¿Qué es la solución de almacenamiento de energía en cadenas?

En el contexto de la neutralidad de carbono, la construcción de un nuevo sistema energético dominado por nuevas energías se ha convertido en un consenso global, y el almacenamiento de energía, como su eslabón central, se ha convertido en la clave para impulsar la transformación de la estructura energética. Las tecnologías de almacenamiento de energía de diferentes tipos afectan la seguridad, la eficiencia, la economía y otros aspectos de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía, y se han convertido gradualmente en un foco de atención de la industria.

Este artículo se centrará en analizar las dos principales vías técnicas en el campo actual del almacenamiento de energía (el almacenamiento centralizado y el almacenamiento en cadena) y comparará las dos soluciones desde múltiples dimensiones:

Estructura del sistema

El almacenamiento centralizado de energía suele tener una gran capacidad y volumen por dispositivo, y se ensambla en contenedores. Su estructura consiste en conectar baterías en serie para formar un rack, y varios racks de baterías en paralelo en el lado de CC. Estos racks alimentan un inversor de almacenamiento de energía para convertirla en CA, que posteriormente se amplifica mediante un transformador y se conecta a la red eléctrica.

El almacenamiento de energía en cadena generalmente adopta un diseño modular y utiliza gabinetes inteligentes de almacenamiento de energía en cadena. El equipo de un solo gabinete es compacto, y múltiples gabinetes de almacenamiento de energía forman un subsistema de almacenamiento de energía, y múltiples subsistemas forman un sistema de almacenamiento de energía en cadena. Su estructura consiste en que las baterías del paquete se conectan en serie para formar un bastidor de baterías. Un bastidor de baterías (es decir, una batería en un gabinete de almacenamiento de energía) se conecta a un convertidor de almacenamiento de energía (integrado en el gabinete) para convertirla en corriente alterna (CA). Una vez conectados en paralelo varios gabinetes de almacenamiento de energía y convergiendo la CA, se conectan al transformador para su amplificación y se conectan a la red eléctrica.

Eficiencia

Cuando se conectan varios racks en paralelo en el lado de CC de un sistema centralizado de almacenamiento de energía, las diferencias de resistencia interna entre ellos se hacen cada vez más evidentes a largo plazo, lo que provoca circulación entre racks, generación de calor y un envejecimiento acelerado de la batería. En este punto, se manifiesta el "efecto barril". La inconsistencia entre racks limita el rendimiento general del sistema al rack con el menor rendimiento. La disminución de la capacidad de un solo rack afecta al rendimiento de todo el armario y se hace cada vez más evidente con el tiempo, reduciendo la vida útil del sistema y afectando significativamente el volumen de carga y descarga, así como los ingresos a lo largo de todo su ciclo de vida.

No existe conexión en paralelo en el lado de CC del sistema de almacenamiento de energía en cadena, y el PCS gestiona cada rack por separado, por lo que no hay problemas de desajuste de consistencia de celdas causados ​​por la corriente circulante. Además, el sistema no presenta "efecto barril" entre racks, y la pérdida de capacidad de un solo rack solo afecta el rendimiento de un rack específico, lo que tiene un impacto mínimo en la carga y descarga del sistema. La vida útil del sistema es más larga, el volumen de carga y descarga a lo largo de toda su vida útil es mayor, y la tasa de retorno es mayor.

Seguridad

La capacidad de una sola celda del sistema de almacenamiento de energía centralizado es relativamente grande, generalmente de 3 MWh a 5 MWh, y se compone de 8 a 12 bastidores de baterías conectados en serie y en paralelo. Si un bastidor presenta una fuga térmica, es muy fácil que se propague a todo el armario. Además, el diseño de varios bastidores de baterías que comparten un sistema de protección contra incendios también presenta ciertos riesgos de seguridad. En caso de accidente, puede provocar un incendio a gran escala.

El sistema de almacenamiento de energía en cadena adopta la gestión térmica de un solo rack para garantizar una mejor uniformidad de temperatura entre cada paquete, lo que no solo prolonga la vida útil de la batería, sino que también mejora la seguridad del sistema. La configuración de protección contra incendios utiliza un solo rack como unidad mínima de control y aislamiento. En caso de accidente, la zona de falla se aísla rápidamente y no afecta a otros gabinetes de almacenamiento de energía, lo que minimiza el alcance del accidente y garantiza la seguridad del personal y del sistema.

Flexible

Los sistemas centralizados de almacenamiento de energía se caracterizan por su gran capacidad y volumen en un solo dispositivo, su alta dificultad de transporte y sus altos requisitos de instalación, lo que limita sus aplicaciones. Debido al diseño de gestión multirack, resulta difícil combinar baterías nuevas y usadas, y la expansión de capacidad o la reposición de energía deben realizarse en unidades de cabinas, lo que reduce la flexibilidad.

El gabinete de baterías del sistema de almacenamiento de energía en cadena adopta un diseño modular, con una potencia mínima de 50 kW y se puede combinar arbitrariamente para formar sistemas de diversas potencias y capacidades; un solo gabinete es de tamaño pequeño, fácil de transportar e instalar, y adecuado para una variedad de escenarios de aplicación, como usuarios industriales y comerciales, almacenamiento de energía compartido, nuevo almacenamiento de distribución de energía y almacenamiento fotovoltaico y microrredes diésel; el sistema admite el uso mixto de baterías nuevas y viejas, y puede expandir o complementar la energía de manera flexible según las necesidades reales, mejorando en gran medida la flexibilidad y la capacidad de mantenimiento del sistema.

Estable

En un sistema de almacenamiento de energía centralizado, un contenedor se mantiene mediante un sistema de gestión térmica, lo que presenta una baja uniformidad de temperatura y afecta la estabilidad del sistema. Además, cuando un solo paquete o rack presenta un problema, es necesario apagar todo el gabinete para su inspección, lo que requiere mucho tiempo y mano de obra para su operación y mantenimiento, y también afecta significativamente las ventajas de la descarga.

El sistema de almacenamiento de energía en cadena adopta un sistema de gestión térmica eficiente con un clúster y una gestión, lo que garantiza una buena uniformidad de temperatura, una batería de larga duración y un funcionamiento relativamente estable. Si se produce un fallo puntual, solo afectará el funcionamiento del gabinete defectuoso, mientras que los demás gabinetes sin fallos pueden funcionar con normalidad, lo que apenas afecta al funcionamiento del sistema completo.

Operación y mantenimiento

El compartimento de la batería del sistema de almacenamiento de energía centralizado es grande, la depuración in situ del compartimento actual es compleja y el ciclo de depuración es largo; el espacio interno del contenedor está abarrotado, carece de canales de operación y mantenimiento, y el mantenimiento es difícil; cuando el sistema falla, generalmente se requiere que el fabricante se apresure al sitio para realizar mantenimiento, el tiempo de inactividad del sistema es largo y el costo de operación y mantenimiento es alto.

El sistema de almacenamiento de energía en cadena administra un grupo a la vez, y el bastidor único se opera y mantiene como un todo; cuando el sistema falla, se puede ubicar con precisión en un solo bastidor, sin afectar el funcionamiento de otros gabinetes; una vez que el dispositivo en el sistema, como PCS, falla, el personal de operación y mantenimiento puede reemplazar la máquina en espera a tiempo, mejorar la eficiencia de operación y mantenimiento y ahorrar costos de operación y mantenimiento.