Protocolos de comunicación BESS: cómo se comunican internamente y externamente los sistemas de almacenamiento de energía
autor: HT Infinite Power
2026-11-10
Introducción
Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) está compuesto por múltiples dispositivos que deben intercambiar información para funcionar como un sistema coordinado. Los sistemas de gestión de baterías supervisan las condiciones de las celdas, los sistemas de conversión de potencia (PCS) regulan la carga y la descarga, los sistemas de gestión de energía (EMS) coordinan las estrategias operativas y los medidores miden los parámetros eléctricos en distintos puntos de la instalación.
Estos dispositivos no pueden funcionar de forma independiente. Necesitan intercambiar mediciones, estados operativos, alarmas, señales de protección y consignas de control. El BESS también debe comunicarse con sistemas externos, como centros de despacho de la red eléctrica, plataformas de control supervisor y plantas de energía virtuales (VPP).
Las distintas tecnologías de comunicación cumplen funciones diferentes. CAN y Modbus se utilizan habitualmente para la comunicación entre dispositivos internos, mientras que IEC 60870-5-104 e IEC 61850 se consideran con frecuencia para la comunicación con sistemas relacionados con la red eléctrica. RS-485 proporciona una interfaz física de comunicación, mientras que las señales de entrada y salida digitales (DI/DO) permiten realizar funciones más sencillas de supervisión de estados y control.
Comprender estas diferencias es importante al diseñar la arquitectura de comunicación de un BESS. La selección de protocolos afecta a la compatibilidad de los equipos, el intercambio de datos, la respuesta de control, la integración del sistema y la capacidad del sistema de almacenamiento para cumplir los requisitos específicos de conexión a la red de cada proyecto.
Este artículo explica cómo funciona la comunicación dentro y fuera de un BESS, qué protocolos e interfaces se utilizan habitualmente, cómo se integran las distintas tecnologías de comunicación y qué aspectos deben tener en cuenta los ingenieros al seleccionar una solución de comunicación.
1. ¿Cómo funciona la comunicación en un sistema de almacenamiento de energía en baterías?
La comunicación en un BESS puede dividirse, por lo general, en dos niveles: comunicación interna y comunicación externa.
La comunicación interna conecta los equipos dentro del sistema de almacenamiento de energía. Permite que los controladores de las baterías, las unidades PCS, los medidores, los dispositivos de monitorización ambiental, los sistemas de protección contra incendios y las plataformas EMS intercambien información operativa.
La comunicación externa conecta el BESS con los sistemas situados fuera de la instalación. Estos pueden incluir centros de despacho de la red eléctrica, operadores de redes de distribución, sistemas SCADA a nivel de planta, plataformas VPP y plataformas de monitorización remota.
Aunque los dos niveles cumplen funciones diferentes, están estrechamente relacionados. La información recopilada por los dispositivos internos es procesada por el EMS o una pasarela de comunicación antes de transmitirse a una plataforma externa. En sentido inverso, las instrucciones operativas externas pueden recibirse a través del EMS y distribuirse a los equipos correspondientes.
Comunicación interna: conexión de los equipos del BESS
Dentro de un BESS, cada dispositivo tiene una función específica de supervisión o control.
El sistema de gestión de baterías (BMS) supervisa las condiciones operativas de la batería, incluidos el voltaje de las celdas, la temperatura, la corriente y el estado de carga (SOC). Según la arquitectura del sistema, las unidades de monitorización de baterías pueden recopilar información a nivel de celda y transmitirla a un controlador de batería o al BMS.
El PCS intercambia información con el BMS y el EMS para coordinar la carga y la descarga. Los datos habituales incluyen los límites operativos de la batería, la potencia activa, la potencia reactiva, el estado de funcionamiento y la información sobre fallos.
El EMS recopila información del PCS, el BMS, los medidores de energía y otros subsistemas. Utiliza esta información para gestionar los programas de carga, la potencia de salida, los modos de funcionamiento y el despacho de energía de acuerdo con la estrategia de control del proyecto.
