Metodología para incrementar los ciclos de uso de un banco de baterías de plomo-ácido con diferentes tipos de arreglos en paralelo

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Resumen

Nowadays, the power sector has been modified by the inclusion of renewable energies in order to take advantage of "green energy resources". As a result, Battery Energy Storage Systems (BESS) seek to contribute to the electrical system to give a better operation in terms of reliability for the user and reduced costs for the operator. Therefore, this document proposes a methodology to increase the useful cycles with lead-acid batteries, by introducing a new parallel array configuration referred to as "independent strings" and perform a suitable sizing based of requirements for a specific application. This methodology can be implemented for any type of generation and load, through exposing a case of design to study the feasibility of the method. Furthermore, it can be evaluated through simulations using the battery model developed from actual measurements, estimating capacity and energy extracted along the lifespan. Also, know electrical parameters such as current and voltage, the latter being variable for determining battery aging, in order to estimate the BESS useful cycles when it is subjected to a specific depth of discharge.

Descripción

En la actualidad, el sector eléctrico se ha visto modificado por la inclusión de energías renovables con el objetivo de aprovechar “recursos energéticos verdes”. Como consecuencia, los Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías (BESS) pretenden contribuir en el sistema eléctrico para brindar una mejor operación que se vea reflejada en confiabilidad para el usuario y reducción en costos para el operador. Por lo tanto, el presente proyecto de grado plantea una metodología para incrementar los ciclos de uso de un BESS con baterías de plomo-ácido, introduciendo una nueva configuración de arreglos en paralelo denominada como “cadenas independientes”, y realizar un apropiado dimensionamiento en función de los requerimientos de una aplicación determinada. Esta metodología puede ser implementada para cualquier tipo de generación y carga, exponiendo un caso de diseño que estudia la viabilidad del método. Adicionalmente, puede ser evaluada mediante simulaciones con ayuda del modelo de batería desarrollado a partir de mediciones reales, estimando la capacidad y energía extraída para el BESS dimensionado a lo largo de la vida útil. También conocer parámetros eléctricos como corriente y voltaje, siendo este último la variable de determinación para la degradación de la batería, con el fin de estimar los ciclos de uso del BESS cuando es sometido a una profundidad de la descarga específica.

Palabras clave

Sistema de Almacenamiento de Energía con Baterías (BESS), Modelo de batería, Estado de carga (SOC), Duración restante de vida útil (SOH)

Materias

Ingeniería eléctrica - Tesis y disertaciones académicas , Baterías eléctricas , Reguladores de voltaje , Recursos energéticos renovables

Citación