Almacenamiento con baterías para el Mercado electrico Chileno.

—

GUILLERMO VASQUEZ TORRES

Almacenamiento con baterías para el Mercadoelectrico Chileno.

XI Jornadas Técnicas ABB en Chile

—XI Jornadas Técnicas ABB en ChileAgenda

• ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELECTRICA

• TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO Y APLICACION

• CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS SITEMAS DE ALMACENAMIENTO CON BATERIAS

• APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO CON BATERIAS

• ABB INTEGRANDO LA CADENA DE VALOR DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

• REGULACIÓN ELECTRICA EN CHILE Y ALMACENAMIENTO

• EJEMPLO DE APLICACIÓN DE ALMACENAMIENTO BAJO REGIMEN DE SSCC

—ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELECTRICA

8/7/2019 4

¿Por que Almacenar Energía?

Sistemas eléctricos no tienen capacidad de inventario

¿Como podemos manejar inventario?

GasCarbónDiesel

Agua

Combustibles que se busca mundialmente dejar de utilizar

ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELECTRICA

Mercado eléctrico basado en proveer energía

August 7, 2019 Slide 5

Principales motivaciones para potenciar el almacenamientoConsumo eléctrico en crecimiento.

• Electrificación de casi todo moviéndose hacia la dependencia de laelectricidad como la principal fuente de energía.

• Población y economías crecerán, liderando el incremento de la demandapor energía eléctrica.

Termoeléctricas en retirada.

• Reducción de capacidad de potencia firme.

• Limitación de recursos para proveer servicios complementarios parala correcta operación de la red eléctrica.

Desarrollo de energía variable (renovables)

• Gobiernos e industria moviéndose hacia generación deenergía en base al sol y el viento.

Electrificación del transporte.

• Mayor uso de los vehículos eléctricos puede incrementarla carga en horarios punta, generando mayoresrestricciones a la red eléctrica.

• Construcción de trenes.

Proliferación de tecnología para crear redes eléctricas inteligentes (Smart Grids)

• Flujos bi-direccionales de potencia requieren coordinación adicional entrefuentes de energía y demanda.


Segmentos donde se aplica el almacenamiento, detrás y enfrente del medidor.



—TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO Y APLICACION

Las tecnologías de las baterías influyen en la capacidady el tiempo de vida óptimos de las baterías.

Los medios de almacenamiento y las lógicas de control definen el mejor BESS para la aplicacióndada

TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO Y APLICACION


100 kW 1 MW 10 MW 100 MW

10

100

Tiem

pode

des

carg

a[m

in]

Requerimientos de potencia [MW]

30

300

Sistemas dealmacenamiento

hidraulico porBombeo

Baterias Ion-Li

Baterias de flujo

Baterias de sulfuro de Sodio

Baterias de acido -plomo

Super-capacitor / Volantes de inercial

1000 MW

1000

10

100

30

300

Nivelación decurva de carga

(Utilización de lageneración)

Regulación de Frecuencia

Recorte depunta enclientesfinales

Integarción derenovables

Aplazamiento enel desarrollo de l

transmisión

Energía

Potencia

100 kW 1 MW 10 MW 100 MW 1000 MW

10 h

1 h

10 min

Requerimientos de potencia [MW]

1000

El sistema de control define la aplicación y funcionalidaddel sistema de almacenamiento de energía.

Tecnología Aplicación

Evolución de los costos del almacenamiento con baterías


Tecnologías de Almacenamiento

– Las baterías de ion-litio son la tecnología de almacenamiento dominanteen la actualidad (el 90% de los proyectos encargados en el primer semestrede 2019 utilizaron el litio) y se espera que sigan siéndolo durante lospróximos 10 a 15 años.

– Se espera que los precios de las baterías de ion-litio sigan bajandorápidamente debido a su mayor uso en vehículos eléctricos, así como a suuso continuo en bienes de consumo (computadoras portátiles, teléfonos,etc.)

– Las baterías de Ion - litio siguen siendo las más competitivas paraaplicaciones donde se requieren hasta ~ 5 horas de almacenamiento

– En 2011, las baterías de plomo-ácido representaron el 38% del mercado,ahora representan menos del 1% del mercado.

El rápido descenso de los precios de las baterías, combinado con la creciente necesidad de contrarrestar las fuentes de energíavariable, está impulsando el crecimiento del almacenamiento con baterías.