La siguiente tabla ilustra las relaciones de comunicación habituales en un BESS.
| Conexión entre equipos | Método de comunicación habitual | Información intercambiada habitualmente |
| Unidad de monitorización de baterías ↔ Controlador de batería | CAN | Voltaje de las celdas, temperatura, datos de muestreo |
| BMS ↔ PCS | CAN o Modbus | SOC, voltaje, corriente, límites de carga/descarga, alarmas |
| PCS ↔ EMS | Modbus TCP o Modbus RTU | Potencia activa/reactiva, estado operativo, consignas de control |
| Medidor de energía ↔ EMS | Modbus RTU o Modbus TCP | Voltaje, corriente, potencia, frecuencia, energía |
| EMS ↔ Plataforma externa | IEC 60870-5-104, IEC 61850 u otras interfaces específicas del proyecto | Mediciones, estados, alarmas, consignas de control |
Estos son ejemplos habituales, no requisitos universales. Los métodos de comunicación reales dependen de los fabricantes de los equipos, la arquitectura del sistema, la disponibilidad de interfaces y las especificaciones del proyecto.
Por ejemplo, un sistema de baterías puede utilizar CAN entre los controladores de batería y el BMS, mientras que el PCS se comunica con el EMS mediante Modbus TCP. Otro sistema puede utilizar Modbus RTU para determinados dispositivos internos. Por tanto, la arquitectura de comunicación debe confirmarse durante la selección de los equipos y la integración del sistema.
Comunicación externa: conexión del BESS con la red eléctrica y las plataformas energéticas
La comunicación externa permite que un BESS participe en operaciones más amplias del sistema eléctrico.
En los proyectos conectados a la red, es posible que el sistema de almacenamiento deba transmitir información operativa en tiempo real a un centro de despacho de la red eléctrica. Esta información puede incluir potencia activa, potencia reactiva, SOC, voltaje, corriente, frecuencia, estado operativo y alarmas.
El centro de despacho de la red eléctrica también puede enviar instrucciones operativas, como consignas de potencia activa, órdenes de potencia reactiva, requisitos de factor de potencia u otras señales de control especificadas por el proyecto.
En las aplicaciones VPP, la comunicación permite coordinar el funcionamiento de múltiples recursos energéticos distribuidos. Una plataforma VPP puede supervisar varios sistemas de almacenamiento, instalaciones fotovoltaicas y otros activos controlables. Puede agregar sus capacidades disponibles y coordinar la carga o descarga de acuerdo con las señales del mercado o los requisitos de la red eléctrica.
Por tanto, la interfaz de comunicación externa debe admitir los puntos de datos, las funciones de control, los requisitos de notificación y las características de respuesta definidos por el proyecto.
2. Protocolos de comunicación externa utilizados en BESS
Los protocolos de comunicación externa se seleccionan en función de los requisitos de conexión a la red, la plataforma receptora y las funciones que debe realizar el sistema de almacenamiento de energía.
Dos normas importantes en las aplicaciones de sistemas eléctricos son IEC 60870-5-104 e IEC 61850. No son intercambiables en todas las aplicaciones, y su uso depende de la arquitectura de comunicación especificada para el proyecto.
IEC 60870-5-104: comunicación con sistemas de despacho de la red eléctrica
IEC 60870-5-104, conocido comúnmente como IEC 104, es un protocolo de comunicación de telecontrol utilizado para la supervisión y el control de sistemas eléctricos.
Funciona a través de redes TCP/IP y se utiliza ampliamente para la comunicación entre subestaciones, centros de control y otros equipos de sistemas eléctricos. Su puerto TCP estándar es el 2404.
En un proyecto BESS, IEC 104 puede proporcionar una interfaz entre el EMS o una pasarela de comunicación y un sistema externo de despacho de la red eléctrica.
Funciona a través de redes TCP/IP y se utiliza ampliamente para la comunicación entre subestaciones, centros de control y otros equipos de sistemas eléctricos. Su puerto TCP estándar es el 2404.
En un proyecto BESS, IEC 104 puede proporcionar una interfaz entre el EMS o una pasarela de comunicación y un sistema externo de despacho de la red eléctrica.
El intercambio de datos habitual incluye:
- Telemedición: potencia activa, potencia reactiva, voltaje, corriente, frecuencia, SOC y otras mediciones.
- Teleindicación: estados operativos, posiciones de interruptores, disponibilidad de los equipos e información sobre alarmas.
- Telecontrol: órdenes de control remoto, como órdenes de conmutación o consignas de potencia activa, cuando el proyecto las admite.
- Teleajuste: ajustes de consignas y otros parámetros operativos, en función de las funciones de control configuradas.
Por ejemplo, un centro de despacho de la red eléctrica puede enviar una consigna de potencia activa a un BESS mediante IEC 104. El EMS recibe la orden, comprueba si se encuentra dentro del rango operativo permitido y coordina la respuesta a través del PCS y del sistema de control de la batería.
