Introducción a los sistemas solares y de baterías y sus cuatro escenarios de aplicación
2024-10-16
El sistema solar y de baterías se refiere a un sistema que almacena la energía de CC convertida por paneles solares fotovoltaicos en un paquete de baterías y luego convierte la energía de CC en energía de CA a través de un inversor. Es una tecnología de almacenamiento de energía eficiente que puede mejorar la eficiencia de la utilización de la energía solar y lograr un uso sostenible de la energía solar.
Este artículo presenta en detalle el conocimiento del sistema solar y de baterías y sus cuatro escenarios de aplicación diferentes.
Componentes del sistema solar y de baterías
(1). Paneles fotovoltaicos
El núcleo del sistema solar y de baterías es el panel fotovoltaico, que puede convertir la energía solar en corriente continua. Existen muchos tipos de paneles fotovoltaicos, incluidos los de silicio monocristalino, silicio policristalino, silicio amorfo y paneles fotovoltaicos flexibles. Entre ellos, los paneles fotovoltaicos de silicio monocristalino tienen la mayor eficiencia de conversión.
(2). Paquete de baterías de almacenamiento de energía
Las baterías de almacenamiento de energía son dispositivos para almacenar energía eléctrica, que incluyen principalmente baterías de plomo-ácido, baterías de iones de litio, baterías de flujo y otros tipos. En la actualidad, las baterías de fosfato de hierro y litio son el tipo de batería más utilizado en los sistemas de almacenamiento de energía solar y de baterías. Sus ventajas son la alta densidad energética, la larga vida útil y la alta eficiencia de carga y descarga.
(3). Inversor
El inversor es un dispositivo clave para convertir la corriente continua en corriente alterna en sistemas de almacenamiento de energía solar y de baterías. Puede convertir la corriente continua en corriente alterna y suministrar energía a electrodomésticos. Existen muchos tipos de inversores, incluidos los inversores fuera de la red, los inversores conectados a la red y los inversores híbridos.
(4). Sistema de monitoreo
El sistema solar y de baterías también requiere un sistema de monitoreo que pueda monitorear el estado de funcionamiento de los paneles fotovoltaicos, paquetes de baterías de almacenamiento de energía, inversores y otros equipos en tiempo real, detectar problemas a tiempo y abordarlos para garantizar el funcionamiento confiable del sistema.
En general, el sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica puede mejorar la eficiencia de utilización de la energía solar, reducir el consumo de energía y lograr un uso sostenible de energía limpia.
¿Qué son los sistemas de almacenamiento de energía solar y de baterías?
Los sistemas solares y de baterías son sistemas que utilizan energía solar para almacenar y generar electricidad. En términos simples, los sistemas solares y de baterías constan de dos dispositivos principales: equipos fotovoltaicos y equipos de almacenamiento de energía.
El equipo fotovoltaico absorbe la energía solar y la convierte en energía eléctrica, y el equipo de almacenamiento de energía almacena la energía eléctrica generada por el equipo fotovoltaico. Cuando el sistema fotovoltaico tiene escasez de energía, el sistema de almacenamiento de energía convierte la energía eléctrica almacenada en la red eléctrica de CA necesaria.
Beneficios de los sistemas solares y de baterías:
Son muchos los beneficios de la energía fotovoltaica más el almacenamiento.
En primer lugar, puede garantizar un suministro de energía más estable y confiable.
El dispositivo de almacenamiento de energía es como una gran batería que almacena el exceso de energía solar. Cuando no hay suficiente luz solar o hay una gran demanda de electricidad, puede proporcionar electricidad para garantizar un suministro continuo de energía.
En segundo lugar, los sistemas solares y de baterías también pueden hacer que la generación de energía solar sea más económica.
Al optimizar el funcionamiento, se puede generar y utilizar más electricidad de forma autónoma, lo que reduce el coste de compra de electricidad. Además, los equipos de almacenamiento de energía también pueden participar en el mercado de servicios auxiliares de energía para aportar beneficios adicionales. La aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía hace que la generación de energía solar sea más flexible y satisfaga diversas necesidades de electricidad. Al mismo tiempo, también puede lograr la complementariedad de múltiples fuentes de energía y la coordinación de la oferta y la demanda junto con las centrales eléctricas virtuales.
A diferencia de la generación de energía puramente conectada a la red, los sistemas solares y de baterías requieren la adición de baterías de almacenamiento de energía y dispositivos de carga y descarga de baterías. Aunque el costo inicial aumentará hasta cierto punto, el ámbito de aplicación es mucho más amplio.
