El equipo principal de un sistema de almacenamiento de energía solar abarca todo el proceso de conversión, almacenamiento, monitoreo, gestión y protección de seguridad de la energía. Se clasifica principalmente en cinco componentes: sistemas de conversión de energía (PCS), sistemas de baterías de almacenamiento de energía, sistemas de gestión de baterías (BMS), sistemas de gestión de energía (EMS) y equipos auxiliares.
Sistema de conversión de energía (PCS)
Este es el equipo principal para la conversión bidireccional entre corriente continua (CC) y corriente alterna (CA), lo que permite el funcionamiento tanto conectado a la red como fuera de la red para sistemas de almacenamiento de energía solar:
(i) PCS conectado a la red: conecta el conjunto fotovoltaico (PV) y las baterías de almacenamiento de energía a la red eléctrica pública. Permite inyectar a la red el excedente de energía solar, generada y no consumida in situ, o almacenar la electricidad en baterías durante los períodos de menor actividad. Admite funciones como reducción de picos/llenado de valles (arbitraje) y coordinación de despacho de red. Las potencias nominales oscilan entre 3 kW y 100 MW.
(ii) PCS fuera de la red: Diseñado para escenarios de microrredes independientes, este sistema opera sin depender de la red pública. Suministra energía solar directamente a las cargas mientras almacena el exceso de energía, lo que garantiza un suministro de energía estable durante el funcionamiento "aislado" (independiente).
Sistema de batería de almacenamiento de energía
Este sirve como medio principal para almacenar energía solar. Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) son actualmente la opción principal para aplicaciones de almacenamiento de energía solar, favorecidas por su largo ciclo de vida y su excelente estabilidad térmica:
(i) Módulos y celdas de batería: las celdas de batería individuales se ensamblan en configuraciones en serie y/o en paralelo en módulos estandarizados, diseñados para cumplir con requisitos específicos de potencia y capacidad.
(ii) Grupos de baterías y gabinetes de almacenamiento: se ensamblan múltiples módulos en grupos de baterías, se integran con interfaces de gestión térmica y extinción de incendios y se alojan dentro de gabinetes. Las plantas de energía de gran escala para servicios públicos generalmente utilizan unidades de almacenamiento en contenedores, mientras que las aplicaciones residenciales a menudo emplean gabinetes más pequeños, montados en la pared o en el piso.
Sistema de gestión de batería (BMS)
Responsable del monitoreo del ciclo de vida completo y la protección de seguridad de las baterías de almacenamiento de energía:
1. Recopilación de datos en tiempo real, incluidos voltaje, temperatura y corriente de carga/descarga, de celdas de batería individuales, y esta información se transmite al Sistema de gestión de energía (EMS).
2. Equilibrar el estado de carga entre los módulos de batería para evitar la sobrecarga o descarga excesiva, extendiendo así la vida útil general de las baterías.. 3. Activa mecanismos de protección de seguridad, como los de sobretemperatura, cortocircuito o fallas de aislamiento, para desconectar rápidamente el circuito afectado y mitigar los riesgos de seguridad.
Sistema de Gestión de Energía (EMS)
Sirviendo como núcleo para la programación y el control, el EMS coordina la operación de todo el sistema de almacenamiento de energía:
1. Recopila datos sobre la producción de conjuntos fotovoltaicos (PV), el precio de la electricidad de la red y el consumo de carga para generar estrategias óptimas de carga/descarga.
2. Se coordina con el inversor de almacenamiento de energía y el sistema de gestión de baterías (BMS) para automatizar la carga y descarga, admitiendo varios modos operativos, como el autoconsumo, el arbitraje pico-valle y la regulación de la frecuencia de la red.
3. Gestiona el despacho de energía mientras está conectado a la red, respondiendo a los comandos de regulación de energía desde el lado de la red para garantizar la estabilidad de la red.
Equipo auxiliar
1. Equipo de protección y seguridad contra incendios: Los gabinetes de almacenamiento de energía están equipados con detectores de humo y sensores de temperatura incorporados. Las centrales eléctricas de gran escala están equipadas con sistemas de extinción de incendios, como los que utilizan heptafluoropropano (HFC-227ea) o agentes en aerosol, que deben ser instalados por personal calificado de conformidad con la norma nacional GB 55015, "Código general para la protección contra incendios en edificios".
2. Sistema de gestión térmica: los sistemas residenciales suelen utilizar refrigeración por aire, mientras que las centrales eléctricas de gran escala generalmente emplean sistemas de refrigeración líquida. Estos mantienen la temperatura de funcionamiento de la batería dentro de un rango óptimo de 25 grados a 35 grados, extendiendo así el ciclo de vida de la batería.
3. Distribución de energía CA/CC y protección contra rayos: Incluye aparamenta de baja tensión, gabinetes de distribución de CC, transformadores elevadores (para centrales eléctricas de gran escala) y equipos de protección contra rayos/puesta a tierra. Estos componentes garantizan la seguridad eléctrica y cumplen con la norma nacional GB 50054, "Código para el diseño de instalaciones eléctricas de baja tensión".
4. Terminal de monitoreo remoto: permite la visualización remota del estado del equipo y proporciona alertas de fallas, lo que permite al personal de operaciones y mantenimiento (O&M) responder rápidamente a cualquier anomalía.