La secuencia de control real depende de la lógica de control del proyecto, las capacidades de los equipos y los requisitos de la red eléctrica. Un protocolo de comunicación puede transmitir una orden, pero no determina por sí mismo si el sistema de baterías está autorizado a ejecutarla.
Por tanto, IEC 104 se considera habitualmente en proyectos que requieren una comunicación de telecontrol estandarizada con sistemas de despacho de la red eléctrica.
IEC 61850: comunicación en subestaciones digitales y sistemas de automatización eléctrica
IEC 61850 es una norma de comunicación más amplia para la automatización de las compañías eléctricas. Define modelos de datos, servicios de comunicación y métodos de ingeniería para intercambiar información entre dispositivos electrónicos inteligentes (IED).
En los proyectos BESS, IEC 61850 puede ser un requisito cuando el sistema de almacenamiento debe integrarse con subestaciones digitales, sistemas de automatización de compañías eléctricas u otras infraestructuras eléctricas que utilizan comunicación basada en IEC 61850.
Tres mecanismos de comunicación importantes asociados con IEC 61850 son MMS, GOOSE y Sampled Values (SV).
MMS (Manufacturing Message Specification)
MMS admite la comunicación cliente-servidor entre dispositivos y sistemas de supervisión. Se utiliza habitualmente para acceder a mediciones, estados de los equipos, informes e información relacionada con el control.
En una aplicación BESS, el EMS o una pasarela puede utilizar comunicación basada en MMS para intercambiar información operativa con un sistema de subestación compatible con IEC 61850.
GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event)
GOOSE permite la comunicación basada en eventos entre dispositivos electrónicos inteligentes. Está diseñado para transmitir rápidamente cambios de estado e información sobre eventos.
Entre sus aplicaciones habituales se encuentran las señales relacionadas con la protección, los enclavamientos y la coordinación entre dispositivos de subestación. En una instalación BESS, GOOSE puede utilizarse cuando el proyecto requiere un intercambio rápido de eventos o una coordinación relacionada con la protección entre dispositivos compatibles.
SV (Sampled Values)
Sampled Values se utiliza para transmitir datos de medición muestreados, normalmente mediciones de corriente y voltaje, en arquitecturas de subestaciones digitales.
Este mecanismo es especialmente relevante para las aplicaciones de bus de proceso en subestaciones digitales. La necesidad de utilizar SV en un proyecto BESS depende del diseño de la subestación y de la arquitectura de medición.
Es importante distinguir estos mecanismos en lugar de tratar IEC 61850 como una única función de comunicación. MMS, GOOSE y SV cumplen propósitos diferentes, y su rendimiento depende del diseño de la red, la implementación de los dispositivos, la configuración y la aplicación.
No todos los proyectos BESS requieren los tres mecanismos. Los servicios IEC 61850 necesarios deben confirmarse con respecto a las especificaciones de conexión a la red y los requisitos de interfaz del sistema receptor.
Comunicación entre el BESS y las plantas de energía virtuales
Una planta de energía virtual (VPP) agrupa múltiples recursos energéticos distribuidos y coordina su funcionamiento a través de una plataforma central.
Un BESS conectado a una VPP puede necesitar proporcionar información como:
- Potencia de carga y descarga disponible
- Potencia activa y reactiva actuales
- SOC y energía disponible
- Estado operativo y alarmas
- Disponibilidad y restricciones operativas
La VPP puede enviar órdenes de carga, descarga o ajuste de la potencia activa de acuerdo con su estrategia de despacho.
A diferencia de una interfaz convencional de despacho de la red eléctrica, los requisitos de comunicación de las VPP pueden variar considerablemente entre los operadores de plataformas y los mercados. Algunos proyectos utilizan protocolos estandarizados de sistemas eléctricos, mientras que otros dependen de API específicas de los proveedores o de interfaces de comunicación basadas en IoT.
El diseño de la comunicación debe aclarar qué sistema es responsable de emitir las consignas de control, cómo se hacen cumplir los límites operativos y cómo se gestionan las órdenes contradictorias. Estos aspectos son especialmente importantes cuando el BESS debe responder tanto a las estrategias locales del EMS como a las instrucciones de despacho externas.
