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Corriente de arranque del transformador: dimensionamiento de sistemas de almacenamiento de energía en batería (BESS) para la formación de red durante la puesta en servicio
La puesta en tensión de un transformador es, ante todo, una cuestión de corriente y control, y no de la autonomía de la batería. Esta guía explica cómo dimensionar el sistema de conexión a la red (PCS), elegir una rampa de tensión, modelar el flujo residual y verificar un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) con capacidad de formación de red antes de la puesta en marcha con arranque autónomo.
Un transformador puede estar sin carga y, aun así, requerir un intenso pico de corriente de magnetización, mientras que el inversor de formación de red, destinado a estimularlo, se ha diseñado deliberadamente para funcionar dentro de unos límites estrechos y seguros para los semiconductores.
Entonces, ¿por qué tantas especificaciones de los sistemas de almacenamiento de energía por baterías (BESS) se expresan en megavatios-hora?
Eso está al revés.
A la hora de alimentar un transformador, la primera batalla en cuanto al dimensionamiento se libra en amperios, voltamperios, saturación de control y milisegundos. La energía de la batería cobra importancia más adelante, cuando el sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS) debe mantener los sistemas auxiliares de la estación, hacer frente a las cargas de los motores, respaldar el proceso de arranque y permanecer disponible para intentos repetidos de restablecimiento del servicio.
Mi opinión sin rodeos es que un sistema de almacenamiento de energía por baterías (BESS) no puede considerarse apto para el arranque autónomo (black-start) simplemente por el hecho de que su inversor cuente con un “modo de formación de red”. A menos que el proveedor pueda demostrar que dispone de versiones con transformador, el comportamiento del limitador de corriente, los controles de rampa de tensión, el control de defensa y una secuencia de puesta en tensión homologada en una simulación de transitorios electromagnéticos, dicha afirmación es mera publicidad, no ingeniería.
Por qué la corriente de arranque del transformador redefine el dimensionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía por baterías (BESS)
La corriente de arranque del transformador se produce cuando, al conectarlo a tensión, el núcleo magnético supera su área de flujo normal y entra en saturación. Problemas relacionados con el ángulo de cierre del interruptor. Los problemas recurrentes relacionados con el flujo son mayores de lo que admiten muchos estudios de viabilidad. La estructura del núcleo, la conexión de los devanados, la resistencia del sistema, la carga del cable y la rigidez del material influyen en el resultado.
Un generador síncrono puede soportar o inyectar varios múltiplos de la corriente nominal durante un periodo limitado. Un inversor de formación de red, por lo general, no puede hacerlo. Los estudios publicados describen una capacidad de sobrecorriente del inversor de aproximadamente 1,5 por unidad durante breves intervalos, mientras que un diseño de arranque en negro de 2024 utilizó un inversor de formación de red de 40 MVA con un límite de corriente de 1,2 por unidad.
Ese espacio cambia lo que sea.
Cuando el inversor alcanza su límite máximo actual, no se convierte en un generador síncrono de menor potencia. El sistema de control cambia de estado. Las referencias de tensión pueden reducirse, las órdenes de corriente pueden recortarse, puede activarse la inmunidad en línea y el bucle externo de formación de red puede desviarse momentáneamente del comportamiento previsto en un estudio RMS sencillo.
El resultado puede ser:
Establecimiento de la tensión de funcionamiento lento o interrumpido
Saturación prolongada del transformador
Contenido web con un alto contenido de armónicos de segundo o tercer orden
Funcionamiento incorrecto del relé diferencial o de sobrecorriente
Ansiedad por el enlace de corriente continua
Control de la oscilación
Una isla con un sistema de arranque autónomo averiado
Un estudio de investigación sobre la puesta en servicio de múltiples transformadores reveló que la conmutación regulada puede requerir una potencia óptima de 56,8 MVA procedente de un recurso con una potencia nominal de tan solo 15 MVA, en un escenario con un problema de flujo residual indeseable. No se trata de un margen de diseño insignificante. Se trata de una arquitectura fallida.
