Clasificación de los sistemas de almacenamiento de energía

A medida que la estructura energética global se transforma y las energías renovables se desarrollan rápidamente, los sistemas de almacenamiento de energía desempeñan un papel cada vez más importante en el funcionamiento estable de las redes eléctricas y la gestión energética. Como componente central de los sistemas de almacenamiento de energía, el Sistema de Conversión de Energía (PCS) cumple la importante misión de conversión y control de la energía eléctrica.

A continuación se presentan la clasificación y las características de los sistemas PCS de almacenamiento de energía.

La función del PCS de almacenamiento de energía en el sistema de almacenamiento de energía es: primero, durante la carga, puede convertir de forma inteligente la energía CA de la red eléctrica en energía CC para cargar la batería de almacenamiento de energía y almacenar la energía eléctrica; segundo, durante la descarga, puede invertir con precisión la salida de energía CC de la batería en energía CA y transmitirla de vuelta a la red eléctrica o suministrarla directamente a los equipos eléctricos para su uso, garantizando un suministro estable de electricidad.

Clasificación por escenarios de aplicación:

(1) Sistemas de almacenamiento de energía residenciales

Los sistemas de almacenamiento de energía domésticos se utilizan principalmente en hogares. La potencia de estos sistemas es relativamente baja, generalmente entre 5 y 10 kW. Se caracterizan por su tamaño compacto y fácil instalación, y se integran perfectamente con sistemas de energía distribuida, como paneles solares domésticos. Almacenan la energía solar durante el día y la suministran a los hogares por la noche. Esto no solo permite ahorrar en la factura de la luz, sino que también funciona como fuente de energía de respaldo en caso de corte de suministro eléctrico, garantizando así el abastecimiento eléctrico básico del hogar y creando una microrred estable y confiable para la familia.

(2) Sistemas de almacenamiento de energía industriales y comerciales

Los sistemas de almacenamiento de energía industrial y comercial dan servicio a empresas y establecimientos comerciales. La potencia de este tipo de sistemas suele oscilar entre 50 kW y 500 kW. Deben soportar una demanda energética y condiciones de funcionamiento más complejas, y ofrecen una mayor eficiencia de conversión y una estabilidad superior. Permiten a las empresas reducir los picos de consumo y cubrir los valles, es decir, almacenar electricidad durante los periodos de bajo consumo y liberarla durante los de máximo consumo, reduciendo así sus costes eléctricos. Asimismo, mejoran la fiabilidad del suministro eléctrico y evitan el impacto de las fluctuaciones o cortes de energía en la producción y las operaciones. Constituyen una valiosa herramienta para la gestión energética empresarial.

(3) Central eléctrica de almacenamiento de energía a gran escala

Las centrales eléctricas de almacenamiento de energía a gran escala desempeñan múltiples funciones importantes en el sistema eléctrico, como la regulación de frecuencia y voltaje, y el suministro de energía en espera. Su potencia de conversión de potencia (PCS) suele ser del orden de megavatios o incluso superior, oscilando entre varios y cientos de megavatios. La PCS de estas centrales exige una velocidad de respuesta y una precisión de control extremadamente altas. Requiere una sólida capacidad de conexión a la red y la posibilidad de operar en paralelo múltiples máquinas para garantizar el funcionamiento seguro, estable y eficiente del sistema eléctrico durante la conversión de energía a gran escala. Constituye una parte indispensable y fundamental de la construcción de las redes inteligentes modernas.

Clasificación por ruta técnica

(1) Cadena PCS

El sistema de conversión de energía en cadena (PCS) admite el acceso a baterías en múltiples ramas, la gestión de clústeres y el control independiente, lo que mejora significativamente la utilización de las baterías, facilita su operación y mantenimiento, y permite una fácil expansión. Si bien su costo es elevado, los beneficios a largo plazo son evidentes. Asimismo, el sistema resuelve eficazmente el problema de la circulación en paralelo de los clústeres de baterías. En caso de falla de un solo gabinete PCS, el impacto es mínimo y su operación y mantenimiento son sencillos, lo que garantiza la alta confiabilidad y mantenibilidad del sistema de almacenamiento de energía.

(2) PCS centralizado

Los sistemas de almacenamiento de energía centralizados (PCS) son muy populares en el sector debido a su tecnología consolidada, bajo costo, estructura simple y regulación práctica. Sin embargo, presentan el inconveniente de que la tolerancia de voltaje de sus dispositivos de conmutación limita la expansión del sistema, y ​​a menudo se requiere un transformador elevador para la conexión a la red; el balanceo preciso de las baterías dificulta el rendimiento del sistema; y en caso de falla, la máquina completa se apaga, lo que genera altos costos de operación y mantenimiento, afectando la tasa de disponibilidad y la tasa de utilización, e incrementando la carga de trabajo posterior.

(3) PCS distribuidos

El sistema PCS distribuido es un sistema de conversión de energía que utiliza una topología de dos niveles AC/DC+DC/DC. Resuelve el problema de la circulación en paralelo de los grupos de baterías mediante la adición de aislamiento DC/DC antes de que cada grupo se conecte al bus DC en paralelo, mejorando así la utilización de las baterías y la eficiencia del sistema. Asimismo, el sistema PCS distribuido ofrece alta flexibilidad y escalabilidad, y es fácil de operar y gestionar. Sin embargo, debido a la adición del aislamiento DC/DC, sus pérdidas por conversión de energía pueden aumentar, y la estructura del sistema es relativamente compleja, con altos requisitos de seguridad y estabilidad.

Como parte fundamental de las nuevas energías, la tecnología de almacenamiento de energía está transformando gradualmente nuestra forma de utilizarla. El sistema de conversión de energía (PCS), núcleo del sistema de almacenamiento, desempeña un papel crucial. Los distintos tipos de sistemas PCS presentan características diferentes. Su selección es un proceso complejo y meticuloso que requiere un análisis exhaustivo y una cuidadosa consideración. Solo mediante una estrecha integración de las necesidades reales y las condiciones técnicas del proyecto podemos garantizar que la solución elegida sea la más idónea. Esto sentará las bases para el funcionamiento eficiente y estable del sistema de almacenamiento de energía y promoverá el desarrollo y la aplicación continuos de esta tecnología.