3. Protocolos de comunicación interna utilizados en BESS
Las tecnologías de comunicación interna conectan los distintos dispositivos dentro de un sistema de almacenamiento de energíacontainer. Su elección depende de la cantidad de datos intercambiados, la distancia de comunicación, los requisitos de respuesta, las interfaces de los dispositivos y la arquitectura del sistema.
En los diseños BESS suelen aparecer varias tecnologías, pero no todas pertenecen a la misma categoría técnica.
Bus CAN: comunicación entre los controladores de batería y el BMS
Controller Area Network (CAN) es un bus de comunicación ampliamente utilizado en sistemas de control integrados y aplicaciones de gestión de baterías.
En un BESS, CAN se utiliza habitualmente para intercambiar información entre las unidades de monitorización de baterías, los controladores de batería y otros dispositivos de control compatibles.
Los datos habituales incluyen:
- Información sobre el voltaje y la temperatura de las celdas
- Voltaje y corriente de la batería
- SOC y estado de salud (SOH)
- Límites de carga y descarga
- Alarmas de la batería y estado de protección
CAN es adecuado para la comunicación entre dispositivos de control distribuidos que requieren un intercambio fiable de mensajes.
Sin embargo, la compatibilidad con CAN implica algo más que disponer de un puerto CAN. Los dispositivos deben utilizar especificaciones de comunicación compatibles, incluidos los identificadores de mensajes, los formatos de datos, las definiciones de señales y los parámetros de comunicación.
Para integrar el sistema de baterías, el BMS y el PCS o controlador de batería conectado deben admitir definiciones de datos compatibles. De lo contrario, una conexión física CAN por sí sola no garantizará un intercambio correcto de datos.
Modbus TCP: comunicación entre dispositivos basada en Ethernet
Modbus TCP es una implementación del protocolo de aplicación Modbus basada en Ethernet. Se utiliza habitualmente para la comunicación entre el EMS, el PCS, los medidores de energía y otros dispositivos industriales.
En comparación con la comunicación Modbus serie, Modbus TCP funciona a través de redes Ethernet y utiliza TCP/IP para transportar los datos.
Entre sus aplicaciones habituales en BESS se incluyen:
- Lectura de parámetros operativos del PCS
- Supervisión de las mediciones de los medidores de energía
- Intercambio de consignas de potencia activa y reactiva
- Lectura del estado de los equipos y de las alarmas
- Comunicación con controladores industriales y sistemas de monitorización
Por ejemplo, el EMS puede leer la potencia activa, la potencia reactiva, el voltaje de CC y el estado operativo del PCS mediante Modbus TCP. A continuación, puede utilizar esta información para coordinar la estrategia de carga y descarga del sistema.
Modbus TCP es relativamente sencillo de integrar cuando los dispositivos conectados proporcionan mapas de registros y parámetros de comunicación compatibles.
Durante la integración, los ingenieros deben verificar las direcciones de los registros, los tipos de datos, el orden de los bytes, los factores de escala, las unidades y los permisos de lectura y escritura. Dos dispositivos pueden admitir Modbus TCP y, aun así, no intercambiar datos correctamente si sus definiciones de registros son diferentes.
Modbus RTU: comunicación serie entre dispositivos BESS
Modbus RTU es una implementación del protocolo Modbus para comunicación serie. Se utiliza habitualmente para la comunicación entre dispositivos industriales a través de interfaces serie, especialmente RS-485.
En un BESS, Modbus RTU puede conectar medidores de energía, dispositivos de monitorización ambiental, equipos eléctricos y otros subsistemas con el EMS o una pasarela de comunicación.
La información intercambiada habitualmente incluye:
- Mediciones de voltaje y corriente
- Potencia activa y reactiva
- Frecuencia y factor de potencia
- Consumo y generación de energía
- Estado operativo de los equipos
Una configuración habitual utiliza una conexión serie RS-485 con comunicación Modbus RTU. Varios dispositivos pueden compartir un bus serie cuando la topología de red, el direccionamiento de los dispositivos y los requisitos eléctricos están correctamente diseñados.
En comparación con Modbus TCP basado en Ethernet, Modbus RTU requiere prestar atención a los parámetros de comunicación serie, incluidos la velocidad en baudios, la paridad, los bits de parada y las direcciones de los dispositivos.
Al diseñar la red serie, también deben tenerse en cuenta el número de dispositivos, la distancia de comunicación, la frecuencia de sondeo y el volumen total de datos.
