¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía en baterías de MWh? — Métricas clave de rendimiento para proyectos de almacenamiento de energía comerciales e industriales y a escala de red.

A medida que aumenta la proporción de generación de energía renovable, los usuarios comerciales e industriales, junto con los operadores de la red eléctrica, muestran una creciente demanda de comprensión de la capacidad de almacenamiento de energía y las tecnologías de almacenamiento de larga duración. Al especificar los parámetros de los sistemas de almacenamiento de energía, el MWh (megavatio-hora) se ha convertido en la unidad estándar del sector para medir la capacidad total de producción de energía de dichos sistemas.

Este documento técnico analiza exhaustivamente los principios y el valor de los sistemas de almacenamiento de energía a escala de MWh (BESS de megavatios-hora) desde perspectivas que incluyen la ingeniería, la arquitectura del sistema, los parámetros técnicos, los componentes clave y los escenarios de aplicación de proyectos.

I. ¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía en MWh ?

MWh (megavatio-hora) denota la energía total que un sistema de almacenamiento de energía puede liberar en una hora.

1 MWh = 1000 kWh

1 MWh = 1.000.000 Wh

Cuando un sistema de almacenamiento de energía tiene una capacidad nominal de 2 MWh, significa que puede:

Soportar una carga de 1 MW durante 2 horas

o mantener una carga de 500 kW durante 4 horas

o suministrar a entre 300 y 600 hogares el consumo eléctrico de una hora (dependiendo de la región).

El MWh se utiliza principalmente en proyectos de almacenamiento de energía comercial e industrial (C&I ESS) y de almacenamiento de energía a escala de servicios públicos (Utility ESS), sirviendo como una métrica fundamental en la planificación de sistemas de energía renovable.

II. ¿Por qué se utilizan MWh en lugar de kWh para los sistemas de almacenamiento de energía?

Cuando la capacidad de almacenamiento de energía supera los 500 kWh, la industria adopta por defecto el MWh como unidad de medida por razones que incluyen:

1. Las escalas de proyectos industriales de mayor envergadura facilitan la notación estandarizada.

Por ejemplo:

Almacenamiento de energía comercial e industrial de 1 MWh

almacenamiento de energía en la red a pequeña escala de 5 MWh

estación integrada de carga, almacenamiento y energía fotovoltaica de 20 MWh

Proyecto de gestión de carga de la red de 100 MWh

2. Alineación con la terminología de ingeniería EPC y de servicios públicos

Los contratistas EPC, los integradores de sistemas y los promotores energéticos utilizan de forma uniforme el MWh para las licitaciones, los estudios de viabilidad y los cálculos de inversión.

3. Reflejo preciso del valor del sistema

El valor del almacenamiento de energía abarca no solo la potencia (MW) sino también, de manera crítica, la 'duración' (h), y ambos componentes definen colectivamente el MWh.

III. ¿Cuáles son los módulos centrales que constituyen un sistema de almacenamiento de energía de MWh?

Los sistemas de almacenamiento de energía a escala de MWh constituyen sistemas completos de almacenamiento de energía en baterías (BESS), que normalmente comprenden:

1. Sistema de baterías

Configuraciones convencionales:

(1) Sistemas de almacenamiento de energía en contenedores (20 pies/40 pies)

20 pies: 0,5–1,5 MWh

40 pies: 2–5 MWh

Configuraciones convencionales: Unidades integradas refrigeradas por líquido/aire

(2) Arquitectura de baterías de alto voltaje (HV Rack)

Plataformas de voltaje comunes: 768 V, 1024 V, 1330 V

Tipo de batería:

LFP (Convencional): Todos los productos de GSL ENERGY utilizan baterías LiFePO₄.

Células principales:

280 Ah, 300 Ah, 314 Ah, 320 Ah

2. PCS (Sistema de Conversión de Energía)

Unidad de conversión de potencia bidireccional; entre sus parámetros clave se incluyen:

Potencia: 250 kW / 500 kW / 630 kW / 1250 kW / 1500 kW

Control del factor de potencia

Eficiencia de conversión bidireccional > 97%

PCS determina la 'capacidad de potencia (MW)' del sistema de almacenamiento de energía.

