¿Cuál es la diferencia entre un PC y un inversor?

En los sistemas de almacenamiento de energía y energías renovables, el PCS (sistema de conversión de energía) y los inversores son dos dispositivos fundamentales que se mencionan con frecuencia, pero que suelen confundirse. Muchas personas pueden no comprender completamente las diferencias funcionales, los principios de funcionamiento o incluso los escenarios de aplicación de estos dos dispositivos. Si bien el PCS y los inversores comparten estrechas conexiones técnicas, también presentan diferencias fundamentales.

Este artículo, proporcionado por GSL ENERGY, fabricante de baterías de almacenamiento, describe sistemáticamente las similitudes y diferencias entre los PCS y los inversores. Basándose en casos de aplicación reales, explora los principios de conversión de energía, las funciones del sistema, las estructuras topológicas y las recomendaciones de configuración para ayudarle a comprender mejor su función y posicionamiento en los sistemas modernos de almacenamiento de energía, ofreciendo así una guía profesional para la selección y configuración de su sistema.

1. Diferencias fundamentales entre PCS e inversores

1.1 Dirección de conversión de energía y estructura topológica

PCS (Convertidor de Almacenamiento de Energía): Un sistema complejo con flujo de energía bidireccional

Permite la conversión bidireccional y de alta eficiencia entre corriente continua (CC) y corriente alterna (CA).

Admite conmutación de carga/descarga a nivel de milisegundos ( ≤ 200 ms) y conmutación sin interrupciones entre conexión a la red y fuera de ella ( ≤ 100 ms).

Generalmente emplea una topología de conversión de energía multinivel CA/CC + CC/CC, integrada con interfaces BMS y EMS.

Inversor: Un dispositivo de conversión de energía unidireccional

Admite únicamente conversión de CC → CA, y se utiliza principalmente para conectar la generación de energía fotovoltaica a la red.

Topología simple, sin capacidades de control para la carga y descarga de la batería.

1.2 Implementación funcional y roles del sistema

Funciones del PCS:

Permite el control de potencia bidireccional, admite la respuesta de precios y la regulación de frecuencia.

Proporciona soporte de voltaje fuera de la red y protección UPS.

Admite tolerancia a bajo voltaje, despacho de potencia activa y reactiva y optimización de la calidad de la energía (THDi < 3%).

Funcionalidad del inversor:

Conversión de CC a CA de alta eficiencia (>98%).

Proporciona funciones básicas de estabilización y protección de voltaje y frecuencia.

1.3 Escenarios de aplicación

Escenarios de aplicación de PCS:

Microrredes, almacenamiento de energía a escala de red, vehículos eléctricos V2G y almacenamiento de energía comercial e industrial.

Escenarios de aplicación del inversor:

Sistemas fotovoltaicos conectados a la red, suministro de energía fuera de la red y suministro de energía de emergencia UPS.

2. Tecnologías clave para la configuración del sistema de almacenamiento de energía

2.1 Diseño de la arquitectura del sistema

Acoplamiento de CC:

Los sistemas fotovoltaicos y de baterías comparten un bus de CC común, lo que ofrece una alta eficiencia de conversión y es adecuado para nuevos proyectos.

Acoplamiento de CA:

Los inversores fotovoltaicos y los PCS están conectados a buses de CA separados, con módulos independientes, lo que hace que esta configuración sea adecuada para actualizaciones del sistema y aplicaciones de microrredes.

2.2 Selección de equipos clave

Selección de PCS:

Residencial: 5–50 kW

Comercial e industrial: 100–250 kW

Escala de cuadrícula: clase MW

Los sistemas conectados a la red o fuera de ella son adecuados para aplicaciones de alta confiabilidad, como hospitales y centros de datos.

Tipos de batería:

Fosfato de hierro y litio (LFP): alta seguridad, larga vida útil y alta profundidad de descarga, adecuado para la mayoría de las aplicaciones.

Baterías de plomo-ácido: bajo costo, vida útil corta, adecuadas para aplicaciones con presupuesto limitado.

Aspectos destacados de la configuración de EMS:

Admite programación de múltiples escalas de tiempo, control de potencia en tiempo real, alertas de seguridad de tres niveles y monitoreo de gemelos digitales.

2.3 Estrategias operativas

Arbitraje de pico-valle:

Cargue durante los períodos de precios bajos de electricidad y descargue durante los períodos de precios altos de electricidad para lograr ahorros de costos.

Coordinación de microrredes:

El PCS responde rápidamente a las fluctuaciones fotovoltaicas, se coordina con el funcionamiento del motor diésel y admite el arranque en negro.

3. Esquema de configuración del escenario de aplicación típico

3.1 Central eléctrica de almacenamiento de energía del lado de la red

PCS: Unidad elevadora integrada de 1,25 MW

Batería: batería LFP, configurada a una velocidad de 2 horas

EMS: Admite programación AGC/AVC

Características: Transformador tipo seco, sistema de extinción de incendios con heptafluoropropano

3.2 Almacenamiento de energía comercial e industrial

PCS: Gabinete refrigerado por líquido de 100-200 kW

Batería: configurada a una tasa de 0,5 C, típica de 400 kWh

EMS: Optimización de la estrategia de precios de la electricidad

Características: Control individual por grupo, sistema de protección contra incendios de tres niveles.

3.3 Microrred de almacenamiento fotovoltaico y diésel

PCS: Unidad híbrida conectada a la red/fuera de la red de 50 kW

Batería: Configurada para 3 días de autosuficiencia

Generador diésel: fuente de energía de respaldo, admite conmutación sin interrupciones

Estrategia: Prioridad solar, relé de batería, respaldo diésel

4. Escenarios de aplicación

El PCS se utiliza en:

Almacenamiento de energía a escala de red

Microrredes

Carga de vehículos eléctricos (con V2G)

Almacenamiento de energía comercial e industrial

Un inversor se utiliza en:

Sistemas de conexión a la red solar

Suministros de energía fuera de la red

Sistemas básicos de respaldo (UPS)

En resumen

PCS es un controlador inteligente, bidireccional y multifuncional en el corazón de los sistemas modernos de almacenamiento de energía.

Un inversor es un convertidor de energía unidireccional más simple, utilizado principalmente para aplicaciones solares o de respaldo.