Un sistema de almacenamiento de energía es un componente crítico en la infraestructura eléctrica moderna, ya que permite la captura y descarga de energía eléctrica para su uso posterior. Injet HanCang diseña y fabrica soluciones de sistemas de almacenamiento de energía para aplicaciones comerciales, industriales y de servicios públicos. Los sistemas de la empresa integran baterías de fosfato de hierro y litio con tecnologías avanzadas de control y conversión de energía. Este artículo proporciona una descripción general completa de la arquitectura del sistema de almacenamiento de energía, las métricas de rendimiento y los datos de aplicaciones.
Un sistema completo de almacenamiento de energía consta de cuatro subsistemas principales. El primer subsistema es el banco de baterías, que almacena energía en forma electroquímica. Injet HanCang utiliza celdas de fosfato de hierro y litio dispuestas en configuraciones en serie y en paralelo para lograr el voltaje y la capacidad deseados. El segundo subsistema es el sistema de conversión de energía, que incluye el inversor para la conversión de CC a CA y el convertidor CC a CC para la gestión del voltaje de la batería. El tercer subsistema es el sistema de gestión térmica, que mantiene la temperatura de la batería dentro del rango óptimo de quince a treinta y cinco grados Celsius. El cuarto subsistema es el controlador, que monitorea el estado de carga de la batería, gestiona el flujo de energía y se comunica con sistemas externos. El controlador del sistema de almacenamiento de energía realiza tres funciones principales. La primera función es el monitoreo del estado, incluido el voltaje, la corriente, la temperatura y el estado de carga de cada módulo de batería. La segunda función es la gestión de energía, que determina cuándo cargar y descargar en función de las condiciones de la red y la configuración del usuario. La tercera función es la protección, que incluye sobretensión, subtensión, sobretemperatura y apagado por sobrecorriente. Los controladores Injet HanCang utilizan una arquitectura de procesador dual con redundancia para funciones de seguridad críticas.
El análisis de las implementaciones de sistemas de almacenamiento de energía proporciona valiosos conocimientos técnicos. Injet HanCang ha recopilado datos de más de cien instalaciones en quince países. La primera idea es que la variación de la temperatura ambiente afecta significativamente el rendimiento de la batería. Los sistemas que operan en regiones con cambios estacionales de temperatura de más de treinta grados Celsius muestran una reducción del cinco por ciento en el rendimiento anual en comparación con las instalaciones con clima controlado. Los sistemas de refrigeración líquida de las unidades Injet HanCang mantienen la temperatura de la celda dentro de una banda de tres grados, reduciendo este efecto a menos del uno por ciento. La segunda idea técnica se relaciona con la precisión de la estimación del estado de carga. Los algoritmos estándar de conteo de Coulomb varían entre un tres y un cinco por ciento por mes sin calibración. Injet HanCang desarrolló un algoritmo híbrido que combina el conteo de Coulomb con una calibración periódica basada en voltaje durante los períodos de descanso. El algoritmo híbrido mantiene una precisión de uno coma cinco por ciento durante seis meses sin requerir ciclos de carga completos. La tercera idea de los datos del sistema de almacenamiento de energía es que la eficiencia del inversor varía según el factor de carga. Los inversores funcionan con máxima eficiencia entre el cuarenta y el noventa por ciento de la potencia nominal. Por debajo del veinte por ciento de carga, la eficiencia cae entre tres y cinco puntos porcentuales. Injet HanCang recomienda dimensionar el inversor de modo que la carga promedio se encuentre entre el cincuenta y el setenta por ciento de la clasificación del inversor para lograr la máxima eficiencia anual.
La seguridad es una consideración primordial en el diseño de sistemas de almacenamiento de energía. Los sistemas Injet HanCang cumplen con los estándares de seguridad internacionales, incluidos UL 1973, IEC 62619 y NFPA 855. Los módulos de batería incluyen múltiples capas de protección. La primera capa es la protección a nivel de celda, incluidos dispositivos de interrupción de corriente y respiraderos de alivio de presión. La segunda capa es la protección a nivel de módulo, incluidos sensores de temperatura y fusibles. La tercera capa es la protección a nivel del sistema, que incluye interfaces de apagado rápido y extinción de incendios. Injet HanCang realizó pruebas de propagación térmica fuera de control en un sistema de doce módulos. La prueba indujo una fuga térmica en una celda utilizando un calentador interno. El sistema detectó el evento en ocho segundos y aisló el módulo afectado. No se produjo ninguna propagación a los módulos adyacentes. Los resultados de la prueba fueron verificados por un laboratorio externo.