2015-2020Madurez de la

tecnología

2020-2025Mejoras

2025-2030Innovación

Technologica

2030202520202015

681

Precio promedio de las baterias bajando rapidamente (USD$/kWh)

122495

100 240

100

3034

155

100-140

Innovación tecnológica

Mejoras en el proceso de manufactura

Mejoras en Materiales y Componentes

TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO Y APLICACION

—CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS SITEMAS DEALMACENAMIENTO CON BATERIAS


Sistema integrado

• Sistema de electronica de potencia – Conversor dePotencia (PCS), Bi direccional.

• Baterias.

• Sistema de control, Energy Management System (EMS) yBattery management System (BMS), manejado por PLC.

• HVAC

Optional items:

• Sistema de Extincion de incendios

• Conexion wifi-Router

Esquema y componentes

Network/ renewable plant control andoptimization

Control andprotection

Gridconnection

Inverter

AC FilterDCFilter

BMS BMS BMSEMS

BESS

CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS SITEMAS DEALMACENAMIENTO CON BATERIAS


Caracteristicas Inversor; Rack de baterias:

Characteristics ValueCompnesación dePotencia Reactiva:

target cos Φ

Programable desde 0.6(inductivo) a 0.6

(capacitivo)Mitigacion de

armónicosSí

Rango de armónicosDesde el amronico 20

hasta 13o

Armonicosseleccionables

3-cables/4-cables: 5armonicos

Objectivos de filtraje dearmónicos

Programable para cadaarmónico en valor

absoluto de amperios.

Factor de atenuación dearmónicos

Mejor que el 97% a carganominal

Tiempo de respuesta P: 20 ms

Q: 20 ms

Armónicos: 2 ciclos de redtipicamente (10-90%

filtraje)

Balance de cargasEquilibrar las corrientesentre fases y / o entre

fases y neutro.

Inversor

Rack front viewSystem parameter Value Picture

Capacidad de energía porRack

68,5 kWh

Battery rack(68,5 kWh)

Maximo Voltaje del Rack(Vdc)

821

Mínimo Voltaje del Rack(Vdc)

635

Maximo C-rate 0,5 – 1 – 2 CP

Auto-descarga (% por año) <6% * based on cell

Temperatura de operación 23° C ± 5°C

Humedad ambientemáxima defuncionamiento

<80% with nonecondensation

Grado de protección delRack

IP20

Enfriamiento de rack Air-cooling front torear

Dimensiones del RackW x D x H: 438 x 691 x1791 mm (unpacked)

Peso / battery racks 562 kgPeso/ battery module 54 kg

Conexion de cables DC Arriba

Protección DCContactor yfusibles

Especificaciones del Rack

CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS SITEMAS DEALMACENAMIENTO CON BATERIAS

—APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTOCON BATERIAS

Modos de control: Permiten la aplicación de los BESS en cada segmento del mercado

APLICACIONES DE LAS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO


Energystoredin ESS

Charge Discharge

Absorb Power

Supply Power

t [hrs]

Load

Adecuación del SistemaRenewable Generated

Power Absorb Power

Charge t [sec>min]

PowerSupply Power

Discharge

Integración de generación renovable

Charge Discharge

Absorb power

Supply power

f [hz]

50.0250.0049.98

t [sec]

Energystoredin ESS

t [sec]

Servicios complementarios

Charge Discharge

Load

Energystoredin ESS

t [sec]

Scheduled powerconsumption

Actualpowerconsumption

Absorb power

Supply Power

Resilencia de Energía Calidad de Energía

Supply power

Electricity supply failure

t [ms]

Discharge

Energystoredin ESS

Power

Almacenamiento de energía

Energystoredin ESS

Short disruption Supply power

Discharge

t [sec>min]

Voltage


C-Rate 2C 1C 0.5C

Modo de Operación Control deFrecuencia

(rápido/primario),integración de

renovables(Smoothie)

Load Shifting +Energy Arbitrage

(detrás delmedidor)

Peak shaving(detrás delmedidor)

Potencia / Energía 2MW / 1MWh 1MW / 1MWh 0,5 MW / 1MWhMínimo Tiempo

Storage 30 minutos 1 hora 2 hora

Intensidad de Uso En eventos decontingencia de la

red (frecuenciamenor a 49,7 Hz).100 ciclos al año

1 Ciclo FullDescarga al dia,

365 Ciclos por año

Pocos ciclos carga/ descarga al día

(2)

EJEMPLOAPLICACIONES DE LAS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

—ABB INTEGRANDO LA CADENA DE VALOR DELALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

Automatización y software

Equipos convertidored de potencia

• Aplicaciones de almacenamiento de energía y calidadde energía.