La cruda realidad: los términos «MW» y «MWh» son inadecuados
El dimensionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía en batería (BESS) destinados a la integración en la red eléctrica requiere, como mínimo, cuatro mediciones distintas:
alimentación eléctrica continua de los ordenadores, en MW o MVA
Capacidad de corriente de fase de corta duración del PCS, que consiste en la duración y la recuperación
Alimentación por batería, en MWh, a lo largo de toda la secuencia de restablecimiento
Capacidad de control, incluyendo la puesta en marcha suave, las restricciones existentes y los procedimientos de seguridad a tensión reducida
La placa de características puede llevar a confusión.
Un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) de 20 MW/40 MWh parece considerable. Sin embargo, cabe esperar que su sistema de control de potencia (PCS) solo pueda ofrecer una corriente de 1,2 por unidad, que su limitador actual se averíe ante una demanda de magnetización elevada y que su firmware de formación de red no pueda iniciar una rampa de arranque desde cero voltios en una línea ya conectada. Esa planta podría ser excelente para el arbitraje y la respuesta en frecuencia, pero inútil para la activación deseada del transformador.
Lo actual tiene prioridad.
La duración de la batería sigue siendo importante; sin embargo, la corriente de arranque de magnetización suele durar segundos, en lugar de horas. La mayor demanda de energía proviene de lo que ocurre a su alrededor: sistemas de climatización, sistemas contra incendios, alimentación de control, bombas, transformadores auxiliares, interacciones, pérdidas de precarga, intentos repetidos, pérdidas en estado de reposo y los primeros bloques de lotes vitales.
Por lo tanto, divido el estudio en dos partes:
La envolvente de energización establece los parámetros actuales de PCS, MVA, precio de rampa y control.
El presupuesto para la reconstrucción identifica los MWh de la batería, el estado de carga y la duración máxima de la conexión en serie.
Mezclar ambas cifras en una sola, la “capacidad de BESS requerida”, oculta el verdadero atasco.
¿Qué ocurre realmente durante la puesta en servicio de un transformador?
El flujo del núcleo es aproximadamente proporcional al momento importante de la tensión aplicada. En régimen sinusoidal en estado estacionario, se produce un equilibrio entre los voltios-segundos favorables y los adversos. Durante una magnetización no controlada, el ángulo de tensión inicial y la variación residual atrapada podrían hacer que el flujo inicial se desviara mucho más allá de su valor proporcional normal.
El núcleo se satura.
La inductancia de magnetización desciende entonces drásticamente. La corriente aumenta. Dado que la forma de onda es irregular, la corriente incluye una importante componente de corriente continua desgastada y armónicos marcados.
El cambio recurrente no puede abordarse como un caso de sensibilidad meramente ornamental. Un estudio de red publicado utilizó combinaciones de flujo residual de fase compuestas por 0,8, 0 y −0,8 cada una. En condiciones de conmutación controlada, el primer transformador acabó siendo el punto de congestión de la alimentación; la conmutación precisa de polos independientes en los demás transformadores no produjo prácticamente ningún pico de corriente de arranque, pero el dispositivo de tres polos sí lo hizo.
Y aquí está el problema: rara vez se conoce por completo la variación residual del área.
Un estudio de investigación funcional debe comprobar lo siguiente:
Variación recurrente máxima, tanto positiva como negativa, en cada etapa
Los peores ángulos de cierre del rompedor
Dispersión tras el disparo del interruptor y retardo mecánico
La imprevisibilidad de la curva de saturación de los transformadores
Regularidad mínima y máxima del sistema
Resistencia al bobinado en frío y en caliente
Tensión mínima de corriente continua y estado de carga reducido
Un diseño RMS puede mostrar una tensión aceptable, ya que promedia la corriente asimétrica de la etapa y la saturación magnética que desencadenan el evento real. Para esta tarea, el modelo de decisión principal debe ser una plataforma para técnicos de emergencias médicas, como PSCAD, EMTP o un entorno de simulación a corto plazo validado de forma equivalente.
Cómo dimensionar un sistema de almacenamiento de energía por baterías (BESS) que forma parte de la red para la puesta en servicio de un transformador
Utilizo la siguiente serie porque obliga al equipo de trabajo a detectar las hipótesis poco sólidas desde el principio.
Definir el recorrido real de arranque
No diseñes únicamente el transformador de cabecera.
