Sistema de almacenamiento de energía-Las soluciones de conexión a red de energías renovables asistidas se dividen principalmente en dos tipos: conexión en paralelo de CA y acoplamiento de CC.
La solución de conexión en paralelo de CA, como se muestra en la figura, se refiere a equipos conectados a la red electrónica-de energía renovable, como inversores fotovoltaicos o convertidores de turbinas eólicas, que se conectan a un convertidor de almacenamiento de energía (PCS) a través de la red eléctrica de CA. Bajo la coordinación y el control unificados del EMS, realiza funciones como la reducción de picos y el llenado de valles, mejorando la precisión del pronóstico y suavizando.
Las principales ventajas de los esquemas de conexión en paralelo de CA incluyen conexiones eléctricas simples y claras entre dispositivos, desacoplamiento funcional y fácil estandarización de los procesos de desarrollo y fabricación de equipos; las principales desventajas son mayores costos para las líneas y equipos conectados, una velocidad de respuesta de control más rápida requerida para PCS y una menor eficiencia para múltiples conversiones de energía.
El esquema de acoplamiento puede utilizar eficazmente el enlace de CC inherente a la mayoría de los sistemas de generación de energía conectados a la red de energía renovable-, agregando directamente dispositivos de almacenamiento de energía de batería para reducir múltiples conversiones de energía de energía renovable. Esto mejora la conexión a la red del sistema y la eficiencia del almacenamiento de energía; también utiliza directamente los equipos conectados a la red-de energía renovable existentes y los canales de conexión a la red, eliminando la necesidad de expansión de equipos de CA y reduciendo los costos de inversión en hardware. Sin embargo, existe un acoplamiento entre el sistema de control y el equipo conectado a la red-de energía renovable existente, cuya estanqueidad depende del método de control de conexión a la red del sistema de energía renovable original.
Tomando como ejemplo un convertidor conectado a la red-de una turbina eólica de-potencia completa-, como se muestra en la figura, generalmente es una estructura de CA-CC-CA "de atrás-con-detrás". El convertidor del lado de la red-funciona en el modo de regulación de voltaje del lado de CC-, mientras que el convertidor del lado de la turbina-funciona en el modo de control de potencia de la turbina eólica o en el modo de control de par. Los dos están separados por el lado de CC y se controlan de forma independiente, con el gran banco de condensadores del lado de CC actuando como amortiguador y mecanismo de desacoplamiento. Por lo tanto, al conectar una cierta capacidad de BESS al lado de CC para formar un sistema integrado de almacenamiento de energía eólica, la potencia conectada a la red-de la turbina eólica se puede controlar bien y la energía se puede transferir a lo largo del tiempo, sin tener un impacto significativo en el sistema de la turbina eólica, especialmente el control del convertidor de la turbina eólica.
Su principio de control básico es el siguiente: el controlador local establece el modo de trabajo, como reducción de picos y llenado de valles, mejora de la precisión de la predicción o suavizado, e integra información de despacho de la red para generar el comando objetivo de potencia total-conectada a la red ∑P* para el sistema de almacenamiento eólico-en un momento determinado; monitorea la generación de energía de la turbina eólica Pnordestey el estado del sistema de almacenamiento de energía en tiempo real, y calcula y genera de manera integral el comando de control de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía P*BESS:
BESS controla el aerogenerador a través de un convertidor DC/DC, siguiendo P*BESScomandos para lograr almacenamiento y liberación de energía entre el lado de CC del convertidor de turbina eólica y la batería; El convertidor del lado de la red-funciona en modo rectificador, estabilizando el voltaje del lado de CC Vde para lograr la salida de potencia total-conectada a la red ∑P de la turbina eólica:
Cuando el SOC del sistema de almacenamiento de energía está en un estado de sobrecarga crítica, el controlador local también necesita limitar el comando de salida P*nordestede la turbina eólica programando el controlador maestro de la turbina eólica, para realizar el funcionamiento de potencia-limitada de la turbina eólica.