RS-485, DI/DO y MQTT: otras interfaces y tecnologías de comunicación
Además de CAN y Modbus, las instalaciones BESS pueden utilizar otras interfaces y tecnologías de comunicación.
Es importante distinguir las funciones de cada una.
RS-485
RS-485 es una norma de interfaz eléctrica para la comunicación serie. Define las características eléctricas, no un protocolo de datos de nivel de aplicación.
Se utiliza habitualmente como interfaz física para la comunicación Modbus RTU entre el EMS y los dispositivos de campo.
DI/DO (entradas y salidas digitales)
Las entradas y salidas digitales se utilizan para intercambiar señales binarias sencillas entre dispositivos.
Por ejemplo, un BESS puede utilizar señales DI para recibir señales externas de estado de parada de emergencia, estado de los interruptores o alarmas de incendio. Las señales DO pueden utilizarse para transmitir el estado de los equipos o activar circuitos de control externos.
DI/DO resulta útil para funciones sencillas de supervisión de estados y control, pero no sustituye a un protocolo de comunicación capaz de intercambiar mediciones estructuradas y datos operativos detallados.
MQTT y comunicación IoT
MQTT es un protocolo ligero de mensajería que se utiliza habitualmente en aplicaciones IoT. Permite el intercambio de mensajes mediante un modelo de publicación-suscripción.
En los proyectos BESS, MQTT puede utilizarse para la monitorización remota, la recopilación de datos basada en la nube y la comunicación con plataformas de gestión de energía o de monitorización.
Por ejemplo, un EMS o una pasarela puede publicar datos operativos en un bróker MQTT, lo que permite que una plataforma remota se suscriba a la información pertinente.
MQTT no es automáticamente adecuado para todas las aplicaciones de control de la red eléctrica. Su uso depende de los requisitos de ciberseguridad del proyecto, la arquitectura de red, las responsabilidades de control y los requisitos de rendimiento de la comunicación.
4. ¿Cómo se integran los distintos protocolos de comunicación en un BESS?
Un BESS rara vez depende de una única tecnología de comunicación. Los distintos dispositivos pueden utilizar diferentes protocolos e interfaces en función de sus funciones y de los fabricantes.
El EMS o una pasarela de comunicación específica suele desempeñar un papel importante en la coordinación de estas conexiones y en la puesta a disposición de los datos pertinentes para otros sistemas.
Arquitectura de comunicación típica de un BESS
Consideremos un BESS conectado a la red con la siguiente configuración de comunicación:
- Las unidades de monitorización de baterías se comunican con los controladores de batería mediante CAN.
- El BMS intercambia información operativa de la batería con el PCS mediante CAN u otra interfaz compatible.
- El PCS se comunica con el EMS mediante Modbus TCP.
- El medidor de energía se comunica con el EMS mediante Modbus RTU a través de RS-485.
- El EMS o la pasarela de comunicación intercambia datos con el sistema externo de despacho de la red eléctrica mediante IEC 60870-5-104.
Se trata de una arquitectura ilustrativa, no de una configuración obligatoria. Las conexiones reales dependen de los equipos seleccionados y de los requisitos de comunicación especificados para el proyecto.
El flujo general de datos puede entenderse en tres etapas.Etapa 1: Recopilación de datos de los dispositivos internos
El EMS recopila datos operativos del BMS, el PCS, el medidor de energía y otros dispositivos conectados.
Por ejemplo, el BMS proporciona el SOC y los límites operativos de la batería, el PCS proporciona información sobre la potencia activa y reactiva, y el medidor de energía proporciona mediciones en el punto de conexión a la red.
El EMS utiliza estos datos de entrada para conocer las condiciones operativas actuales del sistema.
Etapa 2: Procesamiento de datos y asignación de protocolos
El EMS o la pasarela organiza la información recopilada en un modelo de datos común o en un formato de comunicación externa.
Este proceso implica algo más que convertir datos de un protocolo a otro. Los ingenieros deben definir cómo se representa e interpreta cada punto de datos en los distintos sistemas conectados.
Entre los parámetros importantes de asignación se incluyen:
- Dirección del registro o del objeto: identifica dónde se encuentra el dato en el dispositivo de origen y dónde debe aparecer en el sistema receptor.
- Tipo de dato: define si el valor es un número entero, un número de coma flotante, un valor booleano u otro formato de datos.
- Factor de escala: determina cómo se convierten los valores brutos de los registros en valores de ingeniería.
