¿Qué tipo de chispas volarán cuando la energía solar fotovoltaica (PV) se encuentre con el sistema de almacenamiento de energía (ESS) y luego se conecte con la carga de vehículos eléctricos (EV)?

El sistema integrado de PV+ESS+EV Charging se está convirtiendo en una "super solución" para aliviar la presión de la red y mejorar la eficiencia energética. El sistema integrado de PV+ESS+EV Charging consiste en un pequeño sistema de microred que incluye fuentes de energía solar fotovoltaica distribuidas, ESS, dispositivos de control de carga y descarga, y instalaciones de distribución. Integra orgánicamente los tres principales módulos técnicos: generación de energía solar fotovoltaica, almacenamiento de energía y carga inteligente. Este artículo realizará un análisis en profundidad de los tres componentes clave de este sistema, revelando cómo operan en armonía, al igual que engranajes perfectamente acoplados, para construir un futuro energético limpio, eficiente e inteligente.

Función principal: A través de los materiales semiconductores en los paneles fotovoltaicos, la energía solar se convierte de manera eficiente en electricidad limpia, sentando la base energética para todo el sistema.

Análisis técnico: Los sistemas fotovoltaicos se pueden dividir en tipos conectados a la red e independientes. El sistema conectado a la red está compuesto principalmente por componentes clave como paneles fotovoltaicos, estructuras de soporte, cables e inversores conectados a la red. Su característica definitoria es que la electricidad generada se alimenta directamente a la red eléctrica pública. En contraste, el sistema fuera de la red incorpora paquetes de baterías y controladores de carga y descarga además de los componentes del sistema conectado a la red, lo que permite el almacenamiento y la utilización autónoma de electricidad.

La diferencia fundamental entre los dos sistemas radica en la presencia o ausencia de un dispositivo de almacenamiento de energía. A lo largo del proceso de conversión de energía, el módulo fotovoltaico primero transforma la energía solar en corriente continua (CC), que luego es convertida por el inversor en corriente alterna (CA) que cumple con los estándares de la red. Este mecanismo de conversión de energía constituye el principio básico de la tecnología de generación de energía fotovoltaica.

Rol principal: La función principal del ESS es permitir la transferencia temporal y espacial de energía eléctrica, resolviendo de manera efectiva la descoordinación entre la generación y el consumo de energía.

Análisis técnico: El principio de funcionamiento del ESS se puede comparar vívidamente con el de un "banco de energía gigante", que almacena la electricidad excedente generada por la generación de energía fotovoltaica a través de un paquete de baterías y la libera durante los períodos de máxima demanda eléctrica. Cuando la generación de energía fotovoltaica excede las necesidades inmediatas, el ESS entra en modo de carga. Por el contrario, cuando la demanda de electricidad aumenta o la generación de energía fotovoltaica es insuficiente, cambia al modo de descarga, convirtiendo la energía almacenada de nuevo en salida eléctrica. Este modo de operación de "bajo almacenamiento, alta liberación" no solo logra el recorte de carga máxima y el llenado de valles, sino que también permite beneficiarse de las diferencias de precios eléctricos entre picos y valles a través de la participación en transacciones del mercado eléctrico. Además, mitiga las contradicciones de oferta y demanda del lado del usuario, reduce la inversión en equipos de generación de energía, aumenta las tasas de utilización de equipos eléctricos y minimiza las pérdidas en las líneas.

Rol principal:

Como el enlace terminal en la solución integrada de almacenamiento y carga fotovoltaica, el papel central del sistema de carga es lograr una distribución eficiente y una programación inteligente de la energía eléctrica.

Análisis técnico:

La central eléctrica fotovoltaica opera principalmente bajo el principio del sistema de generación de energía fotovoltaica conectada a la red. La energía eléctrica convertida de la energía solar por los módulos fotovoltaicos no solo se transfiere a la batería para su almacenamiento a través del controlador de carga fotovoltaico, sino que también se transmite a la red a través del inversor conectado a la red. De esta manera, parte de la energía eléctrica se utiliza para cargar vehículos eléctricos, mientras que la otra parte se invierte y se alimenta a la red. Además, las centrales eléctricas fotovoltaicas también pueden servir como fuentes de energía de respaldo para las áreas de servicio de las autopistas.

Cuando la unidad de monitoreo en el sistema detecta una falla en la red y un corte de energía, puede desconectar rápidamente el sistema de la red eléctrica y activar inmediatamente el inversor para el suministro de energía fuera de la red. Cuando la red se recupera de la falla, el sistema puede cambiar al estado de trabajo normal.

Cinco Circuitos de Energía

Explicación detallada de los cinco circuitos principales

Circuito 1

Para realizar el papel del almacenamiento de energía para la generación de energía fotovoltaica: La corriente continua convertida de la energía solar se almacena en el paquete de baterías a través del controlador inteligente.

Circuito 2

Para lograr la función de conexión a la red del inversor del paquete de baterías en el ESS: La energía eléctrica almacenada en el paquete de baterías en el ESS se convierte en CA mediante un inversor y luego se alimenta a la red eléctrica.

Circuito 3

Este circuito logra la generación de energía conectada a la red del sistema fotovoltaico. La energía DC generada por el módulo PV se invierte y luego se alimenta a la red. Si hay un excedente de energía PV, se puede vender a la red a través de este circuito para generar beneficios económicos. Tenga en cuenta que los inversores en los Circuitos 2 y 3 son compartidos, por lo que estos dos circuitos no pueden operar simultáneamente.

Circuito 4

Realiza la alimentación de energía del ESS: la energía almacenada se inyecta a la red a través de una conversión de dos etapas (DC/DC y DC/AC), sirviendo como un circuito de suministro de energía de respaldo cuando el inversor principal está ocupado. Cuando se activa el Circuito 3, la energía almacenada en el paquete de baterías puede ser inyectada a la red a través del Circuito 4.

Circuito 5

Este circuito habilita la función de carga de la red. Cuando el precio de la electricidad de la red es más bajo que el precio promedio de la electricidad de la red, el ESS puede extraer electricidad de la red a través del Circuito 5 para cargarse a sí mismo, aprovechando la diferencia de precio.

Con los avances tecnológicos y las políticas de apoyo, el modelo PV-ESS-Carga está destinado a convertirse en una parte integral del nuevo sistema energético, proporcionando un sólido apoyo para la realización de los objetivos de neutralidad de carbono. Anticipemos con entusiasmo que esta solución de energía verde brille con más intensidad en el futuro.