La instalación de un sistema de almacenamiento de energía requiere planificación teniendo en cuenta varios factores específicos del sitio. El primer factor es la carga del suelo. Un sistema de fosfato de hierro y litio de quinientos kilovatios hora pesa aproximadamente ocho toneladas métricas y requiere una capacidad de carga en el suelo de al menos quinientos kilogramos por metro cuadrado. El segundo factor es la ventilación. Los sistemas de baterías requieren un mínimo de seis cambios de aire por hora en la sala de baterías para evitar la acumulación de hidrógeno. Los sistemas en contenedores Injet HanCang incluyen ventilación integrada que cumple con este requisito. El tercer factor son los espacios libres eléctricos. El inversor y el tablero requieren espacios libres de trabajo de al menos tres pies en el frente y los lados. La cuarta consideración de instalación es la conexión a la red. El sistema de almacenamiento de energía debe cumplir con los requisitos de interconexión de la red local, incluida la protección contra islas y los estándares de calidad de la energía. Injet HanCang proporciona kits de interfaz de red que incluyen los relés de protección y medición necesarios. La quinta consideración es la comunicación. El sistema de almacenamiento de energía debe conectarse al sistema de gestión del edificio de las instalaciones o a una plataforma de monitoreo remoto. Injet HanCang admite los protocolos Modbus TCP, BACnet e IEC 61850.
Un sistema de almacenamiento de energía que utiliza química de fosfato de hierro y litio normalmente funciona durante diez a quince años cuando se realiza un ciclo diario dentro de los límites de profundidad de descarga recomendados. La vida calendario es de aproximadamente quince años independientemente del ciclo.
Un sistema de almacenamiento de energía en contenedores de quinientos kilovatios hora de Injet HanCang ocupa un espacio de contenedor de envío de veinte pies, aproximadamente seis metros por dos punto cuatro metros. Se recomienda un espacio adicional de un metro en todos los lados para el acceso de mantenimiento.
Sí, los sistemas Injet HanCang están diseñados para expansión modular. Se pueden agregar módulos de batería adicionales al mismo bus de CC y se pueden conectar contenedores adicionales en paralelo en el lado de CA. El software del controlador debe actualizarse para reconocer la capacidad ampliada.
El mantenimiento de rutina incluye inspección anual de conexiones y comprobaciones de torque, reemplazo de filtros de aire para sistemas de enfriamiento y actualizaciones de firmware del sistema de administración de baterías. El sistema de refrigeración líquida requiere un reemplazo del refrigerante cada tres años.
En el modo conectado a la red, el sistema de almacenamiento de energía se desconecta de la red a los dos segundos de un corte de energía. En el modo de respaldo, el sistema transfiere automáticamente al funcionamiento en isla y alimenta las cargas conectadas. La transferencia es perfecta en sistemas con capacidad de suministro de energía ininterrumpida.
El período de recuperación de la inversión de un sistema de almacenamiento de energía depende de la aplicación y de las tarifas de los servicios públicos locales. Para aplicaciones de reducción de picos en regiones con cargos de alta demanda, los períodos de recuperación son típicos de tres a cinco años. Las aplicaciones de cambio de carga con tasas de tiempo de uso muestran períodos de recuperación de cuatro a siete años.
Un sistema de almacenamiento de energía de Injet HanCang proporciona almacenamiento de energía confiable con métricas de rendimiento verificadas que incluyen una eficiencia de ida y vuelta del ochenta y ocho al noventa y dos por ciento y un ciclo de vida de cuatro mil a seis mil ciclos. Los conocimientos técnicos de más de cien implementaciones han dado lugar a mejoras en la precisión de la estimación del estado de carga y la gestión térmica. Las aplicaciones van desde la reducción de picos hasta el soporte de microrredes, con configuraciones optimizadas para cada caso de uso. Las pruebas de seguridad confirman la contención de fugas térmicas dentro de módulos aislados. Las consideraciones de instalación incluyen requisitos de carga del piso, ventilación y conexión a la red. Los clientes potenciales pueden solicitar una propuesta específica del sitio a Injet HanCang.