A continuación, presentamos los siguientes cuatro escenarios de aplicación de sistemas solares y de baterías según diferentes aplicaciones: escenario de aplicación de almacenamiento de energía fotovoltaica fuera de la red, escenario de aplicación de almacenamiento de energía fotovoltaica fuera de la red, escenario de aplicación de almacenamiento de energía fotovoltaica conectada a la red y escenario de aplicación del sistema de almacenamiento de energía de microrred.
01.Escenarios de aplicación de sistemas de almacenamiento de energía solar y de baterías fuera de la red.
El sistema de generación de energía mediante almacenamiento de energía fotovoltaica fuera de la red eléctrica puede funcionar de forma independiente sin depender de la red eléctrica. Se utiliza ampliamente en zonas montañosas remotas, zonas sin electricidad, islas, estaciones base de comunicaciones y farolas. El sistema consta de un conjunto fotovoltaico, un inversor fotovoltaico, un paquete de baterías y cargas eléctricas. El conjunto fotovoltaico convierte la energía solar en energía eléctrica cuando hay luz, suministra energía a la carga a través del inversor y carga el paquete de baterías al mismo tiempo; cuando no hay luz, la batería suministra energía a la carga de CA a través del inversor.
Los sistemas de generación de energía fotovoltaica fuera de la red están diseñados especialmente para su uso en áreas sin redes eléctricas o áreas con cortes de energía frecuentes, como islas y barcos. Los sistemas fuera de la red no dependen de grandes redes eléctricas, sino que se basan en el modo de funcionamiento de "almacenamiento mientras se usa" o "almacenamiento primero y uso después", que es una "mano amiga en caso de necesidad". Para las familias en áreas sin redes eléctricas o áreas con cortes de energía frecuentes, los sistemas fuera de la red son muy prácticos.
02. Escenarios de aplicación de sistemas híbridos de energía solar y de baterías
Los sistemas de almacenamiento de energía híbridos solares y de baterías se utilizan ampliamente en aplicaciones como cortes de energía frecuentes o autoconsumo fotovoltaico sin energía excedente para la red, precios elevados de electricidad para autoconsumo y precios pico de electricidad que son mucho más caros que los precios valle de electricidad.
El sistema híbrido solar y de batería consta de un conjunto fotovoltaico compuesto por módulos de células solares, una máquina integrada conectada a la red solar y fuera de la red, un paquete de baterías y una carga. El conjunto fotovoltaico convierte la energía solar en energía eléctrica cuando hay luz solar y suministra energía a la carga a través de la máquina integrada con inversor de control solar, mientras carga el paquete de baterías; cuando no hay luz solar, la batería suministra energía a la máquina integrada con inversor de control solar y luego suministra energía a la carga de CA.
En comparación con el sistema de generación de energía solar y de baterías conectado a la red, el sistema de energía solar y de baterías fuera de la red agrega un controlador de carga y descarga y una batería, y el costo del sistema aumenta en aproximadamente un 30%-50%, pero el rango de aplicación es más amplio. En primer lugar, se puede configurar para que emita a la potencia nominal cuando el precio de la electricidad está en su punto máximo, lo que reduce los gastos de electricidad; en segundo lugar, se puede cargar durante el período valle de los precios de la electricidad y descargar durante el período pico, lo que genera dinero al usar la diferencia de precio pico-valle; en tercer lugar, cuando la red eléctrica está fuera de servicio, el sistema fotovoltaico continúa funcionando como una fuente de energía de respaldo, el inversor se puede cambiar al modo de trabajo fuera de la red y la energía fotovoltaica y las baterías pueden alimentar la carga a través del inversor. Este escenario se usa ampliamente en la actualidad en países desarrollados en el extranjero.
03 .Escenarios de aplicación de sistemas solares y de baterías conectados a la red
Los sistemas de generación de energía fotovoltaica con almacenamiento de energía conectados a la red generalmente funcionan en un modo de acoplamiento de CA de almacenamiento de energía + fotovoltaica. El sistema puede almacenar el exceso de generación de energía y aumentar la proporción de autogeneración y autoconsumo. La energía fotovoltaica se utiliza en el almacenamiento de distribución fotovoltaica terrestre, el almacenamiento de energía fotovoltaica industrial y comercial y otros escenarios. El sistema consta de un conjunto fotovoltaico compuesto por módulos de células solares, un inversor conectado a la red, un paquete de baterías, un controlador de carga y descarga PCS y cargas de energía. Cuando la energía solar es menor que la energía de carga, el sistema se alimenta con energía solar y la red juntas. Cuando la energía solar es mayor que la energía de carga, parte de la energía solar se utiliza para alimentar la carga y parte se almacena a través del controlador. Al mismo tiempo, el sistema de almacenamiento de energía también se puede utilizar para el arbitraje de pico-valle, la gestión de la demanda y otros escenarios para aumentar el modelo de ganancias del sistema.