Documenta todos los equipos que se conectarán sin falta antes de que el sistema BESS aumente la tensión:
transformadores elevadores para ordenadores
Generadores de clave o transformadores de terminal
Cables de media tensión
Transformadores de medida
Transformadores de puesta a tierra
Reactores de derivación
Transformadores complementarios
Filtros armónicos
Lotes de motores fijos y eléctricos
La puesta en marcha suave puede requerir que los interruptores situados a lo largo del recorrido designado estén cerrados antes de que comience la rampa de tensión. Esto significa que se pueden poner en marcha varios transformadores simultáneamente, en lugar de hacerlo de forma secuencial.
Obtener las restricciones de los fabricantes de equipos originales (OEM) aplicables
Solicitud de más de “150% de sobrecarga”.”
La información necesaria es la siguiente:
Fase óptima expresada en amperios RMS
Duración permitida de la sobrecarga
Restricciones relativas a las repeticiones y al enfriamiento
Límite de corriente continua mínima
Reducción de la potencia en función de la temperatura
Prioridad de la corriente reactiva
Restricción de modulación
Diseño del bloque limitador de corriente
Medidas a adoptar en caso de desequilibrio en las secuencias favorables y negativas
Razonamiento sobre la recuperación tras la saturación
Seguridad de formación de red mientras el limitador está activo
Un límite de 1,5 por unidad durante 100 milisegundos no equivale a 1,5 cada uno durante diez segundos. Sin embargo, en los pliegos de condiciones se suelen considerar equivalentes.
Crear diseños de transformadores no lineales
Utiliza, siempre que sea posible, datos de análisis específicos del proyecto:
Contorno de saturación
Tipo principal
Reactancia con núcleo de aire
Pérdidas en vacío
Resistencia de los devanados y reactancia de fuga
Grupo vectorial
Curso de secuencia cero
Supuestos sobre el flujo residual
Representación de la histéresis cuando está disponible
Un bloque genérico de biblioteca de transformadores podría ser aceptable para realizar pruebas. Sin embargo, no es ni mucho menos suficiente para la homologación de seguridad definitiva o de arranque autónomo.
Ejecutar un cálculo repetitivo para determinar el tamaño del PCS
Una fórmula útil para la evaluación inicial es:
[S \geq \frac{\sqrt{3}, V} LL, I \ mensaje EMT, máx. k ; k \ texto; k \text] Donde:
( V _ ) es la tensión entre fases correspondiente
( I _ \ text ) es el valor RMS máximo de la fase derivado del EMT
( k _ \ text ) es el multiplicador de sobrecorriente de corta duración confirmado
(k_ \ message derate) abarca la temperatura, la tensión continua y las condiciones de funcionamiento
( k _ ) representa el problema relacionado con la indisponibilidad o la redundancia de los módulos
Se trata de una fórmula de evaluación, no sustituye a la simulación. Además, no debe utilizar la altura actual instantánea en lugar del valor RMS existente definido por el fabricante original.
A continuación, repite.
Un estudio publicado sobre instalaciones con múltiples transformadores reveló que un inversor de 20 MVA podía soportar una rampa de puesta en marcha suave de tres segundos, mientras que uno de 15 MVA requería unos 8 segundos y uno de 10 MVA, como mínimo, 15 segundos. Al suponer una característica de saturación más pronunciada, los tiempos de rampa necesarios aumentaron a 8, 12 y 22 segundos, respectivamente.
Ese resultado nos enseña una dura lección: El periodo de rampa y el MVA del PCS solo pueden variarse dentro de los límites operativos reales del transformador y del sistema de control.
Calcular la capacidad de la batería de forma individual
Calcular la demanda de potencia para el arranque en frío de la siguiente manera:
[E =. \ \frac{\int P} \ mensaje (t), dt< ]
A continuación, divide por la ventana útil de estado de carga, no por la energía nominal de la batería.
Consta de:
Consumo auxiliar del BESS
Pérdidas en el transformador y en el cable
Toneladas de servicio en estación
Energía de arranque del motor
Plazos de espera para la corrección de errores
Retrasos en la sincronización
Intentos duplicados
Libro mínimo tras la restauración
Resultados sobre la degradación de la batería y los niveles de temperatura
Es posible que la corriente de arranque apenas altere el estado de carga. Sin embargo, un retraso de 45 minutos a la espera de que se incorpore otra central sí que lo hará.
La energización suave frente a las alternativas
La energización suave suele ser la mejor opción para un inversor de formación de red, ya que aprovecha una capacidad con la que ya cuenta el convertidor: la generación controlada de tensión.
