Almacenamiento de energía industrial: Diferencia de costes entre alta y baja tensión y consideraciones cruciales de conexión a la red.

¿Es crucial elegir el método de conexión a la red adecuado en la construcción y operación de plantas de energía fotovoltaica (FV)?

El año pasado, la Compañía Estatal de Energía Eléctrica de Hubei (State Grid Hubei Electric Power Company) publicó un aviso sobre las "Normas Detalladas para los Servicios de Conexión a la Red de Sistemas Fotovoltaicos Distribuidos (Implementación de Prueba)", que tuvo un impacto significativo en las empresas fotovoltaicas de Hubei. Un punto clave fue que, anteriormente, solo los proyectos fotovoltaicos de 2 a 6 MW requerían conexión a la red de alta tensión de 10 kV, pero el nuevo documento amplió explícitamente este rango a 400 kW. Esto significa que un gran número de proyectos fotovoltaicos distribuidos en Hubei con capacidades entre 400 kW y 2 MW tendrán que cambiar de conexión. Conexión de la red de baja tensión de 380 V a la red de alta tensión de 10 kV conexión.

El impacto más directo de este cambio es un aumento significativo en el costo de conexión a la red eléctrica para Proyectos fotovoltaicos distribuidos de 400 kW a 2 MW En comparación con la conexión a la red de bajo voltaje, los proyectos fotovoltaicos que utilizan la conexión a la red de alto voltaje enfrentarán mayores costos de equipo y tarifas de manejo.

De manera similar, en el almacenamiento de energía industrial y comercial En este sector existen conexiones a la red de alta y baja tensión, y elegir el método de conexión adecuado también es crucial.

¿Qué es la conexión a la red eléctrica de alta y baja tensión?

La elección del método de conexión a la red para sistemas de almacenamiento de energía Debe ajustarse con precisión a la demanda de energía y la arquitectura de distribución de la empresa. La decisión sobre el nivel de voltaje para conectar el almacenamiento de energía comercial e industrial a la red es, esencialmente, un proyecto de ingeniería sistemático basado en las características de carga del usuario, la capacidad de distribución y consideraciones económicas.

En general, la conexión a la red de alta tensión se refiere al sistema de almacenamiento de energía que utiliza un transformador para elevar la tensión de salida a un nivel elevado, típicamente de 10 kV o superior, antes de conectarse a la red de alta tensión. Este método es idóneo para grandes usuarios comerciales e industriales o parques industriales, y satisface la demanda de almacenamiento de energía de gran capacidad.

La conexión a la red de baja tensión se refiere a la conexión directa del sistema de almacenamiento de energía a la red de baja tensión, generalmente a 400 V o menos. Este método es adecuado para usuarios comerciales e industriales de pequeña y mediana envergadura.

Desde una perspectiva técnica, sistemas conectados a la red de alta tensión Constan principalmente de baterías de almacenamiento de energía, inversores, transformadores y celdas de alta tensión. Las baterías convierten la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA) mediante un inversor; posteriormente, el transformador eleva la tensión a un nivel de alta tensión, y finalmente, las celdas de alta tensión conectan el sistema a la red eléctrica de alta tensión. Los sistemas conectados a la red de alta tensión requieren un alto nivel tecnológico y estrictas normas de seguridad para garantizar un funcionamiento estable y la seguridad de la red.

Los sistemas de baja tensión conectados a la red eléctrica constan principalmente de baterías de almacenamiento de energía, inversores y celdas de distribución de baja tensión. Las baterías de almacenamiento de energía convierten la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA) mediante un inversor y, posteriormente, se conectan directamente a la red eléctrica a través de una celda de distribución de baja tensión. Estos sistemas tienen una estructura relativamente simple y son más fáciles de instalar y mantener, pero ejercen un mayor impacto en la red, lo que exige medidas de protección adecuadas.

Desde el punto de vista de la aplicación, ambas opciones también difieren. La conexión a la red de alta tensión es idónea para grandes usuarios industriales y comerciales, o parques industriales, como grandes empresas manufactureras, centros de datos y grandes complejos comerciales. Estos usuarios suelen tener un alto consumo eléctrico y exigencias elevadas en cuanto a la estabilidad y fiabilidad del sistema eléctrico. La conexión a la red de alta tensión puede satisfacer sus necesidades de almacenamiento de energía de gran capacidad y proporcionar un suministro eléctrico estable.

La conexión a la red de baja tensión es idónea para usuarios industriales y comerciales de pequeña y mediana envergadura, como pequeñas empresas manufactureras, complejos comerciales de tamaño reducido y edificios de oficinas. Estos usuarios presentan un consumo eléctrico relativamente bajo y, por consiguiente, menores exigencias en cuanto al sistema eléctrico. La conexión a la red de baja tensión puede satisfacer sus necesidades básicas de almacenamiento de energía y ofrece las ventajas de una instalación sencilla y un menor coste.

¿Dónde aumenta el coste con la conexión a la red de alta tensión?

En el sector fotovoltaico industrial y comercial, en comparación con la conexión a la red de baja tensión, el uso de la conexión a la red de alta tensión conllevará mayores costes de equipamiento y tarifas de gestión.

