Microrredes con red y sin red: energía estable donde la red no lo es
Una microrred con red y sin red opera en ambos modos, mientras que una microrred de red débil se dirige a feeders con baja capacidad de cortocircuito y grandes fluctuaciones de tensión. El núcleo técnico de ambas es una sola palabra: formación de red. Un equipo seguidor de red actúa como seguidor: necesita una referencia externa de tensión y frecuencia para funcionar. Las redes débiles carecen precisamente de esa referencia. En feeders así, un PCS seguidor de red común ve caer la tensión, deriva la frecuencia o directamente no conecta. Una solución de Zhongteng hace que el PCS formador de red establezca la referencia de tensión y frecuencia y lo combina con una conmutación sin fisuras, para lograr «usar la red cuando está, usar el almacenamiento cuando no».
- 0msConmutación activa en equipos todo en uno
- <20msConmutación pasiva / del módulo STS
- 125%Tolerancia a desequilibrio de red
- -20%~+15%Rango de tensión de red admitido
Seguidor de red frente a formador de red: la diferencia esencial
Esta es la primera línea divisoria en la selección de equipos para redes débiles y la causa raíz de muchos sistemas que instalan el equipo y aún así no pueden con la carga.
Seguidor de red (grid-following)
Principio: mide la tensión y la fase de frecuencia de la red externa e inyecta corriente en consonancia; es en la práctica una fuente de corriente.
Precondición: debe existir una red externa suficientemente fuerte como referencia. Cuando la capacidad de cortocircuito es baja o un fallo lejano colapsa la tensión, el equipo pierde su base de sincronismo.
Síntomas típicos: el setpoint de corriente no se cumple al caer la tensión, fallos de conexión, deriva de frecuencia y desconexiones repetidas.
Formador de red (VSG)
Principio: establece activamente la referencia de tensión y frecuencia y entrega tensión y fase; es en la práctica una fuente de tensión y la verdadera fuente principal del sistema.
Capacidad clave: opera de forma independiente sin referencia externa; la onda la genera su propio algoritmo, lo que da una fuerte rechazo a perturbaciones.
Valor práctico: permite que la FV, el diésel y otros equipos seguidores se conecten y funcionen de forma estable, y que el sistema forme una isla por sí solo.
Una prueba de una línea
Si la tensión en el extremo sigue cayendo al mediodía de un día despejado con la FV al máximo, hace falta formación de red. La prueba es sencilla: mida la capacidad de cortocircuito y la tensión en el punto de conexión. Por debajo de la nominal, o con desviación fuera de límites, y está ante una red débil.
Cómo se realiza la conmutación red/aislado
Hay dos vías: integrada en el equipo o desplegada como módulo independiente. La diferencia se nota en el coste de la reforma y en el tiempo de conmutación.
Vía 1 — Conmutación integrada en el PCS (todo en uno)
El [todo en uno SP250HAG2T](/es/product/sp250hag2t-2) integra un conmutador PCM con 0ms de conmutación activa y <10ms pasiva. En obra solo se conectan red y carga; la detección y la conmutación son automáticas, sin aparatos adicionales. En obra nueva es la vía más sencilla.
Vía 2 — Módulo STS independiente (reforma)
Cuando un sistema existente necesita capacidad de red/aislado, suele añadirse un [conmutador estático STS200/400/600](/es/product/sts200-400-600) en el bus de alterna: 200/400/600kW nominales, corriente alterna máxima de 330/660/1000A, conmutación en menos de 20ms, detección bidireccional en lado red y carga, LocalEMS y RS485/CAN/4G. El coste es una etapa más de conversión en eficiencia y el propio equipo.
Qué significa realmente el tiempo de conmutación
El tiempo de conmutación significa algo según la carga. Alumbrado, informática y circuitos de control toleran cortes de decenas de milisegundos; mecanizado de precisión, equipos médicos y líneas de semiconductores pueden generar producto defectuoso o parar por completo ante un corte instantáneo. Hay que fijar el tiempo según la carga más sensible, no según la media.