Sin embargo, no es magia.
Técnica de energización
Requisito fundamental
Ventaja clave
Una debilidad oculta
Repercusión en el dimensionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS)
Cambios difíciles
El disyuntor se dispara ante una tensión baja
Serie «Easy»
Picos de corriente importantes, restricciones existentes y distorsión de tensión
A menudo requiere disponer de un ordenador de altas prestaciones
Regulación de tensión tripolar
Controlador «point-on-wave» y estimación del flujo residual
Puede reducir la corriente de arranque sin una rampa de tensión lenta
Un cierre inmediato no puede optimizar por sí solo todas las fases
Requiere tener en cuenta la dispersión de los datos y el error de variación
Conmutación de polo independiente
Tres postes que funcionan de forma independiente
Puede acercarse al pico de corriente de arranque mínimo en cada fase
Martillo rompedor especializado, dimensiones y costes de mantenimiento
Podría reducir el sobredimensionamiento del PCS
Resistencia previa a la inserción
Secuencia de desconexión y derivación con interruptor equipado con resistencia
Incluye amortiguación física
Gastos, repercusiones, pérdidas y complejidad cambiante
Reduce lo existente, pero añade equipamiento
Puesta en marcha suave
Rampa de tensión para la formación de la red y proceso de arranque con corte de alimentación
Utiliza el control del convertidor para limitar el flujo en sentido contrario
Problemas relacionados con la activación sincronizada de los dispositivos y la gestión de la tensión
A cambio de un tiempo de aceleración más largo, se obtiene un MVA de PCS más bajo
Puesta en marcha asistida por un limitador de corriente
Limitación rápida y estable de la referencia de corriente del inversor
Protege a los fabricantes de semiconductores ante una demanda imprevista
Puede prolongar la saturación o distorsionar la tensión
Requiere una versión con control completo del fabricante original (OEM)
AEMO ha registrado la «puesta en servicio suave» como una técnica en la que la tensión del sistema se aumenta gradualmente para limitar la corriente de arranque de los transformadores y los armónicos. En su caso de Dalrymple, se logró un arranque autónomo en una zona de distribución local de 33 kV utilizando esa estrategia, aunque posteriormente no se había verificado esa capacidad en una red de mayor envergadura.
El arranque suave reduce el riesgo, pero no lo elimina.
Las rampas largas pueden generar sus propios problemas: sobreflujo del transformador si no se gestiona correctamente el control de voltios por hercio, exposición directa a baja tensión durante un periodo prolongado, activación de los dispositivos de protección, interferencias en los contactores complementarios, inestabilidad en los dispositivos electrónicos de carga y un control inadecuado con herramientas que prevén una respuesta precisa a la tensión nominal.
Lo que realmente revela la prueba de 2023-2024
Dalrymple: las costumbres de la zona, no una promesa en PowerPoint
El proyecto «Dalrymple Energy Storage Space for Commercial Renewable Assimilation», en Australia Meridional, utiliza un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) de 30 MVA/8 MWh, destinado a la estabilización de la red, instalado junto a una línea radial de 132 kV que se encuentra a punto de completarse. Los primeros informes de funcionamiento revelaron que, durante sus primeros seis meses de funcionamiento, redujo las interrupciones locales del suministro de unas ocho horas a 30 minutos.
Más revelador aún es que la AEMO analizó cuatro incidentes ocurridos a partir del 28 de diciembre de 2023, en los que un rayo provocó el disparo de la línea de 132 kV situada aguas arriba. El sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS) mantuvo el funcionamiento en isla con el parque eólico de Wattle Point y las instalaciones regionales, y posteriormente logró la resincronización con la red principal. Asimismo, AEMO constató una buena correspondencia entre las mediciones de campo de alta resolución y su modelo de simulación, aunque reconoció la existencia de discrepancias en los modelos de frecuencia.
Ese último detalle es importante. Los datos reales no coincidían perfectamente con el modelo.
Casi nunca ocurre.
La respuesta adecuada no es abandonar el modelado, sino exigir el reconocimiento del diseño, la divulgación de los parámetros y la especificación de las dimensiones.
