¿Cómo puede BESS ayudar a mejorar la calidad de la energía?

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) actúan como energía de reserva que puede complementar la red existente para cumplir varios propósitos diferentes. Las posibles aplicaciones de la red se enumeran en la Figura 1 y se clasifican como de energía o de uso intensivo de energía, es decir, que requieren una gran reserva de energía o una alta capacidad de energía. También se pueden clasificar según la escala de tiempo de implementación, que va desde milisegundos hasta horas. Es útil tener una comprensión general de los servicios antes de analizar cómo se ha utilizado el almacenamiento para la entrega. fuentes de energía renovables, energía de respaldo, soluciones de almacenamiento de energía, energía almacenada, rentable, almacenamiento del exceso de energía generada, períodos de máxima demanda, mejor tecnología

Figura 1. Una descripción general de los diferentes servicios auxiliares proporcionados por BESS.

Calidad de energía Forma de onda de voltaje

Los índices de calidad de la energía se utilizan para medir en qué medida difieren las formas de onda de voltaje y corriente de una forma de onda sinusoidal perfecta. Las distorsiones pueden ser temporales, como cuando las cargas o los generadores se encienden o apagan, o pueden ser constantes en estados estables, como cuando están funcionando cargas no lineales o generadores con interfaz electrónica de potencia. Se ha estudiado el almacenamiento de energía para este propósito y se ha demostrado que es una buena respuesta.

Fluctuación de energía

El aumento de las fuentes de energía intermitentes también ha planteado el problema de las fluctuaciones de energía en la red. La irradiación solar y los cambios en la velocidad del viento pueden hacer que las plantas de generación distribuida (GD) cambien de energía rápidamente y en grandes cantidades, lo que puede dañar la red. En esta situación, se puede agregar almacenamiento de energía a la planta de GD para ayudar a suavizar los cambios de energía a corto plazo. Cuando BESS se utiliza de esta manera, agrega un costo adicional a la planta RES, lo que reduce los ingresos del sistema. En este caso, una forma de compensar el dinero perdido podría ser ofrecer a los propietarios de las plantas incentivos financieros para reducir las fluctuaciones de energía.

Continuidad del servicio

Además de medir la forma de onda de tensión y los cambios en la potencia de salida, también se vigila la continuidad del servicio. El índice de frecuencia de interrupción promedio del sistema (SAIFI) y el índice de duración de interrupción promedio del sistema (SAIDI) se utilizan para calcular el pago de bonificación del Operador del Sistema de Distribución (DSO). Además, los códigos de red nacionales pueden exigir a los DSO que paguen multas o realicen pagos a los usuarios si se interrumpe el servicio. Para mejorar la confiabilidad del servicio en las redes de distribución, se pueden implementar sistemas de almacenamiento de energía para facilitar los procedimientos de arranque en negro y permitir que el alimentador de distribución funcione por sí solo.

Ambos problemas ocurren cuando una o más fallas hacen que una parte de una red de distribución deje de funcionar con la red de transmisión principal. En el caso de apagones, se podrían agregar sistemas de almacenamiento a los planes para arreglar la red, agilizando el proceso de restablecer el suministro eléctrico. Además, muchos sistemas de almacenamiento y DG podrían permitir el funcionamiento seguro incluso cuando no se planifica el aislamiento. En un procedimiento hipotético de aislamiento, se necesitarán BESS para monitorear y reducir el desequilibrio transitorio y repentino de generación de carga causado por fallas, de modo que el cambio de estar conectado a la red a estar fuera de la red sea fluido.

Control de voltaje

Varios dispositivos, como cambiadores de tomas, bancos de condensadores, reguladores de voltaje y compensadores estáticos VAR, pueden cambiar el voltaje en las redes de distribución. Los BESS pueden ayudar a dar forma al futuro de la gestión del voltaje al agregar flexibilidad a la gestión de la red de distribución. Se ha demostrado que el uso de unidades de almacenamiento en el esquema de control de voltaje funciona bien desde un punto de vista técnico.

Para limitar el efecto de los GD en la tensión de la red, los reguladores de energía nacionales e internacionales han impuesto como requisito que los GD conectados a las redes de distribución sigan curvas de caída Q(V) o cos(V). En las versiones más recientes de las normas técnicas nacionales, como las normas italianas CEI 0-16 y CEI 0-21 y las normas alemanas VDE-AR-N 4110 y VDE-AR-N 4105, estos requisitos también se han añadido para Sistemas de almacenamiento de energía. Este servicio debe realizarse de forma automática y simultánea a la función principal. Ayuda a equilibrar la sobretensión en los alimentadores de la red de distribución tomando energía reactiva y equilibrando la subtensión emitiendo energía reactiva.