- Unidad de medida: garantiza que valores como kW, kWh, V, A y los porcentajes se interpreten de forma coherente.
- Dirección del flujo de datos: define si el punto se lee de un dispositivo, se escribe en un dispositivo o se intercambia en ambas direcciones.
- Permisos de control: especifica qué sistema está autorizado a emitir órdenes y en qué condiciones.
- Calidad de la comunicación y tiempo de espera: determina cómo se identifican y gestionan los datos ausentes, retrasados o no válidos.
Por ejemplo, el PCS puede proporcionar la potencia activa a través de un registro Modbus. El EMS lee este valor, aplica el tipo de dato y el factor de escala correctos y lo asigna al objeto de información IEC 104 correspondiente para transmitirlo al centro de despacho de la red eléctrica.
Si el registro se interpreta incorrectamente, el sistema externo puede recibir un valor de potencia erróneo aunque la conexión física de comunicación esté funcionando correctamente.
Etapa 3: Intercambio de datos externos y ejecución de órdenes
Una vez que el EMS o la pasarela ha preparado los datos necesarios, transmite las mediciones, los estados de los equipos y las alarmas a la plataforma externa mediante el protocolo configurado.
Las órdenes recibidas del sistema externo siguen el recorrido inverso. El EMS comprueba que la orden se ajuste a los límites operativos y a la lógica de control del sistema antes de transmitir la consigna o instrucción correspondiente al PCS.
El BMS continúa aplicando las restricciones operativas de la batería. Por ejemplo, una orden externa de carga no anula los límites de corriente de carga permitida ni los límites de temperatura de la batería.
Esta separación de responsabilidades es importante. El sistema externo proporciona las instrucciones de despacho, el EMS coordina el funcionamiento a nivel de sistema y los sistemas de control de la batería y de conversión de potencia hacen cumplir los límites correspondientes a sus respectivos equipos.
Problemas habituales en la integración de comunicaciones
Los problemas de integración de comunicaciones no siempre se deben a una conexión incorrecta de los cables. En muchos casos, la red física funciona con normalidad, pero los dispositivos conectados interpretan o procesan los datos de forma diferente.
Entre los problemas más habituales se incluyen:
- Asignación incorrecta de registros Modbus: el EMS lee el registro equivocado o utiliza una dirección incorrecta.
- Escalado de datos o unidades incoherentes: un valor se interpreta utilizando un multiplicador o una unidad de ingeniería incorrectos.
- Fallo de comunicación CAN: los controladores de batería no pueden intercambiar la información necesaria con el BMS u otros dispositivos conectados.
- Tiempo de espera de comunicación agotado: un dispositivo no responde dentro del tiempo configurado, lo que provoca la ausencia de datos o la recepción de datos desactualizados.
- Direccionamiento incorrecto de dispositivos: varios dispositivos serie utilizan direcciones que entran en conflicto o están configuradas incorrectamente.
- Implementaciones de protocolos incompatibles: dos dispositivos admiten el mismo protocolo, pero utilizan definiciones de datos, parámetros de comunicación o funciones opcionales diferentes.
- Pérdida de comunicación externa: el EMS o la pasarela pierde la conexión con el centro de despacho o la plataforma remota.
Estos problemas pueden provocar la ausencia de mediciones, estados incorrectos de los equipos, fallos en la ejecución de órdenes de control o interrupciones en el funcionamiento coordinado del sistema.
Por este motivo, las pruebas de comunicación no deben limitarse a comprobar si los dispositivos pueden conectarse. También deben verificar si los datos se interpretan correctamente, si las órdenes de control se ejecutan según lo previsto y si los fallos de comunicación se detectan y gestionan adecuadamente.
5. Cómo seleccionar el protocolo de comunicación adecuado para un proyecto BESS
No existe un único protocolo de comunicación adecuado para todas las instalaciones BESS. La selección debe basarse en los equipos conectados, los requisitos de las interfaces externas, las funciones de control y las condiciones operativas del proyecto.
Comprobar los requisitos de conexión a la red y de comunicación externa
En los proyectos conectados a la red, el operador de la red eléctrica o la autoridad de despacho pueden especificar el protocolo de comunicación y las funciones de intercambio de datos requeridos.
Por ejemplo, un proyecto puede exigir IEC 60870-5-104 para la telemedición y el telecontrol. Otro proyecto que incluya una subestación digital puede requerir servicios IEC 61850.