NREL: presentación de un equipo de 1 MW/1 MWh
En un estudio realizado en 2024 bajo la dirección del NREL se utilizó un sistema BESS real de 1 MW/1 MWh en la escuela Flatirons, que se adaptó en las pruebas de «hardware-in-the-loop» de potencia para simular una fuente de 500 kW. El experimento evaluó el apoyo a una central hidroeléctrica de flujo libre de 5,5 MVA e incluyó una reserva de carga de 3 MVA.
Cuando el sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) de formación de red se situó cerca de los lotes vitales y se integró con la isla hidroeléctrica, una de las condiciones de funcionamiento diseñadas alcanzó un mínimo de frecuencia de 59,93 Hz con un tiempo de estabilización de cero segundos. La investigación señaló además que el arranque suave con rampa de tensión minimizó la corriente de arranque del transformador y que la sincronización regulada del BESS redujo las perturbaciones en el generador simultáneo.
Esto no significa que todos los sistemas comerciales de almacenamiento de energía en baterías (BESS) puedan cumplir con esta obligación. Lo que sí demuestra es que la idea puede funcionar cuando se ajustan la ubicación, los controles, la secuenciación y los estudios del sistema.
Un inversor de 40 MVA no funciona igual que un generador de 40 MVA
Un estudio de investigación sobre arranque en negro realizado en 2024 comparó un inversor formador de red de 40 MVA, limitado a 1,2 por unidad de corriente, con un generador concurrente de 40 MVA, al tiempo que se simulaban cargas de transformadores y motores. El proceso de arranque modelado consistía en un transformador de media tensión de 40 MVA, un transformador elevador de 80 MVA y un transformador de 280 MVA situado más adelante en la serie.
La amplitud de la corriente de arranque del primer ciclo del inversor de formación de red fue aproximadamente 50% inferior a la del generador; sin embargo, en el caso del inversor se observó una corriente de arranque más prolongada y un comportamiento implacable de la tercera armónica. Los autores concluyeron que era necesario realizar diseños exhaustivos de la magnetización del transformador y aplicar las restricciones existentes para evitar problemas de sobrecorriente y de seguridad en el inversor.
Esta es la conclusión que los equipos de compras suelen pasar por alto: un precio inicial más bajo no implica automáticamente que la puesta en marcha sea menos complicada.
La duración es importante. Los armónicos son importantes. Problemas con el comportamiento del limitador.
La escala a nivel de sistema se está ampliando
La evaluación del sistema energético de Puerto Rico realizada por el NREL en 2024 estimó que, a corto plazo, se necesitarían entre 300 MW y 800 MW de almacenamiento en baterías con capacidades de formación de red, respuesta rápida en frecuencia y control de tensión para minimizar las enormes fluctuaciones de frecuencia y contribuir a la prevención de apagones y a la recuperación de la red.
Esas cifras no constituyen una regla para el dimensionamiento de la corriente de arranque de los transformadores. Revelan por qué la puesta en tensión de los transformadores está pasando de ser un tema propio de los expertos en arranque autónomo a convertirse en un factor clave en la adquisición generalizada de sistemas de almacenamiento de energía por baterías (BESS).
Una matriz práctica para el dimensionamiento de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) destinados a la integración en la red eléctrica
Cuestión de maquetación
Datos mínimos
Resultado de un estudio de investigación
Rechaza el estilo cuando
¿Puede el PCS atraer al transformador?
Curva de saturación, flujo residual, impedancia de la fuente, tiempo de disparo del interruptor
RMS y valor máximo en fase óptima presentes
El limitador sigue funcionando a pleno rendimiento sin que se recupere de forma estable la tensión.
¿Es adecuado el PCS MVA?
Curva de potencia aparente y contorno de sobrecarga verificado por un técnico de emergencias médicas
Se han solicitado bloques PCS y redundancia
Un solo bloque inaccesible provoca un error
¿Es aceptable la rampa de tensión?
Restricciones de flujo, seguridad y herramientas en caso de subtensión en los transformadores
Tiempo mínimo de seguridad en la rampa
La rampa se enfrenta a la defensa o a las herramientas de «ride-through»
¿Es suficiente la energía de la batería?
Cronología completa de la reconstrucción y lotes relacionados
SOC inicial mínimo y MWh
Un solo intento fallido hace que el libro quede descartado
¿Seguirá estando protegida la protección?
Modelos diferenciales, de sobrecorriente, de restricción de armónicos y de transformadores de corriente
Márgenes operativos de los relés
Cualquier tipo de instancia fiable provoca un funcionamiento no deseado.
