Convertidor de almacenamiento de energía bidireccional PCS, un dispositivo clave del sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica

El convertidor de almacenamiento de energía, también conocido como inversor de almacenamiento de energía bidireccional, nombre en inglés PCS (Power Conversion System), se utiliza en sistemas acoplados a CA. sistemas de almacenamiento de energía como almacenamiento de energía conectado a la red y almacenamiento de energía en microrredes. Conecta el paquete de baterías a la red eléctrica (o carga) y es un dispositivo que realiza la conversión bidireccional de energía eléctrica. Puede convertir la corriente continua (CC) de la batería en corriente alterna (CA) y transmitirla a la red eléctrica o usarla para la carga de CA; también puede rectificar la corriente alterna (CA) de la red eléctrica en CC para cargar la batería.

El convertidor de almacenamiento de energía (PCS) consta de hardware y software de potencia, control, protección y monitorización, entre otros. Se divide en monofásico y trifásico. El PCS monofásico suele constar de un dispositivo reductor-elevador bidireccional CC-CC y un dispositivo de conversión CC/CA CA-CC. El extremo de CC suele ser de 48 VCC y el de CA de 220 VCA. El convertidor trifásico se divide en dos tipos: el PCS trifásico de baja potencia consta de un dispositivo reductor-elevador bidireccional CC-CC y un dispositivo de conversión CC/CA CA-CC de dos etapas, y el PCS trifásico de alta potencia consta de un dispositivo de conversión CC/CA CA-CC de una etapa. Los inversores de almacenamiento de energía se dividen en tres tipos: con aislamiento de alta frecuencia, con aislamiento de frecuencia industrial y sin aislamiento. Los PCS monofásicos y trifásicos de baja potencia por debajo de 20 kW generalmente utilizan aislamiento de alta frecuencia, los de 50 kW a 250 kW generalmente utilizan aislamiento de frecuencia de potencia, y los de 500 kW y más generalmente no utilizan aislamiento.

Parámetros técnicos importantes de los inversores de almacenamiento de energía: Debido a los diferentes escenarios de aplicación, las funciones y los parámetros técnicos de los inversores de almacenamiento de energía varían considerablemente. Al seleccionarlos, se debe prestar atención a la tensión del sistema, el factor de potencia, la potencia pico, la eficiencia de conversión, el tiempo de conmutación, etc. La selección de estos parámetros tiene un gran impacto en el funcionamiento del inversor. sistema de almacenamiento de energía.

Voltaje del sistema

Es el voltaje del paquete de baterías y el voltaje de entrada del inversor de almacenamiento de energía. Los inversores de almacenamiento de energía con diferentes tecnologías presentan una gran diferencia en el voltaje del sistema. El inversor de almacenamiento de energía monofásico de dos etapas tiene un voltaje aproximado de 50 V, mientras que el inversor de almacenamiento de energía trifásico de dos etapas tiene un voltaje de entre 150 V y 550 V. El inversor de almacenamiento de energía trifásico con transformador de aislamiento de frecuencia industrial tiene un voltaje de entre 500 V y 800 V. inversor de almacenamiento de energía trifásico Sin transformador de aislamiento de frecuencia industrial está entre 600 V-900 V.

Factor de potencia

Cuando el inversor de almacenamiento de energía funciona con normalidad, el factor de potencia debe ser superior a 0,99. Cuando el sistema participa en la regulación del factor de potencia, el rango del factor de potencia debe ser lo más amplio posible.

Tiempo de conmutación

Los inversores de almacenamiento de energía tienen dos tiempos de conmutación: uno para la carga y otro para la descarga. Los inversores de almacenamiento de energía de gran tamaño deben poder cambiar de estado de funcionamiento rápidamente. Normalmente, el tiempo de conmutación no debe superar los 200 ms entre el estado de carga con el 90 % de la potencia nominal conectada a la red y el estado de descarga con el 90 % de la potencia nominal conectada a la red. El segundo tiempo de conmutación no debe superar los 100 ms para la conmutación entre el modo conectado a la red y el modo aislado.

Los inversores de almacenamiento de energía funcionan principalmente en dos modos: conectados a la red y aislados de ella. El modo conectado a la red permite la conversión de energía bidireccional entre los paquetes de baterías y la red eléctrica. Tiene las siguientes características: inversores conectados a la red, como la prevención de efecto isla, el seguimiento automático de la fase y frecuencia del voltaje de la red, el paso por baja tensión, etc. Según los requisitos del despacho de la red o el control local, el PCS convierte la energía CA de la red en energía CC durante el período de baja carga de la red para cargar el paquete de baterías y tiene la función de gestión de carga y descarga de la batería; durante el período de carga máxima de la red, convierte la energía CC del paquete de baterías en energía CA y la devuelve a la red pública; cuando la calidad de la energía es deficiente, alimenta o absorbe energía activa a la red y proporciona compensación de energía reactiva. El modo fuera de la red, también conocido como operación de red aislada, significa que el sistema de conversión de energía (PCS) puede desconectarse de la red principal según las necesidades reales y cumplir con los requisitos establecidos, y proporcionar energía CA que cumple con los requisitos de calidad de energía de la red a algunas cargas locales.

Resumen

En un sistema de microrred compuesto por múltiples fuentes de energía, el inversor de almacenamiento de energía es el equipo más importante, ya que las energías renovables, como la fotovoltaica y la eólica, son volátiles, al igual que la carga. El generador de combustible solo puede generar electricidad, pero no absorberla. Si solo hay generadores fotovoltaicos, eólicos y de combustible en el sistema, el funcionamiento del sistema puede desequilibrarse. Cuando la potencia de la energía renovable es mayor que la potencia de la carga, el sistema puede fallar. Por lo tanto, es difícil conectar los inversores fotovoltaicos conectados a la red a los generadores de combustible. El inversor de almacenamiento de energía puede absorber energía, emitir energía y reaccionar rápidamente, desempeñando un papel de equilibrio en el sistema.