3. Sistema BMS/EMS

BMS (Sistema de gestión de baterías)

Responsabilidades:

Equilibrio celular

Cálculo de SOC/SOH

Control de temperatura

Planificación de sistemas paralelos multiclúster

EMS (Sistema de Gestión de Energía)

Responsabilidades:

Estrategias de precios de hora punta y valle

planificación de la interconexión fotovoltaica

Coordinación del generador diésel

Monitoreo remoto

Regulación de frecuencia/reducción de picos/participación en el mercado eléctrico

4. Sistema de gestión térmica

Los sistemas que superan los 500 kWh suelen emplear:

Refrigeración líquida (principal): Control de diferencial de temperatura ±2°C

Refrigeración por aire (ventaja de costes)

Una gestión térmica eficaz repercute directamente en:

Duración de la batería

eficiencia energética

estabilidad operativa del sistema

La refrigeración líquida se está convirtiendo en la configuración estándar para los sistemas de almacenamiento de energía de MWh.

5. Sistema de protección de seguridad (protección de cinco capas)

Los sistemas de almacenamiento de energía en MWh deben cumplir con los siguientes requisitos:

Protección contra sobretensión/subtensión

Pruebas de aislamiento

Sensores de humo y temperatura

Sistemas de liberación de gas

Sistemas de supresión de incendios en recintos (por ejemplo, soluciones alternativas con aerosol caliente/SF6)

Los proyectos de almacenamiento de energía a gran escala normalmente requieren pruebas UL9540A e IEC62933.

IV. ¿En qué sectores se pueden implementar sistemas de almacenamiento de energía de MWh?

Los cinco escenarios de aplicación de más rápido crecimiento a nivel mundial son:

1. Recorte de picos comerciales e industriales

Sectores adecuados:

Fábricas, complejos comerciales, centros de datos, hoteles y grandes almacenes

El almacenamiento de energía puede reducir:

Cargos por capacidad

Cargos por capacidad

Costos de electricidad en horas pico

2. Almacenamiento de energía en el lado de la carga industrial + operación fotovoltaica sincronizada

Las empresas pueden lograr:

PV → Carga del almacenamiento

Almacenamiento → Reposición durante las horas de menor demanda

Demanda máxima → Descarga de energía almacenada

Formulación de un modelo de sinergia PV-ESS.

3. Microrredes / Sistemas aislados de la red

Adecuado para:

Islas, yacimientos mineros, zonas remotas, campamentos

El almacenamiento de energía proporciona:

Estabilización de voltaje

capacidad de arranque en negro

Funcionamiento híbrido con generadores diésel

Configuración típica:

Integración de tres fuentes: PV + Diésel + BESS

4. Servicios de red

Participación del almacenamiento de energía en los mercados eléctricos:

Regulación de frecuencia (FR)

Regulación máxima

Central eléctrica virtual (VPP)

Arbitraje de picos y valles

Ofrecer modelos de negocio de mayor rentabilidad para los promotores energéticos.

5. Estación de carga para vehículos eléctricos

El almacenamiento a escala de MWh mitiga los impactos en la red eléctrica derivados de las estaciones de carga rápida:

Reduce los cargos por demanda

Admite puntos de carga de 60 a 350 kW

Proporciona una salida instantánea de alta potencia

VII. Conclusión: El almacenamiento de energía en MWh como infraestructura clave para la transición energética

Para usuarios corporativos, compañías eléctricas, contratistas EPC o promotores energéticos por igual, el valor de desplegar sistemas de almacenamiento de energía a escala de MWh se está haciendo cada vez más evidente:

Reducción de los costos de electricidad

Mejorar la autosuficiencia energética

Apoyo a la integración de energías renovables a la red

Proporcionar energía de respaldo

Mejora de la estabilidad de la red

Acelerar la neutralidad de carbono

Con la maduración tecnológica, la disminución de los costos y el aumento de los subsidios nacionales para el almacenamiento de energía, los próximos tres a cinco años presenciarán una fase de crecimiento explosivo para el almacenamiento de energía a escala de MWh.