Principio y funcionamiento del sistema de conversión de energía almacenada

Realiza el flujo bidireccional de energía en ocasiones como el recorte de picos y valles de la red eléctrica, la suavización de las fluctuaciones de la nueva energía y la recuperación y utilización de la energía, apoyando activamente la tensión y la frecuencia de la red y mejorando la calidad del suministro eléctrico. Este artículo le llevará a comprender las funciones del sistema de conversión de energía y la selección del sistema de conversión de energía.

Definición del sistema de conversión de energía

Como una de las formas importantes de sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, el almacenamiento de energía en baterías, especialmente en baterías de iones de litio, tiene muchos usos, como la regulación de picos, el relleno de valles, la regulación de frecuencia, la regulación de fase y el respaldo de emergencia. Para más información sobre baterías, consulte 10 principales empresas de baterías de almacenamiento de energía en China.

En comparación con las fuentes de energía convencionales, las centrales eléctricas de almacenamiento de energía a gran escala pueden adaptarse a los rápidos cambios de carga, y desempeñan un papel importante en la mejora del nivel de funcionamiento seguro y estable del sistema eléctrico, así como de la calidad y fiabilidad de las redes eléctricas. Al mismo tiempo, pueden optimizar la estructura del suministro eléctrico, proteger el medio ambiente, ahorrar energía y reducir el consumo del sistema eléctrico, y mejorar los beneficios económicos generales.

En el sistema de almacenamiento de energía electroquímica del sistema de conversión de energía, el dispositivo conectado entre el sistema de baterías y la red eléctrica (y/o carga) para realizar la conversión bidireccional de energía eléctrica puede controlar el proceso de carga y descarga de la batería, y realizar la conversión de CA y CC, en el caso de que no haya red, puede suministrar directamente energía a la carga de CA.

El PCS consta de un convertidor bidireccional CC/CA, una unidad de control, etc. El controlador del PCS recibe órdenes de control de fondo a través de la comunicación, y controla el convertidor para cargar o descargar la batería según el signo y el tamaño de la orden de potencia, a fin de ajustar la potencia activa y la potencia reactiva de la red.

Al mismo tiempo, el PCS puede comunicarse con el sistema de gestión de la batería a través de la interfaz CAN, la transmisión de contacto seco, etc., para obtener la información del estado de la batería, lo que puede realizar la carga y descarga de protección de la batería y garantizar el funcionamiento seguro de la batería.

Funcionamiento del sistema de conversión de energía

El sistema de conversión de potencia de almacenamiento de energía (PCS) es un dispositivo convertidor de operación de cuatro cuadrantes controlable del lado AC/DC, que realiza la conversión bidireccional AC-DC de energía eléctrica. El sistema de conversión de potencia puede realizar la transferencia bidireccional de energía entre la batería de CC y la red de CA del sistema de almacenamiento de energía de la batería, a través de la estrategia de control, se realiza la gestión de carga y descarga del sistema de baterías, el seguimiento de la potencia de carga en el lado de la red, el control de la potencia de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía de la batería, y el control de la tensión del lado de la red en el modo de funcionamiento fuera de la red.

Características y funciones del sistema de conversión de energía

La función principal del sistema de conversión de energía es que, en condiciones de conexión a la red, el sistema de almacenamiento de energía realiza un control de potencia constante o de corriente constante según las instrucciones de supervisión de la microrred, carga o descarga la batería y, al mismo tiempo, suaviza la salida de fuentes de energía fluctuantes como la eólica y la solar;

En condiciones de microrred, el sistema de almacenamiento de energía actúa como fuente de alimentación principal para proporcionar el soporte de tensión y frecuencia (control V/F) de la microrred, y la carga de la microrred funciona en función de esta tensión y frecuencia. El PCS adopta un doble control de bucle cerrado y el método de modulación de impulsos SPWM, que puede ajustar la tensión de salida, la frecuencia y la potencia activa y reactiva con precisión y rapidez.

