Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) se están convirtiendo cada vez más en una parte importante de los sistemas eléctricos modernos. A medida que más y más proyectos de energía solar y eólica se conectan a la red, la tecnología de almacenamiento de energía ayuda a equilibrar la generación de energía y la demanda de electricidad. En muchos proyectos de almacenamiento de energía, los transformadores son un componente clave de los sistemas eléctricos porque conectan sistemas de baterías, equipos de conversión de energía y redes eléctricas de media tensión.
A diferencia de los proyectos tradicionales de distribución de energía, la aplicación de sistemas de almacenamiento de energía tiene requisitos especiales para la selección de transformadores.TransformadoresNecesita trabajar con sistemas de almacenamiento de energía de batería (BESS), sistemas de conversión de energía (PCS),aparamentay dispositivos de protección. Elegir el transformador adecuado al inicio del proyecto ayudará a reducir las pérdidas y evitar problemas durante el funcionamiento-a largo plazo.
¿Cuál es el papel de los transformadores en los sistemas de almacenamiento de energía?
En un sistema típico de almacenamiento de energía de batería, la batería almacena energía eléctrica en forma de corriente continua (CC). Al transmitir energía eléctrica a la red eléctrica, PCS convierte la corriente continua en electricidad CA (CA); durante el proceso de carga, el proceso es el contrario.
Los transformadores del sistema de almacenamiento de energía generalmente se instalan entre el PCS y la aparamenta de media tensión. Su función principal es aumentar la salida de corriente alterna de bajo-voltaje del PCS al nivel de voltaje requerido por la red eléctrica.
Por ejemplo, el voltaje de funcionamiento del PCS puede ser 400 V, 690 V u otros niveles de bajo voltaje, mientras que los requisitos de conexión a la red pueden ser 10 kV, 20 kV, 22 kV o 35 kV. El transformador proporciona la conversión de voltaje necesaria y el aislamiento eléctrico entre los dos lados.
Puntos clave en la selección de transformadores para sistemas de almacenamiento de energía.
Capacidad nominal
La capacidad del transformador debe coincidir con la capacidad de salida del PCS y los requisitos operativos del sistema de almacenamiento de energía. El cálculo debe considerar la potencia continua, el ciclo de carga y descarga, los requisitos de sobrecarga y los posibles requisitos de expansión futuros.
Los transformadores con una capacidad demasiado pequeña pueden tener el problema de un aumento excesivo de temperatura, mientras que los transformadores con una capacidad demasiado grande aumentarán la inversión inicial y pueden conducir a una baja eficiencia operativa en condiciones de carga ligera.
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Grupo de voltaje y cableado.
Los voltajes primario y secundario deben seleccionarse de acuerdo con los requisitos del PCS y de la red eléctrica. El grupo de cableado (método de conexión) del transformador también es muy importante, porque afectará la conexión a tierra, la relación de fases y el rendimiento armónico del sistema.
Para proyectos-de almacenamiento de energía en baterías a gran escala, los transformadores generalmente se diseñan especialmente de acuerdo con la configuración PCS real, en lugar de utilizar directamente las especificaciones estándar de los transformadores de distribución.
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Enfriamiento y temperatura
Es posible que los transformadores en los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) deban operar bajo ciclos frecuentes de carga y descarga. En comparación con las aplicaciones tradicionales de distribución de energía, esto producirá características de carga diferentes.
El entorno de instalación también es fundamental. Los proyectos de almacenamiento de energía al aire libre pueden enfrentar altas temperaturas, polvo, humedad o ambientes corrosivos. Por lo tanto, el método de enfriamiento y el diseño de la carcasa del transformador deben seleccionarse de acuerdo con las condiciones ambientales locales.
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Armónicos y calidad de energía.
El equipo convertidor de almacenamiento de energía (PCS) utiliza componentes electrónicos de potencia, por lo que la corriente armónica es un factor que debe tenerse en cuenta. El diseño del transformador debe considerar plenamente las características del PCS.
En algunos proyectos, es posible que los ingenieros deban prestar especial atención a las pérdidas parásitas, el aumento de temperatura, la impedancia y la generación de calor causadas por armónicos. Estos factores deben confirmarse antes de finalizar el diseño del transformador.
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¿Transformador de tipo-inmerso en aceite o seco-?
Tanto los transformadores-inmersos en aceite como los secos se pueden utilizar en proyectos de almacenamiento de energía.
Los transformadores secos suelen ser adecuados para ambientes interiores o lugares con altos requisitos de seguridad contra incendios y bajo mantenimiento. No utilizan aceite aislante y pueden instalarse junto a equipos eléctricos si el diseño del proyecto lo permite.
Los transformadores-inmersos en aceite se utilizan ampliamente en proyectos de almacenamiento de energía al aire libre, especialmente en escenarios de gran-capacidad. Suelen tener un buen rendimiento de refrigeración y pueden configurarse según diferentes requisitos de voltaje y capacidad.
La elección final depende de la capacidad, el lugar de instalación, los requisitos de protección contra incendios, los estándares del proyecto y las regulaciones locales.
Por qué el diseño de transformadores es esencial para proyectos de almacenamiento de energía
Los ingenieros del proyecto y los compradores también deben verificar la relación de voltaje, la impedancia, el método de enfriamiento, el nivel de aislamiento, el aumento de temperatura, los requisitos de pérdida, las condiciones de operación armónicas, la cooperación en protección y los estándares aplicables.
Para proyectos internacionales de almacenamiento de energía, es necesario confirmar si cumplen con IEC u otras normas relevantes antes de la producción.
Resumen y consideración
Con el desarrollo continuo de la industria del almacenamiento de energía, los transformadores seguirán siendo un vínculo de conexión importante entre el sistema de baterías y la red eléctrica. Los transformadores de almacenamiento de energía adecuados deben seleccionarse exhaustivamente en combinación con los PCS, los equipos de distribución y los requisitos de conexión a la red-y no deben considerarse componentes aislados.
Para los desarrolladores de proyectos de almacenamiento de energía y las partes EPC (diseño, adquisición, construcción), para los contratistas, proporcionar información técnica detallada durante la fase de cotización ayuda a seleccionar los transformadores con mayor precisión. Al formular planes de transformadores para proyectos específicos, información como el nivel de voltaje, la capacidad nominal, los parámetros PCS, las condiciones de instalación y las normas aplicables son particularmente importantes.