Como escenario emergente de aplicación de energía limpia, el sistema de almacenamiento de energía conectado a la red fotovoltaica ha atraído mucha atención en el nuevo mercado energético. El sistema combina generación de energía fotovoltaica, dispositivos de almacenamiento de energía y red eléctrica de CA para lograr un uso eficiente de la energía limpia. Hay varias ventajas importantes: 1. Mejorar la tasa de utilización de la generación de energía fotovoltaica La generación de energía fotovoltaica se ve muy afectada por las condiciones climáticas y geográficas, y es propensa a fluctuaciones en la generación de energía. A través del dispositivo de almacenamiento de energía, la potencia de salida de la generación de energía fotovoltaica se puede suavizar para reducir el impacto de las fluctuaciones de la generación de energía en la red eléctrica. Al mismo tiempo, el dispositivo de almacenamiento de energía puede proporcionar energía a la red eléctrica en condiciones de poca luz para mejorar la tasa de utilización de la generación de energía fotovoltaica. 2. Mejorar la estabilidad de la red eléctrica El sistema de almacenamiento de energía conectado a la red fotovoltaica puede realizar un seguimiento y una regulación en tiempo real de la red eléctrica y mejorar la estabilidad de funcionamiento de la red eléctrica. Cuando la red eléctrica fluctúa, el dispositivo de almacenamiento de energía puede responder rápidamente, proporcionar o absorber el exceso de energía y garantizar el buen funcionamiento de la red eléctrica. 3. Fomentar el consumo de nuevas energías Con el rápido desarrollo de nuevas energías como la fotovoltaica y la eólica, el problema del consumo se ha vuelto cada vez más importante. El sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica conectado a la red puede mejorar la capacidad de acceso y el nivel de consumo de nuevas energías y aliviar la presión de carga máxima de la red eléctrica. A través de la programación de dispositivos de almacenamiento de energía, se puede lograr la producción fluida de nuevas energías.
04 .Escenarios de aplicación de sistemas de baterías y energía solar en microrredes
Como dispositivo de almacenamiento de energía importante, los sistemas de baterías y energía solar de microrredes desempeñan un papel cada vez más importante en el desarrollo de nuevos sistemas de energía y electricidad en mi país. Con el avance de la ciencia y la tecnología y la popularización de las energías renovables, los escenarios de aplicación de los sistemas de almacenamiento de energía de microrredes se están expandiendo constantemente, incluyendo principalmente los dos aspectos siguientes:
1). Sistema de generación distribuida y almacenamiento de energía:
La generación distribuida se refiere al establecimiento de equipos de generación de energía a pequeña escala cerca del lado del usuario, como energía solar fotovoltaica, energía eólica, etc., y al almacenamiento del exceso de generación de energía a través del sistema de almacenamiento de energía para proporcionar electricidad durante el consumo máximo de energía o cuando falla la red eléctrica.
2). Suministro de energía de respaldo para microrredes:
En áreas remotas, islas y otros lugares donde el acceso a la red es difícil, los sistemas de almacenamiento de energía de microrredes se pueden utilizar como fuente de energía de respaldo para proporcionar un suministro de energía estable al área local.
Las microrredes pueden aprovechar de manera completa y eficaz el potencial de la energía limpia distribuida mediante la complementación de múltiples energías, reducir factores desfavorables como la pequeña capacidad, la generación de energía inestable y la baja confiabilidad del suministro de energía independiente, garantizar el funcionamiento seguro de la red eléctrica y son un complemento beneficioso para las grandes redes eléctricas. Los escenarios de aplicación de las microrredes son más flexibles, con escalas que van desde varios kilovatios hasta decenas de megavatios, y una gama más amplia de aplicaciones.
Los escenarios de aplicación de los sistemas solares y de baterías son amplios y diversos, y abarcan formas fuera de la red, conectadas a la red y de microrredes. En aplicaciones prácticas, cada escenario tiene sus propias ventajas y características, proporcionando a los usuarios energía limpia estable y eficiente. Con el continuo desarrollo y reducción de costos de la tecnología fotovoltaica, el almacenamiento de energía fotovoltaica desempeñará un papel cada vez más importante en el futuro sistema energético. Al mismo tiempo, la promoción y aplicación de diversos escenarios también ayudará al rápido desarrollo de la nueva industria energética mundial y contribuirá a la realización de la transformación energética y el desarrollo verde y con bajas emisiones de carbono.
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