de reserva

Cando ocorren fallos ou cortes na rede, os sistemas de almacenamento de enerxía actúan como fontes de enerxía de reserva, proporcionando electricidade de curto prazo para usuarios comerciais e industriais. Isto minimiza as perdas e mellora a fiabilidade do suministro de enerxía.

3.4 Integración de enerxía renovable

Para usuarios comerciais e industriais con enerxía renovable distribuída (por exemplo, solar, eólica, das mareas), os sistemas de almacenamento de enerxía almacenan a xeración excedente de enerxía renovable. Descargan a enerxía almacenada durante períodos de baixa xeración de enerxía renovable (por exemplo, ausencia de luz solar ou viento débil), aumentando a utilización de enerxía renovable na rede e acelerando a transición enerxética. Un exemplo de éxito é a estación de carga integrada solar-almacenamento, que optimiza as características da enerxía fotovoltaica.

4 Desafíos na aplicación
4.1 Desafíos técnicos

(1) En canto á vida útil, rendemento e eficiencia de carga-descarga das baterías: Aínda que algúns produtos actuais logran unha perda nula de capacidade ao longo de 5 anos e unha eficiencia de conversión PCS superior ao 95%, os avances técnicos seguen sendo difíciles. Optimizar as estratexias de xestión de baterías e mellorar a eficiencia de conversión converteronse en clave para a competición de produtos.

(2) En canto á estabilidade das baterías e a seguridade do sistema: En comparación co almacenamento de enerxía a gran escala, o almacenamento de enerxía comercial e industrial está máis próximo das áreas residenciais. Polo tanto, os sistemas de xestión térmica de baterías, sistemas antideflagrantes e sistemas de lucha contra incendios son críticos para garantir a estabilidade das baterías e a seguridade do sistema.

4.2 Desafíos económicos

(1) Custos iniciais de investimento altos e períodos de retorno prolongados.

(2) Actualmente, os ingresos do almacenamento de enerxía comercial e industrial provienen principalmente da arbitraxe de prezos de pico e valle, e a sustentabilidade e estabilidade dos ingresos requiren melloras.

5 Conclusión

Os sistemas de almacenamento de enerxía comercial e industrial teñen amplias perspectivas e un valor de aplicación significativo nas redes eléctricas, desempeñando roles diversos. Non só axudan a mellorar a estabilidade e a fiabilidade da rede, senón que tamén traen beneficios económicos aos usuarios, promovendo a utilización eficiente da enerxía e o desenvolvemento sostenible. No entanto, aínda existen numerosos desafíos técnicos e económicos. É necesario realizar máis esforzos para fortalecer a innovación tecnolóxica, mellorar os mecanismos e políticas de mercado e impulsar a aplicación xeralizada e o desenvolvemento saudable dos sistemas de almacenamento de enerxía comercial e industrial.