Funciones básicas de control

● Control de carga y descarga de potencia constante conectado a la red
● Carga con limitación de corriente y tensión constante conectada a la red
● Control V/F fuera de la red
● Control de regulación de potencia reactiva
● Control de conmutación suave de red a red y viceversa
● Función de protección anti-isla y detección de isla para la función de conmutación de modo Función de control de paso por fallo

Función de protección básica

● Protección contra polaridad inversa de la batería
● Protección contra sobretensión CC
● Protección de sobreintensidad de CC
● Protección contra sobretensión/subtensión en el lado de la red
● Protección contra sobreintensidad en el lado de la red
● Protección contra sobrefrecuencia/subfrecuencia en el lado de la red
● Protección contra sobreintensidad del módulo IGBT
● Protección contra sobretemperatura del módulo IGBT
● Protección contra sobretemperatura del transformador/reactor
● Protección contra el rayo
● Protección insular no planificada

Escenarios de aplicación del sistema de conversión de energía

● Puede utilizarse en sistemas de generación de energía distribuida, como la energía eólica y la energía solar, para garantizar el equilibrio y la continuidad del suministro de energía distribuida, mejorar eficazmente su calidad de salida de energía y mejorar la capacidad de conexión a la red eléctrica.

● Puede utilizarse en la estabilidad del sistema eléctrico. Puede responder a las fluctuaciones de carga mediante el almacenamiento rápido de energía eléctrica, absorber el exceso de energía o suplir la falta de energía, y realizar el ajuste dinámico de alta potencia. Se adapta bien a la regulación de la frecuencia y la corrección del factor de potencia de la tensión, mejorando así la estabilidad del funcionamiento del sistema.

● Puede utilizarse como fuente de alimentación de emergencia como Batería de litio del SAI para suministrar energía eléctrica a los usuarios durante los cortes de suministro de la gran red eléctrica u otras fuentes de energía, y mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico.

● Puede utilizarse para reducir picos y rellenar valles en la red eléctrica, lo que puede aliviar la contradicción entre oferta y demanda en el lado del usuario, reducir la inversión en equipos de generación de energía, mejorar la tasa de utilización de los equipos de energía y reducir las pérdidas en la línea.

● Puede utilizarse en la microrred, como fuente de alimentación principal, para proporcionar el soporte de tensión y frecuencia de la microrred, de modo que la energía eólica y la fotovoltaica puedan contribuir a la microrred y suministrar energía a las cargas regionales.

● Se puede utilizar para varios tipos de elementos de almacenamiento de energía para realizar una interfaz flexible entre el almacenamiento de energía y la red eléctrica, y puede satisfacer los requisitos de funcionamiento independiente o conectado a la red.

Cómo seleccionar y calcular el convertidor de almacenamiento de energía

La configuración del sistema de conversión de potencia se determina generalmente en función de la carga real de la microrred y de la capacidad de generación de energía distribuida.Las cargas se dividen en cargas importantes (cargas como sala de ordenadores, oficina, monitorización, etc.), cargas no importantes (cargas como aire acondicionado, iluminación, calderas, protecciones de puertas, etc.),los datos de carga requieren generalmente mediciones in situ, midiendo generalmente los datos de tiempo compartido de días laborables y festivos, y extrayendo los datos del tiempo típico de las cuatro estaciones para un análisis exhaustivo.

Adaptación de la capacidad del sistema de conversión de energía

La capacidad de almacenamiento de energía se configura en función de 1,2 veces la capacidad de carga. Si la carga importante alcanza los 200 kW, se recomienda configurar un sistema de conversión de energía de 250 kW. Si otras cargas necesitan funcionar sin conexión a la red, la relación de potencia de almacenamiento de energía debe aumentarse en consecuencia.

Relación de transformación del sistema de conversión de energía

La relación de transformación del sistema de conversión de potencia viene determinada por el rango de tensión continua de entrada (es decir, el rango de tensión de la batería). El método de cálculo es el siguiente:

Relación de transformación = Ul (tensión mínima de la batería)/1,414. Si el rango de tensión de la batería de hierro-litio es de 360~480VDC, 360/1,414=254, la relación de transformación puede determinarse como 200. Si se selecciona la configuración sin transformador, la tensión mínima de la batería debe ser superior a 540 V para que pueda conectarse a la red eléctrica de 400 V.

Configuración de funciones adicionales del sistema de conversión de potencia

Función de autosincronización (S): El sistema de conversión de energía puede lograr la conmutación sin interrupciones entre la red y la conexión a la red sin necesidad de otros dispositivos. Partiendo de la premisa de que el interruptor conectado a la red puede controlarse a distancia, el sistema de conversión de energía envía una instrucción para abrir el interruptor conectado a la red cuando pasa del funcionamiento conectado a la red al funcionamiento sin conexión a la red.

Función de cargador de supercondensador (C): Cuando el sistema de conversión de energía se conecta a un supercondensador, puede empezar a cargar el supercondensador desde 0 de tensión, y realizar la carga y descarga cuando la tensión del supercondensador alcanza la tensión de funcionamiento, sustituyendo el papel del cargador tradicional.

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