Afeitado de picos y suavizado de carga

La reducción de picos y la suavización de carga implican hacer que los perfiles de generación y carga sean más planos para que la red reciba menos energía en su punto más alto. En tiempo real, este esquema puede ayudar a resolver la congestión de la red al evitar que los conductores se sobrecarguen por la potencia máxima tanto del generador como de la carga. Además, en un horizonte de planificación, las mejoras de la red, como volver a cablear un alimentador o reemplazar un transformador, podrían evitarse o posponerse mediante la instalación de sistemas de almacenamiento de energía.

En este caso, el almacenamiento de energía podría ser una buena idea porque los DSO deben garantizar que la infraestructura de la red sea lo suficientemente buena para manejar tanto la potencia nominal de la carga como la potencia nominal de los generadores conectados. Además de posponer la actualización, reducir los picos y suavizar la carga también puede ayudar a reducir las pérdidas de la red. De esta manera, la operación BESS puede reducir aún más las pérdidas del sistema al hacer que la carga y la generación local sean más similares en forma.

Control de frecuencia

En el mercado de servicios auxiliares, los generadores conectados a las redes de transmisión ofrecen el control de frecuencia como servicio pago. En los últimos años este servicio también lo ofrecen generadores y sistemas de almacenamiento de energía conectados a la red de distribución. Los generadores y BESS utilizan un control de caída que detecta desequilibrios de frecuencia y responde a ellos cambiando la salida de energía. La Tabla 1 muestra los principales parámetros de la lógica de control de frecuencia primaria de algunos países europeos.

La Figura 4 demuestra cómo funciona la lógica de control de caída. El control de frecuencia es una característica valiosa de los sistemas de almacenamiento de energía. Los sistemas de almacenamiento de energía pueden estar limitados por su estado de carga (SoC) máximo y mínimo. Se han sugerido varias formas de controlar el SoC para resolver este problema. Dependiendo del país, la lógica de caída se configura con diferentes parámetros que definen o no la banda muerta y cambian la cantidad de caída. La forma en que se les paga a las personas es a menudo a través de licitaciones, en las que ofertan para regular la energía y el precio necesario.

Arbitraje energético

El arbitraje energético consiste en comprar y vender energía en el mercado energético al contado. Dado que el sector eléctrico está separado en la mayoría de los países, el arbitraje energético sólo lo puede realizar un usuario empresarial. Esto se puede hacer con un sistema de carga BESS+DG o BESS+, donde la unidad de almacenamiento mueve la producción o generación de energía para aprovechar al máximo los cambios de precios en el mercado energético. Se podría utilizar el arbitraje energético para crear un caso de negocio, pero los precios en el mercado spot de Europa central pueden no ser lo suficientemente altos si esa es la única fuente de ingresos.

Teniendo en cuenta los datos de precios del mercado diario para Italia y el Reino Unido en 2018, se encuentran los precios diarios más bajos y más altos. Estos se muestran junto con la mayor diferencia de precio diaria y la diferencia promedio durante el año.

Conclusiones clave de BESS conectado a la red

Este artículo analiza las diversas aplicaciones de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías conectados a la red. Estas son las siguientes conclusiones al utilizar el BESS todo en uno de 215 kWH de YT Electric.

• Las aplicaciones de red de BESS se pueden clasificar según el uso de energía y la velocidad de implementación. El almacenamiento de energía en la planta de generación de energía también puede reducir las fluctuaciones de energía.

• Los sistemas de almacenamiento de energía pueden simplificar los procedimientos de arranque en negro y permitir que el alimentador de distribución funcione de forma independiente, mejorando la confiabilidad de la red de distribución.

• Los BESS pueden dar forma a la gestión de voltaje añadiendo flexibilidad a la gestión de la red de distribución, lo que se ha demostrado que funciona técnicamente.

• La investigación técnica, económica y regulatoria puede examinar cómo combinar múltiples servicios de manera efectiva. La investigación debería centrarse en optimizar las funciones de la batería y proporcionar servicios complementarios.

• Aplanar los perfiles de generación y carga reduce la congestión de la red. Los sistemas de almacenamiento de energía evitan el recableado de alimentadores y el reemplazo de transformadores.

• Los generadores y sistemas de almacenamiento de energía conectados a la red de distribución pueden ignorar el control de frecuencia pago.

• El arbitraje energético (comprar y vender energía en el mercado energético al contado y trasladar la producción o generación de energía para aprovechar las fluctuaciones de precios) se puede realizar con un sistema de carga BESS+DG o BESS+.

• La investigación debe demostrar cómo utilizar mejor las características de la batería mediante la creación de un plan integral de prestación de servicios.

• Es posible que en el futuro se estudie la combinación de múltiples servicios. Múltiples partes interesadas también mejoran el éxito del caso de negocio.