Análisis Operativo de Sistemas de Almacenamiento de Energía Distribuida para Aplicaciones Comerciales e Industriales Detrás del Contador

La tecnología de almacenamiento de energía, un punto focal en la energía renovable, almacena electricidad para el ajuste de la oferta de la red durante los picos y valles. El almacenamiento de energía distribuido en contextos comerciales e industriales reduce costos mediante el afeitado de picos, mejora la estabilidad de la red y mitiga los desequilibrios entre picos y valles. Este documento explora su aplicación para usuarios comerciales e industriales desde escenarios y factibilidad.

1 Análisis de Escenarios de Aplicación
1.1 Análisis de la Demanda

Los costos de electricidad dominan los gastos de energía comercial e industrial, especialmente para fabricantes—10% - 20% de los costos totales para empresas generales, hasta 40% - 50% para fundiciones. El almacenamiento distribuido permite el afeitado de picos, autoabastecimiento y respuesta del lado de la demanda, optimizando las estructuras energéticas, reduciendo el consumo y mejorando la competitividad.

1.1.1 Afeitado de Picos y Llenado de Valles

Basado en los patrones de consumo del usuario y las tarifas locales, se implementa un almacenamiento de tamaño adecuado. Se carga durante períodos de valle o planos de bajo costo, se descarga en picos de alto costo para reducir las cargas pico, evitar compras de energía premium y reducir los costos de electricidad.

1.1.2 Autoabastecimiento

El crecimiento económico impulsa la demanda de electricidad urbana, creando escasez estacional/periódica. Para garantizar la estabilidad de la red durante escasez de suministro o emergencias, las empresas de servicios públicos utilizan esquemas de suministro ordenado, incentivando a las empresas a reducir la demanda de carga pico o aumentar el consumo en períodos de valle.

1.1.3 Respuesta del Lado de la Demanda (DSR)

La DSR, una solución clave para las tensiones entre oferta y demanda de energía, describe a los usuarios que ajustan proactivamente sus cargas eléctricas bajo incentivos. Permite el afeitado de picos y llenado de valles. Con avances en el almacenamiento distribuido, los pilotos de DSR se están expandiendo. Las empresas de servicios públicos provinciales ahora emiten esquemas de incentivos, consolidando el estatus de mercado del almacenamiento de energía.

1.2 Análisis de Cargas

El almacenamiento distribuido comercial e industrial se adapta a diversos escenarios y tipos de carga: turnos diurnos, producción en tres turnos y cargas con fluctuaciones aleatorias.

1.2.1 Carga de Turno Diurno

La curva de carga es suave: sube a un pico estable después del inicio del trabajo, luego cae a un valle después del trabajo. Por ejemplo, un centro comercial se incrementa a las 8:00 am, alcanza su pico de 9:00 am a 6:00 pm (estable, baja fluctuación), cae después de las 6:00 pm y llega a un valle de 10:00 pm a 8:00 am.
Usuarios típicos: complejos comerciales, oficinas, fabricantes de turno diurno. Los picos coinciden con las tarifas altas diurnas, los valles con las tarifas bajas nocturnas—ideal para el afeitado de picos.

1.2.2 Carga de Producción en Tres Turnos

Una carga continua 24/7 con menores fluctuaciones (por ejemplo, durante operaciones de equipos/cambios de material). Común en minería/metalurgia, utilizando equipo de 24h (ventiladores, compresores). Las empresas enfocadas en la producción enfrentan altos costos y necesidades estrictas de confiabilidad, lo que hace que el almacenamiento sea adecuado para el afeitado de picos, autoabastecimiento, etc.
Facturación: industrial de dos partes (básica + cargos por energía). El diseño de almacenamiento debe tener en cuenta los impactos de la carga y descarga en las tarifas básicas.

2.1.1 Conexión de Baja Tensión (Continuación)

El método de conexión de baja tensión presenta ventajas como un esquema de conexión simple, bajos costos de reforma y procedimientos sencillos. Sin embargo, impone requisitos relativamente altos sobre la tasa de carga del transformador y la capacidad de absorción de carga. Además, solo funciona para la carga del transformador específico y no puede suministrar energía a las cargas de otros transformadores.

2.1.2 Conexión de Alta Tensión

La conexión de alta tensión significa que el sistema de almacenamiento de energía, a través de su sistema de elevación incorporado, se conecta al bus de 10kV del usuario a nivel de voltaje de 10kV. Es adecuado para escenarios donde el transformador existente del usuario no tiene capacidad adicional para la carga del almacenamiento de energía, o donde hay múltiples transformadores de usuario con distribución de carga desigual. El método de cableado específico se muestra en la Figura 2.

Ventajas de este método: la carga del almacenamiento de energía no se ve afectada por la tasa de carga del transformador, potencia de carga ilimitada, absorción simultánea de carga para múltiples transformadores y alta tasa de absorción. Desventajas: mayores costos del sistema de almacenamiento de energía; necesidad de reformas de alta tensión en los sistemas de energía de los usuarios (agregando costos de reforma); y proceso más largo y estricto para la expansión/compra de capacidad en las empresas de la red.

2.2 Estrategias de Carga y Descarga

Los métodos de conexión determinan los costos iniciales de construcción del almacenamiento de energía; las estrategias de carga y descarga dictan los ingresos.Las estrategias varían según el escenario: por ejemplo, el modo de autoabastecimiento descarga durante restricciones o escasez de la red; la respuesta del lado de la demanda sigue las políticas del departamento de energía. El afeitado de picos y llenado de valles, el caso de uso clave comercial e industrial, requiere el diseño de estrategias basado en los períodos y precios de tarifas horarias.

2.2.1 Tarifas Horarias

Tomemos como ejemplo las tarifas industriales de 110kV de una provincia; detalles en la Tabla 1.

2.2.2 Análisis de Estrategias de Carga y Descarga

Al analizar los precios de la electricidad horaria, hay un período de valle, dos períodos planos y dos períodos pico cada día. Para el sistema de almacenamiento de energía, adoptar una estrategia de carga y descarga dos veces al día resulta en la mejor eficiencia económica, involucrando un ciclo de pico-valle y un ciclo de pico-plano.

3 Conclusión

La aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía distribuida en el campo comercial e industrial ayuda a mejorar la estabilidad y seguridad de la red eléctrica, puede aliviar el problema de las diferencias de picos y valles de energía, y al mismo tiempo, puede proporcionar un suministro de energía más confiable para los usuarios. El lado del usuario comercial e industrial es un escenario de aplicación típico para el almacenamiento de energía distribuido. Basándose en el ahorro de costos de electricidad y en beneficios para los usuarios, también puede mejorar efectivamente la tasa de consumo de energía limpia, reducir eficazmente las pérdidas de transmisión de electricidad y contribuir a la realización de los objetivos "dual-carbon".

El sistema de almacenamiento de energía puede realizar la regulación de potencia en el lado de la carga a través de estrategias de carga y descarga de baterías, ahorrar costos de electricidad mediante la arbitraje de la diferencia de precios entre picos y valles, y puede ampliar aún más los beneficios al cooperar con la respuesta del lado de la demanda, la gestión de la capacidad, etc.