Según Wang Shujuan, fundadora de "Smart Photovoltaics", tomando como ejemplo un proyecto fotovoltaico industrial y comercial distribuido de 5,57 MW en 2023, la inversión total fue de 25,19 millones de yuanes, con una relación de capacidad de 1,225:1. La capacidad total del lado de CC fue de 6,825 MWp y la capacidad del lado de CA fue de 5,57 MW.

Según la estructura de costes del proyecto, el coste de la estación de refuerzo y del sistema de control fue de aproximadamente 3,89 millones de yuanes, equivalente a 0,6 yuanes/W.

Esto equivale a un coste adicional de varios cientos de miles de yuanes para un proyecto fotovoltaico de 1 MW, lo que repercutirá significativamente en la inversión en proyectos fotovoltaicos distribuidos locales.

Esto inevitablemente lleva a algunos a preguntarse si existe una diferencia de costes similar entre la conexión a la red de alta y baja tensión para el almacenamiento de energía industrial y comercial.

De hecho, la diferencia es mínima. Para el almacenamiento de energía industrial y comercial, el análisis económico de los métodos de conexión a la red exige un cálculo minucioso. Las principales diferencias radican en tres segmentos de costos: Equipamiento: El acceso a alta tensión requiere transformadores elevadores, celdas de alta tensión (cada unidad cuesta más de 50 000 yuanes), dispositivos de medición específicos y sistemas de protección de relés, lo que incrementa la inversión en equipamiento entre un 40 % y un 60 % en comparación con las soluciones de baja tensión; Construcción: El acceso a alta tensión suele requerir la construcción de nuevas subestaciones o la ampliación de las existentes, lo que implica costos de terreno, ingeniería civil y tendido de cables de alta tensión (con un costo superior a 200 000 yuanes por kilómetro), cuya mayor complejidad constructiva conlleva plazos de construcción más prolongados; Operación y mantenimiento: Los sistemas de alta tensión requieren profesionales certificados, con costos laborales entre un 30 % y un 50 % superiores a los de los equipos de baja tensión.

Elegir la tensión de conexión a la red no se reduce simplemente a "optar por la más baja", sino que requiere una evaluación exhaustiva de las condiciones del proyecto. Para sistemas de gran escala con carga y descarga diarias superiores a 800 kWh, la conexión a la red de alta tensión puede reducir los costes unitarios gracias a las economías de escala. Sin embargo, para proyectos pequeños y medianos que utilizan conexión a la red de baja tensión, es necesario optimizar el diseño del trazado de los cables para evitar las pérdidas de potencia derivadas de la transmisión a larga distancia en baja tensión. La decisión final debe equilibrar la inversión inicial, la dificultad de operación y mantenimiento, y los beneficios a lo largo del ciclo de vida para maximizar la rentabilidad.

Mientras tanto, las normas nacionales y locales establecen requisitos claros para el nivel de tensión de los sistemas de almacenamiento de energía conectados a la red. Por ejemplo, la norma GB/T 36547-2018 recomienda una conexión de 0,4 kV para sistemas de almacenamiento de energía de 1000 kW o menos; la Guía de Tecnología de Almacenamiento de Energía Electroquímica del Usuario de la Provincia de Zhejiang (2023) estipula que la conexión de 10 kV no debe superar los 6000 kW. Además, otras regiones tienen normas y requisitos diferentes para la tensión de conexión, por lo que deben tenerse en cuenta las normas locales y la normativa de las compañías eléctricas en cada proyecto específico.

En los últimos años, el desarrollo a gran escala de la energía fotovoltaica distribuida ha generado problemas derivados, como la insuficiente capacidad de la red y la gestión deficiente de la operación y el mantenimiento, lo que ha abierto una oportunidad de crecimiento para el mercado del almacenamiento de energía industrial y comercial. Datos del sector de 2024 muestran que se añadieron más de 1600 nuevos proyectos de almacenamiento de energía conectados a la red en instalaciones de usuarios industriales y comerciales en todo el país, con una capacidad total de 3,9 GW/8,8 GWh, lo que representa el 8 % del crecimiento anual del mercado de almacenamiento de energía (en GWh). La gran cantidad de proyectos lo convirtió en uno de los subsectores más activos del almacenamiento de energía ese año. Más de mil promotores entraron en el mercado, lo que dio lugar a un crecimiento exponencial tanto en los proyectos conectados a la red como en los que estaban en construcción.

Sin embargo, la toma de decisiones sobre los niveles de voltaje de acceso a la red de un sistema de almacenamiento de energía requiere consideraciones multidimensionales: el nivel de voltaje de la línea de entrada del usuario determina el punto de referencia para la conexión a la red; la capacidad del sistema debe coincidir con la capacidad de absorción de la red; los cálculos de costos deben abarcar la adquisición de equipos, la construcción civil y los gastos de operación y mantenimiento a largo plazo; y es fundamental el estricto cumplimiento de las regulaciones locales de acceso a la red. En la práctica, es necesario un diseño personalizado basado en las condiciones del sitio del proyecto y la topología de la red. Solo mediante una selección precisa se puede lograr una operación segura y eficiente, aprovechando al máximo el efecto de optimización del sistema de almacenamiento de energía en los costos de electricidad e impulsando la transformación de la gestión energética empresarial hacia prácticas inteligentes y bajas en carbono.