El diagrama simplificado del sistema de control se muestra en la figura. Vcorriente continuay túredcorresponden a los valores efectivos de la tensión del lado CC-del convertidor del aerogenerador y de la tensión de fase de la red, respectivamente; Ibess, Icorriente continua, Inordestey yoredcorresponden a la corriente de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía, la corriente CC del convertidor del lado de la red-de la turbina eólica (que fluye desde el banco de condensadores del bus del lado actual-al brazo del puente IGBT del convertidor del lado de la red-), la corriente CC del convertidor del lado de la máquina-de la turbina eólica (que fluye desde el brazo del puente IGBT del convertidor del lado de la máquina-al banco de condensadores del bus del lado de CC-) y la red-conectada corriente del convertidor del lado de la red-de la turbina eólica (es decir, la corriente total-conectada a la red del sistema-de almacenamiento eólico).
En el caso de las turbinas eólicas con generador de inducción doblemente-alimentado (DFIG), el sistema de generación de energía (Pnordeste) consta de potencia de salida del lado del rotor-y del estator-, que el controlador local debe considerar exhaustivamente al calcular el comando de potencia para el sistema de almacenamiento de energía.
Se puede ver que en el sistema de almacenamiento eólico-tanto el convertidor del lado de la red-como el convertidor del lado de la turbina-mantienen el modo de control de regulación de voltaje del lado de CC-y el modo de control de potencia del lado de la turbina-originales, sin requerir ningún cambio en el algoritmo de control. Sin embargo, la adquisición oportuna y precisa de la información del estado del sistema de almacenamiento eólico-es crucial para que el controlador local logre un control unificado del sistema de almacenamiento de energía y del sistema de control principal de la turbina eólica.
En la figura se muestra el esquema de control de un sistema de CC de almacenamiento-fotovoltaico en paralelo. Este esquema de control no afecta el funcionamiento del inversor fotovoltaico, que siempre funciona en el modo de carga máxima-o del sistema de almacenamiento de energía-de potencia-de corto plazo. El sistema de almacenamiento de energía, junto con el controlador local, realiza una regulación rápida de la energía para mantener la energía-conectada a la red del sistema de almacenamiento fotovoltaico-dentro del ancho de banda de error de control permitido.
Ayudar a la conexión a la red de nuevas fuentes de energía es un área de aplicación muy importante de BESS (Balanced Energy Storage System). Desde una perspectiva de escala de tiempo de control, esto se puede dividir en llenado máximo-por hora y mejora a nivel de minuto-de la precisión del pronóstico y suavización de las fluctuaciones. El primero utiliza plenamente la capacidad de la red existente para dar cabida a nuevas fuentes de energía y reduce...
Ayudar a la conexión a la red de energía renovable es un área de aplicación crucial para el Sistema de Ahorro de Energía Baseline (BESS). Desde una perspectiva de escala de tiempo, esto se puede dividir en reducción de picos y llenado de valles por hora, y mejoras a nivel de minuto-en la precisión del pronóstico y suavización de las fluctuaciones. Lo primero es importante para utilizar plenamente la capacidad de energía renovable de la red existente, reducir las reservas de unidades convencionales o evitar una reducción prolongada de la energía renovable. Este último, junto con las tecnologías de pronóstico de generación de energía renovable, mejora la planificación y la capacidad de despacho de la conexión a la red de energía renovable, mejora la compatibilidad con la red y reduce la ocupación de los recursos de regulación rápida de frecuencia de la red.
En proyectos prácticos, las aplicaciones de reducción de picos y llenado de valles requieren sistemas BESS capaces de almacenar o liberar electricidad durante varias horas, lo que requiere unidades de batería de gran-capacidad. Según los modelos de negocio actuales, la simple aplicación de esta función suele ser antieconómica o conlleva un riesgo significativo de que los beneficios económicos disminuyan estacionalmente. Sin embargo, con la mejora continua en la precisión del pronóstico de generación de energía renovable y los algoritmos de control de energía BESS, es completamente posible integrar funciones de conexión a la red de energía renovable asistida por BESS-de nivel mínimo-en proyectos de reducción de picos y llenado de valles. Esto permite que un proyecto lleve a cabo aplicaciones integrales bajo una gestión unificada por parte de un EMS o un controlador local, ya sea en tiempo-compartido o simultáneamente, mejorando así la eficiencia económica general del proyecto. Además, teniendo en cuenta los requisitos de configuración de energía y capacidad para mejorar la precisión del pronóstico y las funciones de suavizado, la mayoría de estas aplicaciones implican almacenamiento de energía de tipo baja-potencia-potencia-de alta frecuencia. Por lo tanto, la adición de estas funciones tiene un impacto relativamente limitado en la configuración de los proyectos existentes de reducción de picos-y valles-relleno, lo que lo hace técnicamente factible.