Almacenamiento en baterías conectado en AC

¿Quieres añadir almacenamiento en baterías a tu planta fotovoltaica? Diseña tu planta híbrida PV + BESS AC en RatedPower.

Introducción

Ahora en RatedPower puedes diseñar un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) conectado al lado AC de tu planta fotovoltaica. Mediante la definición de un área disponible para un sistema de almacenamiento en tu emplazamiento, así como de los parámetros eléctricos del sistema, obtendrás la ingeniería básica de tu sistema y un reporte de diseño del BESS.

Definición del área para baterías en el KML

El primer paso, imprescindible para poder incluir un BESS en el diseño de la planta, es definir un polígono de baterías (BA) y una marca de posición MV dentro de ese polígono. 

El tamaño del área definida por el usuario determinará el espacio disponible para instalar el sistema de almacenamiento. El punto MV será el punto de interconexión entre el área de baterías y la subestación. 

Algunos requisitos deben considerarse para que RatedPower pueda reconocer ese área como el área de baterías: 

• El polígono que define el área de las baterías debe llamarse BA.
• La marca de posición MV es obligatoria, y se ubica dentro del BA.
• El polígono de la batería no puede colocarse dentro de ningún polígono AA.
• El polígono de la batería tiene que estar situado fuera del polígono ST. 
• Un área restringida (RA) no puede colocarse dentro del BA.
  
  

¿Cómo definir la unidad minima del BESS? 

Una vez se importa el KML del emplazamiento a RatedPower, con el BA definido para el sistema de almacenamiento, se habilita la pestaña "BESS" en el proceso de diseño. Es aquí desde donde diseñaremos el sistema.

En primer lugar, dentro de esta pestaña, se definen los parámetros eléctricos de la unidad. Por unidad mínima o bloque del BESS se entiende al conjuto de un PCS y los contenedores conectados al mismo. 

 

• Sistema de conversión de potencia (PCS): En esta primera sección dentro de la pestaña BESS, se selecciona el tipo de inversor y el número de inversores por PCS, estableciendo así la potencia del PCS o unidad mínima del sistema. 
  
   

En este ejemplo, el inversor elegido tiene una potencia de 1000 kVA, y el número de invesores por PCS es 2. De esta forma, la potencia del PCS es de 2000 kW. 

• Contenedor de baterías: en RatedPower, suponemos que la solución de almacenamiento es modular. Como usuario, fijarás la capacidad de un contenedor de baterías. De forma alternativa puedes fijar la capacidad de un solo rack de baterías y el número de racks a incluir por contenedor.

RatedPower instalará la cantidad de contenedores necesarios según los requisitos del sistema.

¿Cómo alcanzar tus requisitos de potencia y capacidad? 

Una vez definido la potencia del PCS y la capacidad de un contenedor, el siguiente paso será definir los requisitos del BESS. En esta sección, se establecen tanto los requisitos de potencia como las horas de suministro del sistema de baterías. 

Primero, se elige entre capacidad máxima o capacidad específica.

• Capacidad máxima: seleccionando esta opción, se instalará la máxima potencia posible en el área definida para baterías. 
  
  
  
  
• Capacidad específica: para dimensionar el sistema de baterías de acuerdo a una potencia específica, seleccionas el número de PCS a instalar. La potencia del sistema será múltiplo de la del PCS.
  
  

Ahora tienes que definir el tiempo de suministro.

El tiempo de suministro se calcula como capacidad (MWh) dividido por potencia nominal (MW). Si tomamos como ejemplo un PCS de 2000 kW y un contenedor de 3000 kWh, el tiempo de suministro (tiempo que tarda un ciclo completo de carga o descarga) será de 1,5 horas. Si al mismo PCS conectamos dos contenedores de baterías (6000 kWh), tendríamos un sistema con 3 horas de suministro. Y así sucesivamente.

Requisitos del Factor de Potencia del BESS

El sistema de almacenamiento de baterías acopladas en AC puede dimensionarse teniendo en cuenta los requisitos de factor de potencia. Para cumplir los requisitos definidos por el usuario, el sistema calcula el factor de potencia necesario a la salida del inversor de almacenamiento, lo que permite al sistema de baterías compensar la potencia reactiva.

Para activar los requisitos de factor de potencia, ve a la pestaña Punto de Red y seleccione la opción Requisitos de la red. Al establecer el factor de potencia requerido en el punto de medición elegido, RatedPower calcula el factor de potencia resultante en la salida del inversor de almacenamiento.

 

Además, el factor de potencia resultante a la salida del inversor de almacenamiento también se muestra cuando se modifican las estrategias para compensar la potencia reactiva:

• Utilizando solo inversores
  
  
• Utilizando inversores y baterías de condensadores
  
  

Además, los usuarios pueden activar o desactivar las pérdidas del transformador del sistema de conversión de potencia en la pestaña BESS:

Cuando se activa el dimensionamiento mediante requisitos de factor de potencia, la potencia nominal del sistema de conversión de potencia puede calcularse mediante la siguiente ecuación: 

P_PCS  =  S_PCS  x  PF

donde:

• S_PCS es la capacidad del sistema de conversión de potencia, que es la suma de la potencia aparente de los inversores de almacenamiento [VA].

• PF es el factor de potencia resultante a la salida del inversor de almacenamiento.
  
  

 

Dimensiones del sistema de baterías

El Layout del BESS estará orientado de manera que maximice la ocupación del área BA.

En la sección de Layout, se pueden definir las dimensiones tanto de los PCS como de los contenedores. 

Además, se puede definir tanto la distancia entre bloques contiguos como la distancia entre bloques opuestos. Según el estándar NFPA 855, las distancias de seguridad entre contenedores y entre contenedores y PCS son fijas: 0,9144 m (3 pies) y 1,524 m (5 pies), respectivamente. 

Además, el usuario puede modificar la ubicación del BESS personalizando el ángulo de orientación. El ángulo de orientación desempeña un papel importante a la hora de determinar la eficiencia del sistema y la utilización del espacio. 

Los usuarios disponen de tres opciones distintas para establecer la orientación del BESS en función de sus requisitos específicos. 

1. Alineación vertical (90º): Esta opción permite al usuario elegir una orientación vertical del BESS, lo que permite un uso eficiente del espacio vertical.
2. Alineación horizontal (0º): Al seleccionar esta opción, la disposición del BESS se alineará horizontalmente, aprovechando al máximo el espacio en horizontal.
3. Girado (recomendado/introducido por el usuario): Para un enfoque más personalizado, los usuarios tienen la flexibilidad de definir un ángulo de orientación que se alinee con las necesidades específicas de su proyecto o las características del sitio. 
   
   

Resultados

RatedPower proporciona los siguientes resultados y documentos relativos al diseño del BESS.

En la barra superior de la pantalla de resultados, se muestran la capacidad instalada, la potencia nominal y la duración del suministro del sistema completo. 

Como documentación se genera el layout del BESS y un informe de diseño específico del sistema. El resto de documentos de la planta fotovoltaica (SLDs, reportes) incluirán referencias a la presencia del sistema BESS. 

BESS 1.0

Esta es la primera herramienta que se ha desarrollado para el diseño de sistemas de almacenamiento en RatedPower. Queremos seguir añadiendo funcionalidades en este sentido, empezando por ofrecer herramientas de diseño de BESS conectadas al lado DC. Si esto es de tu interés y te apetece colaborar, tus sugerencias son más que bienvenidas.

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Para más información o si quieres darnos feedback, no dude en contactar a support@ratedpower.com