Tecnología de control para el almacenamiento modular por gravedad

Un grupo de investigadores dirigido por el State Grid Smart Grid Research Institute de China ha desarrollado un sistema de control de planta para el almacenamiento modular de energía por gravedad (M-GES).

“Nuestro trabajo representa el primer intento de crear una estrategia de control de energía con un rendimiento excelente para las centrales eléctricas M-GES”, declaró a pv magazine el autor principal de la investigación, Wenxuan Tong. “Propusimos y validamos por primera vez el control de máxima diferencia de altura. También se presenta por primera vez un modelo matemático detallado del sistema de gestión energética de la central M-GES”.

La M-GES se diferencia de la GES monolítica en que utiliza varios bloques estandarizados en lugar de un único bloque gigante. Según los investigadores, la utilización de pesas modulares ofrece más flexibilidad en la potencia de salida, facilidad de producción en serie de los equipos relacionados y mayor flexibilidad en la selección de las pesas.

“Actualmente, la mayoría de los estudios en el campo del M-GES se centran en la propuesta de nuevas rutas tecnológicas y la verificación preliminar de la viabilidad técnica”, explican los investigadores. “Sin embargo, las centrales M-GES necesitan un estudio más profundo de su tecnología de control para aplicarla en la red eléctrica real con su función de regulador de potencia de la red”.

En el estudio “Energy management system for modular-gravity energy storage plant” (Sistema de gestión de la energía para una planta modular de almacenamiento de energía gravitatoria), publicado en la revista Journal of Energy Storage, el equipo de investigación explica que el sistema de gestión consta de tres partes diferentes: el sistema de predicción de monitorización (MPS), el sistema de gestión de energía (EMS) y el sistema de control de potencia (PCS). Las tres partes se comunican entre sí a través del sistema de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA).

El MPS supervisa el estado de la red en tiempo real y recibe información del centro de despacho en función de dicho estado. Es responsable de la interacción óptima entre la planta M-GES y la red. El PCS se encarga de equilibrar la potencia y coordinar el funcionamiento de las unidades de la planta M-GES.

El EMS coordina el funcionamiento de los distintos bloques de la planta GES. “El EMS de una central M-GES será más complejo que el de una central GES basada en bloques independientes debido a la implicación del control coordinado entre múltiples bloques”, afirman los académicos.

Según se informa, el EMS también aborda uno de los principales obstáculos con los que tiene que lidiar el almacenamiento gravitatorio por módulos, que es su estado de carga (SOC). El SOC es la cantidad de energía almacenada en un sistema de almacenamiento de energía en relación con su capacidad total. Para resolver este problema, el equipo de investigación adoptó un modelo de SOC y una estrategia de control de la energía por diferencia de altura máxima (MHC).

“Las pérdidas se generan siempre que la unidad se enciende y se apaga, incluidas las pérdidas inherentes durante el arranque y la parada, la eficiencia global de funcionamiento de la unidad puede mejorarse si se consigue ampliar el tiempo de funcionamiento estable de la unidad”, explican los científicos.” Adoptar una estrategia de control energético con un ciclo de funcionamiento de la unidad más largo es adecuado desde la perspectiva de la unidad”.

Los investigadores validaron su planteamiento en la plataforma MATLAB/Simulink y descubrieron que el MHC mejora la estabilidad energética y la eficiencia de una planta M-GES al mantener el SOC por encima de la mitad, ventaja que se hace más relevante a medida que aumenta el SOC.

“El sistema de gestión energética propuesto funciona bien en sistemas de energía natural”, afirma Tong.