Estos requisitos deben confirmarse antes de seleccionar el EMS y la pasarela de comunicación. De lo contrario, durante la puesta en servicio podría ser necesario incorporar equipos adicionales de conversión de protocolos o desarrollar software específico.
Confirmar la compatibilidad de comunicación entre dispositivos
El BMS, el PCS, el EMS, los medidores de energía y los demás dispositivos deben admitir interfaces de comunicación y definiciones de datos compatibles.
Al evaluar los equipos, los ingenieros deben confirmar:
- Los protocolos de comunicación y las interfaces físicas compatibles
- Los mapas de registros de comunicación y las listas de puntos de datos
- Los tipos de datos, las unidades y los factores de escala
- Los permisos de lectura y escritura y las funciones de control
- Los parámetros de comunicación y los requisitos de red
- La documentación de protocolos disponible y el soporte para la integración
Por ejemplo, que un dispositivo admita Modbus TCP no significa necesariamente que sea compatible con cualquier otro dispositivo Modbus TCP sin realizar la asignación de registros y la configuración correspondientes.
Tener en cuenta los requisitos de datos y control del sistema
Las distintas tecnologías de comunicación son adecuadas para diferentes requisitos de intercambio de datos.
CAN se utiliza habitualmente para la comunicación entre dispositivos de control de baterías. Modbus TCP y Modbus RTU se utilizan ampliamente para la supervisión y el control de equipos industriales. IEC 104 e IEC 61850 se consideran cuando el proyecto requiere comunicación con sistemas de despacho de la red eléctrica o sistemas de automatización eléctrica.
La selección debe tener en cuenta el volumen de datos, la frecuencia de comunicación, los requisitos de respuesta y el número de dispositivos conectados.
En las aplicaciones que implican protección o intercambio rápido de eventos, el proyecto puede requerir servicios de comunicación específicos y determinadas prestaciones de red. Estos requisitos deben evaluarse a nivel de sistema, en lugar de deducirse únicamente del nombre del protocolo.
Evaluar las capacidades de integración del EMS y la pasarela
Cuando se utilizan varios protocolos de comunicación, el EMS o la pasarela debe admitir las interfaces y las funciones de asignación de datos necesarias.
Una solución de integración adecuada debe ser capaz de recopilar información de distintos dispositivos, normalizar los datos, asignar los puntos de comunicación externa y gestionar las consignas de control.
Los ingenieros también deben verificar cómo gestiona el sistema la pérdida de comunicación, los datos no válidos, la reconexión de dispositivos y los conflictos entre órdenes de control.
Estas funciones son importantes en los proyectos que combinan almacenamiento en baterías con sistemas fotovoltaicos, generadores diésel, conexiones a la red o plataformas VPP.
Incluir la ciberseguridad y el diseño de la red
El diseño de la comunicación también debe tener en cuenta la segmentación de la red, el control de acceso, la autenticación y el acceso remoto seguro.
El BESS puede intercambiar información con dispositivos de control internos, sistemas SCADA de planta, centros de despacho de la red eléctrica y plataformas en la nube. Estas conexiones no deben compartir automáticamente un acceso sin restricciones a la misma red.
La arquitectura de red y las medidas de ciberseguridad deben cumplir los requisitos del proyecto, de los fabricantes de los equipos y del entorno de control industrial o de la red eléctrica correspondiente.
Conclusión
Los protocolos de comunicación conectan los equipos internos de un BESS y permiten que el sistema de almacenamiento intercambie información con plataformas externas de la red eléctrica y de gestión de energía.
Dentro del sistema, CAN y Modbus se utilizan habitualmente para la comunicación entre los controladores de batería, las unidades PCS, los medidores y el EMS. Para la comunicación externa, pueden utilizarse IEC 60870-5-104 e IEC 61850 según los requisitos de conexión a la red y de automatización eléctrica. Otras interfaces, como RS-485 y DI/DO, desempeñan funciones complementarias de comunicación.
Una integración satisfactoria depende de algo más que la compatibilidad con los protocolos. La compatibilidad entre dispositivos, la asignación de datos, los permisos de control, el diseño de la red y la gestión de fallos de comunicación influyen en la capacidad de intercambiar e interpretar correctamente la información.
En los proyectos BESS, estos requisitos deben abordarse durante la selección de los equipos y la ingeniería del sistema, en lugar de dejarlos para la fase de puesta en servicio. Una arquitectura de comunicación bien diseñada ayuda al sistema de almacenamiento a coordinar sus dispositivos internos, responder a las instrucciones operativas externas e integrarse de forma fiable en el sistema eléctrico general.
