Diseño e implementación de un entorno digital de simulación de baterías de ion-litio para su aplicación a sistemas de almacenamiento

Abstract

[ES] El presente trabajo consiste en desarrollar un entorno digital que permita la simulación de la gestión energética y el control de baterías de ion-litio, utilizadas para el almacenamiento de energía eléctrica, como apoyo a la generación renovable y/o en aplicaciones de flexibilidad de la red.

Dicho entorno permite simular el estado de carga, la tensión, corriente y temperatura de trabajo de la batería en condiciones de trabajo establecidas. Durante la primera fase del desarrollo, se procede con la identificación de los parámetros internos de una celda de litio comercial. De este modo, se consigue un modelo cuya respuesta y comportamiento sea idéntico al que tendría la celda en la realidad. Posteriormente, sobre el modelo creado, se implementan las funcionalidades típicas de control energético de los sistemas BESS (estado de carga, temperatura de trabajo, tensión, etc.). Para finalizar, se propone someter al modelo y a la aplicación de gestión energética ante un escenario real de aplicación de tipo estático. Más concretamente, como instalación de almacenamiento que de soporte a una planta de generación fotovoltaica.

Tanto el procedimiento de la identificación de parámetros como el desarrollo del sistema de gestión energética se ha realiza haciendo uso de Matlab y su entorno de programación orientada a objetos Simulink.

[CAT] El present treball consisteix a desenvolupar un entorn digital que permeta la simulació de la gestió energètica i el control de bateries d'ió-liti, utilitzades per a l'emmagatzematge d'energia elèctrica, com a suport a la generació renovable i/o en aplicacions de flexibilitat de la xarxa. Aquest entorn permet simular l'estat de càrrega, la tensió, corrent i temperatura de treball de la bateria en condicions de treball establertes. Durant la primera fase del desenvolupament, es procedeix amb la identificació dels paràmetres interns d'una cel·la de liti comercial. D'aquesta manera, s'aconsegueix un model la resposta i el comportament del qual siga idèntic al que tindria la cel·la en la realitat. Posteriorment, sobre el model creat, s'implementen les funcionalitats típiques de control energètic dels sistemes BESS (estat de càrrega, temperatura de treball, tensió, etc.). Per a finalitzar, es proposa sotmetre al model i a l'aplicació de gestió energètica a un escenari real d'aplicació de tipus estàtic. Més concretament, com a instal·lació d'emmagatzematge que done suport a una planta de generació fotovoltaica. Tant el procediment de la identificació de paràmetres com el desenvolupament del sistema de gestió energètica s'ha realitzat fent ús de Matlab i el seu entorn de programació orientada a objectes Simulink.

[EN] El presente trabajo consiste en desarrollar un entorno digital que permita la simulación de la gestión energética y el control de baterías de ion-litio, utilizadas para el almacenamiento de energía eléctrica, como apoyo a la generación renovable y/o en aplicaciones de flexibilidad de la red. Dicho entorno permite simular el estado de carga, la tensión, corriente y temperatura de trabajo de la batería en condiciones de trabajo establecidas. Durante la primera fase del desarrollo, se procede con la identificación de los parámetros internos de una celda de litio comercial. De este modo, se consigue un modelo cuya respuesta y comportamiento sea idéntico al que tendría la celda en la realidad. Posteriormente, sobre el modelo creado, se implementan las funcionalidades típicas de control energético de los sistemas BESS (estado de carga, temperatura de trabajo, tensión, etc.). Para finalizar, se propone someter al modelo y a la aplicación de gestión energética ante un escenario real de aplicación de tipo estático. Más concretamente, como instalación de almacenamiento que de soporte a una planta de generación fotovoltaica. Tanto el procedimiento de la identificación de parámetros como el desarrollo del sistema de gestión energética se ha realiza haciendo uso de Matlab y su entorno de programación orientada a objetos Simulink.