¿Podrá la isla seguir siendo un lugar seguro?
Control GFM, capacidad de carga en toneladas, facturación por cable y versiones de motor
Márgenes de frecuencia, tensión y amortiguación
La saturación actual provoca una pérdida de seguridad en la red eléctrica
¿Es fiable el diseño?
Medidas del modelo de técnico de emergencias médicas OEM y de la página web
Informe de reconocimiento
Materiales de proveedores: únicamente diseños RMS o de la biblioteca genérica
Mi criterio a la hora de comprar es muy sencillo: Si no hay una versión validada del EMT, no hay puntuaciones de conformidad con el arranque autónomo.
Un posible comprador también debería demostrar la secuencia completa en la que un bloque PCS no está disponible, con el estado de carga mínimo admisible, la tensión de CC mínima y el peor patrón de flujo residual homologado. El hecho de superar únicamente el caso más benigno no confirma prácticamente nada.
Deficiencias en materia de defensa y control que las hojas de cálculo de dimensionamiento pasan por alto
La seguridad es el ámbito en el que las simulaciones elegantes dan paso a una humillación costosa.
La protección diferencial del transformador podría interpretar la magnetización anómala y el contenido armónico de la red de una forma muy diferente cuando la fuente es un inversor con corriente limitada. Las hipótesis estándar sobre la limitación de armónicos se establecieron en función del comportamiento tradicional de la fuente. Un convertidor de formación de red puede suprimir el primer pico al tiempo que mantiene la corriente distorsionada durante más tiempo.
El estudio de investigación sobre contraste de 2024 reveló la presencia de armónicos continuos más elevados en el inversor y señaló que podría ser necesario ajustar los esquemas de protección existentes para evitar un funcionamiento incorrecto de los relés.
Revisa, como mínimo:
Restricción diferencial y razonamiento de bloqueo
Límites de la segunda y la quinta armónica
Sobrecorriente en fase y a tierra
Defensa de secuencia negativa
Protección de voltios por hercio
Configuraciones de subtensión y subfrecuencia
Tiempo de fallo del disyuntor
Defensa instantánea y térmica de PCS
Disparos por subtensión de CC
Sobrecorriente en el neutro del transformador
Razonamiento basado en la comprobación de la sincronía
Y no permitas que el diseñador de sistemas de seguridad reciba los resultados del técnico de emergencias médicas dos semanas antes de la puesta en servicio. El enfoque de protección, los controles del inversor y la secuencia de puesta en tensión deben desarrollarse de forma conjunta.
Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) residenciales no son centrales de arranque autónomo que contribuyen a la formación de la red eléctrica
El término “almacenamiento en baterías” abarca una gran variedad de dispositivos.
Eso no significa que el espacio de almacenamiento de propiedades sea inferior. Simplemente hace que la aplicación sea diferente.
La fórmula química podría seguir siendo LiFePO₄, o (LiFePO₄). Los requisitos de diseño no son los mismos en ningún otro lugar.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la corriente de arranque del transformador en un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) que forma parte de la red eléctrica?
La corriente de arranque de un transformador es la corriente de corta duración y muy irregular que se produce cuando se conecta a la red un transformador sin carga, concretamente cuando el ángulo de cierre del interruptor y los cambios recurrentes en el núcleo llevan al núcleo magnético a la saturación, lo que obliga al inversor de formación de red a alcanzar su límite de corriente y distorsiona la tensión en los terminales.
A diferencia de un recurso concurrente, el inversor no puede suministrar una corriente de tipo fallo ilimitada. Su limitador transforma la forma de onda de la tensión y podría prolongar el transitorio, por lo que el estudio debería incluir el control real de formación de red y el modelo no lineal del transformador.
¿Cómo se dimensiona un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) que forma parte de la red para la puesta en servicio de un transformador?
Un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) destinado a la integración en la red debe dimensionarse en función de la corriente de fase en el peor de los casos derivada del EMT, el pico de potencia aparente, la demanda de recuperación de tensión, el comportamiento del limitador de corriente, el cambio periódico del transformador, la carga de los cables, la incorporación de lotes complementarios y la duración total del arranque en negro, y no únicamente en función de los MVA del transformador o de la capacidad energética de la batería.