Preguntas frecuentes
¿Qué protocolos de comunicación se utilizan habitualmente en los sistemas de almacenamiento de energía en baterías?
Entre las tecnologías de comunicación más utilizadas se encuentran CAN, Modbus TCP, Modbus RTU, IEC 60870-5-104 e IEC 61850. RS-485 se utiliza frecuentemente como interfaz de comunicación serie, mientras que las señales DI/DO permiten realizar funciones sencillas de supervisión de estados y control. MQTT también puede utilizarse para la monitorización remota y el intercambio de datos basado en IoT.
La combinación concreta depende de la arquitectura del BESS y de los requisitos del proyecto.
La combinación concreta depende de la arquitectura del BESS y de los requisitos del proyecto.
¿Cuál es la diferencia entre Modbus TCP y Modbus RTU en un BESS?
Modbus TCP utiliza Ethernet y TCP/IP para la comunicación, mientras que Modbus RTU utiliza comunicación serie, habitualmente a través de RS-485.
Modbus TCP se utiliza con frecuencia para la comunicación entre el EMS y dispositivos con conexión Ethernet, como las unidades PCS. Modbus RTU se utiliza habitualmente para medidores de energía y otros dispositivos de campo con interfaces serie.
Ambos pueden intercambiar mediciones, estados operativos y órdenes de control compatibles, siempre que los dispositivos tengan definiciones de datos compatibles.
Modbus TCP se utiliza con frecuencia para la comunicación entre el EMS y dispositivos con conexión Ethernet, como las unidades PCS. Modbus RTU se utiliza habitualmente para medidores de energía y otros dispositivos de campo con interfaces serie.
Ambos pueden intercambiar mediciones, estados operativos y órdenes de control compatibles, siempre que los dispositivos tengan definiciones de datos compatibles.
¿Cuál es la diferencia entre IEC 104 e IEC 61850?
IEC 60870-5-104 es un protocolo de telecontrol utilizado habitualmente para la comunicación entre centros de control y equipos de sistemas eléctricos.
IEC 61850 es una norma más amplia de automatización de compañías eléctricas que define modelos de datos y servicios de comunicación. Sus mecanismos MMS, GOOSE y SV admiten distintas aplicaciones, como el intercambio de datos de supervisión, la comunicación basada en eventos y la transmisión de mediciones muestreadas.
La norma adecuada depende de los requisitos de conexión a la red y de comunicación de la subestación.
IEC 61850 es una norma más amplia de automatización de compañías eléctricas que define modelos de datos y servicios de comunicación. Sus mecanismos MMS, GOOSE y SV admiten distintas aplicaciones, como el intercambio de datos de supervisión, la comunicación basada en eventos y la transmisión de mediciones muestreadas.
La norma adecuada depende de los requisitos de conexión a la red y de comunicación de la subestación.
¿Puede un BESS utilizar varios protocolos de comunicación al mismo tiempo?
Sí. Un BESS suele utilizar varias tecnologías de comunicación porque los distintos dispositivos tienen diferentes requisitos de interfaz.
Por ejemplo, los controladores de batería pueden utilizar CAN, el PCS puede comunicarse con el EMS mediante Modbus TCP y el EMS puede intercambiar información con un centro de despacho de la red eléctrica mediante IEC 104.
El EMS o una pasarela de comunicación coordina el intercambio de datos y la asignación de protocolos entre estos sistemas.
¿Es RS-485 un protocolo de comunicación?
No. RS-485 es una norma de interfaz eléctrica que define las características eléctricas de la comunicación serie.
Se utiliza habitualmente como interfaz física para protocolos como Modbus RTU. La interfaz define cómo se transmiten las señales eléctricamente, mientras que el protocolo de comunicación define cómo se estructuran e intercambian los datos.
¿Todos los proyectos BESS necesitan IEC 61850?
No. IEC 61850 solo es necesario cuando lo especifica el proyecto o cuando se requiere para la integración con sistemas de automatización eléctrica compatibles, como las subestaciones digitales.
Muchos proyectos BESS utilizan IEC 104 u otras interfaces para la comunicación externa. El protocolo requerido debe confirmarse con el operador de la red eléctrica y el sistema receptor durante la fase de diseño de ingeniería.
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