• Convertidor IGBT de tres niveles en diseño modular.

Dando soporte a los clientes durante el proceso de inversión

• Consultoría dedicada para la participación temprana en losnegocios. Desarrollo que proporciona estudios de prefactibilidad

Referencias y huella.

• Globalmente 130+ Proyectos, 330+ MW

• Integración de plantas de energía renovable enredes de distribución.

• Bibliotecas de control para aplicacionescomplejas.

• Funciones de ABB ability

July 18, 2018 Slide 6

Dieselgenerators

Battery energystorage system

Microgrid plussystems

Wind Plants Solar Plants Consumers

MICROGRIDS & BATTERY ENERGY STORAGE

ABB Ability Ellipse Utility communicationon MPLS/TP andexisting SDH networkswith FOX615

SDM 600System Data

Manager

RenewablePlant

SCADA

MicroSCADAPro

SYS600C

MicroSCADA ProHistorian

RTU 560Remote

Terminal Units

TropOSWireless Communications

Cyber security on all borders, systems level and in theelectronic devices

• Conocimientos técnicos de aplicaciones de almacenamientode energía y redes.

FOX615Communications

Network ManagerNetwork Control Center

Relay room with process busbased protection

STATION BUS

PROCESS LEVEL &DISTRIBUTEDGENERATION

Des

deel

cam

po h

asta

las

sala

sde

con

trol

Potencia y Energía confiable donde y cuando se necesite

ABB INTEGRANDO LA CADENA DE VALOR DEL ALMACENAMIENTO DEENERGÍA

—REGULACIÓN ELECTRICA EN CHILE Y ALMACENAMIENTO DE ENERGIA

Almacenamientode Energía(Baterías)

Modelos de negocios para almacenamiento de energía

Activos delsistema

Transmisión

Microredes/Sistemas industriales

Servicioscomplementarios

Complemento asistema degeneración

REGULACIÓN ELECTRICA EN CHILE Y ALMACENAMIENTO


• Instalaciones detrás del medidor, permite desarrollar proyectos sin informar al Coordinador. < 2MW,no requiere EIA.

Regulación actual:

• Subsistemas que requieren regulación de frecuencia EDAC.

• Liberar reserva rodante /giro. Unidades térmicas

• Recorte en horario punta.

• Calidad de Energía, cliente final. (Gran cliente).



Regulación Futura (a partir de 2020): Modalidades de Pago

Subastas entiempo real

Licitaciones conhorizonte de (4-5)

años

• Participación de capacidad instalada existente. • Acceso a SSEE.• Asociatividad depequeños proyectos.

• Proveer más de un servicio a la Red Eléctrica.• Integración con modificación de DS62.

SSCC:A partir de informe de

SSCC cada 6 mesesdesde 2020



CPFServicios debalance del

sistemaEnergy Storage

(Batteries)CRF

Servicios decontrol de Tensión

Control deTensión

PAServicios de

recuperación delsistema eléctrico

AR

PDCE

Energy Storage(Batteries)

Energy Storage(Batteries)

Servicios complementarios a la red (desde 2020)

CI

EDAC


Ingresos

+ Partida en Negro

+ Regulación de frecuencia

+ Regulación de tensión

+ EDAC

+ Potencia de suficiencia

+ Cargas interrumpibles

Inversión

- BESS

- Servicios (Instalación y comisionamiento)

- Costo de operación y mantenimiento


BESS Chile – Modelo de Negocios de SSCCREGULACIÓN ELECTRICA EN CHILE Y ALMACENAMIENTO

—EJEMPLO DE APLICACIÓN DE ALMACENAMIENTO BAJOREGIMEN DE SSCC

ChancadorBomba Molino

Proyecto de Calidad de Energía con un cliente final. (Gran cliente).

Bombeo de agua Proceso Minero

SS/EE 1 SS/EE 2

EJEMPLO DE APLICACIÓN DE ALMACENAMIENTO BAJO REGIMEN DESSCC

Escalón 1° ; 1,0 MW Escalón 3°; 1,5MW



SS/EE 1 SS/EE 2

Escalón 2°; 2MW



SistemaEléctrico



No se desconecta la carga y se provee el servicio que serequiere por el periodo solicitado por el coordinador

Escalón 1° ; 1,0 MW Escalón 3°; 1,5MW


Escalón 2°; 2MW


Almacenamiento con baterías para el Mercado electrico Chileno.

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