Es necesario realizar iteraciones del MVA y la envolvente de sobrecorriente del ordenador en función del periodo de rampa de tensión. A continuación, se debe calcular el MWh de la batería a partir de la secuencia total de restablecimiento, incluyendo los sistemas auxiliares, los periodos de espera, las pérdidas, los intentos repetidos y el libro mínimo posterior al arranque.
¿Qué es la energización suave?
La energización suave es una técnica de control de formación de red que completa el ciclo de arranque deseado mientras el sistema está desenergizado; a continuación, eleva progresivamente la tensión del inversor desde un valor cercano a cero hasta el valor nominal, de modo que el flujo del transformador se desarrolle sin el contrasalto repentino que provoca una saturación grave, corrientes de arranque, armónicos, colapso de tensión o activaciones de las protecciones.
Es necesario mejorar la rampa, no replanteársela. Los resultados publicados revelan que el tiempo de rampa necesario varía considerablemente en función de la puntuación PCS, el flujo residual y las características de saturación del transformador.
¿Qué nivel de sobrecorriente debería generar un inversor de formación de red?
Los inversores de conexión a red suelen tener, en realidad, una capacidad de sobrecorriente de corta duración muy limitada, especificada por los límites de los semiconductores, térmicos, de modulación y de control del fabricante de equipos originales (OEM); los estudios publicados suelen modelar límites de entre 1,2 y 1,5 cada uno, muy por debajo de la corriente transitoria sin restricciones que podría proporcionar una fuente simultánea.
Los datos que se utilicen deben especificar si la medición es del valor eficaz (RMS) o del valor máximo, la duración, el nivel de temperatura ambiente, la tensión continua mínima, el intervalo de repetición y si el inversor puede seguir formando la red de forma estable mientras el limitador está activo.
¿Cuál es la técnica más eficaz para dimensionar un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) en función de la corriente de arranque del transformador?
La mejor técnica de dimensionamiento de sistemas de almacenamiento de energía por baterías (BESS) para la corriente de arranque del transformador consiste en un estudio EMT repetitivo que optimiza de forma conjunta el MVA del sistema de conversión de potencia (PCS), la limitación de la corriente disponible, el periodo de rampa de tensión, los diseños de magnetización del transformador, la secuencia de los interruptores, los ajustes de protección y el libro de potencia de arranque en negro, teniendo en cuenta el flujo residual fiable, temperatura, estado de carga y situaciones de corte de equipos.
El último modelo debe confirmarse mediante pruebas de «hardware-in-the-loop» del controlador, de «power-hardware-in-the-loop» o mediante pruebas organizadas en el sitio web. Un único caso de flujo de carga RMS nominal no constituye prueba de la capacidad de puesta en servicio.
¿Puede una batería doméstica de LiFePO₄ alimentar un transformador eléctrico?
Una batería LiFePO₄ puede servir para el suministro de reserva y el autoconsumo solar cuando se combina con un inversor adecuado; sin embargo, no debe considerarse como un sistema de almacenamiento de energía (BESS) capaz de formar parte de la red eléctrica, a menos que el sistema completo —que incluye el hardware, el firmware de control, los mecanismos de protección, la gestión de errores, la capacidad de arranque autónomo, el diseño del transformador y el plan de acreditación— demuestre dicha capacidad.
La composición química de la batería y los kilovatios-hora nominales nos indican cómo se almacena la energía. El inversor, el transformador, los sistemas de control y los mecanismos de protección determinan si el sistema puede alimentar una red de media tensión sin interrupciones ni comprometer la seguridad.
Construye un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) capaz de suministrar energía, no un BESS de hoja de cálculo
La cuestión clave en el diseño no es: “¿Cuántos megavatios-hora deberíamos adquirir?”.”
Es lo siguiente:
¿Pueden los bloques informáticos restantes, con una tensión continua mínima y el peor flujo residual, completar todo el proceso de arranque sin que se produzca una saturación inestable, una activación errónea de la protección o el agotamiento de la reserva de arranque autónomo?
Para abordar esa cuestión se necesitan datos sobre los transformadores del proyecto, modelos de formación de red de los fabricantes de equipos originales (OEM), estudios de sensibilidad de la EMT y una serie de pruebas de puesta en servicio verificables.
Cualquier otra cosa es una perspectiva positiva con una carcasa para la batería.