Gama de productos con red y sin red de Zhongteng
Los equipos todo en uno formadores de red lideran, apoyados por modelos murales y un módulo de conmutación independiente, de 30kVA a 500kVA.
Todo en uno FV-almacenamiento red/aislado (formador de red)
- Potencia nominal (red)250kVA
- Salida máxima (aislado)275kVA
- Conmutación activa0ms
- Conmutación pasiva<10ms
- Transformador de aislamientoBuilt-in
Serie todo en uno FV-almacenamiento red/aislado
- Potencia nominal (red)375kVA / 500kVA
- Conmutación activa0ms
- Conmutación pasiva<20ms
- Desequilibrio en red125%
- Desequilibrio aislado100%
PCS de microrred (STS integrado opcional)
- Potencia nominal (red)125kVA
- Conmutación red/aislado<10ms
- Eficiencia máxima98,5%
- AcoplamientoDC / AC
- Sobrecarga125%
Conmutador estático STS
- Potencia nominal200KW / 400KW / 600KW
- Corriente alterna máxima330A / 660A / 1000A
- Tiempo de conmutación<20ms
- Rango de frecuencia50/60Hz (±5Hz)
PCS de microrred mural
- ProtecciónIP65
- MontajeWall
- Corriente máx. de bypass230A
- ATS de doble entrada CABuilt-in
Inversor híbrido (potencia media-baja)
- Potencia nominal (red)60/50/40/30kVA
- Eficiencia máxima98,2%
- Sobrecarga150%
- Celdas compatibles280/314Ah
Desafíos técnicos en redes débiles
Cuatro síntomas típicos de una red débil. Se relacionan entre sí, pero cada uno necesita su propia solución.
Baja capacidad de cortocircuito, tensión inestable
La capacidad de cortocircuito determina cómo es «rígida» la red. Cuanto menor sea, mayor la desviación de tensión ante la misma perturbación de potencia. Al conectar una FV o un almacenamiento de gran potencia al final de un feeder, la tensión puede salir de la banda de ±7% de GB/T 12325; y si el punto de conexión colapsa, un PCS seguidor de red común simplemente registra un fallo de conexión.
Desequilibrio de tensión y armónicos
En feeders rurales y líneas terminales con alta proporción de carga monofásica, el desequilibrio de tensión puede superar con creces la norma. Las unidades de Zhongteng toleran un 125% de desequilibrio en red y un 100% en aislamiento, con armónicos de tensión de salida por debajo del 2% con carga resistiva, lo que determina si el equipo permanece en servicio bajo carga desequilibrada en lugar de dispararse por sobrecorriente.
Fluctuación de frecuencia y déficit de inercia
Al retirarse generadores síncronos, la inercia del sistema disminuye y la frecuencia se vuelve más sensible al desequilibrio de potencia. Un PCS formador de red responde a las desviaciones de frecuencia mediante su propio lazo de control, añadiendo inercia virtual; por eso la tensión y la frecuencia son más estables en redes débiles.
Caída de tensión en el extremo
Cuanto más lejos del punto de conexión, más se acumula la caída de línea. Una prueba práctica: medir la diferencia de tensión entre el punto de conexión y el extremo final a plena carga; si la desviación supera el 7%, la línea debe diseñarse como red débil y pasar de PCS seguidor a formador de red.
Todos los equipos todo en uno incluyen capacidad formadora de red y un conmutador integrado. El SP250HAG2T incorpora además un transformador de aislamiento para proyectos que requieren aislamiento eléctrico.
Aplicaciones típicas
FV y almacenamiento formadores de red VSG
Donde la FV a plena producción eleva la tensión del extremo, un PCS formador de red absorbe potencia en sentido inverso, estabilizando la tensión y consumiendo la FV.
Almacenamiento en transformador
Gestión de tensión en transformadores rurales de baja tensión. Los equipos murales se despliegan rápido y ocupan poco espacio, indicados para instalaciones distribuidas.
Microrred FV-almacenamiento-diésel acoplada en CC
FV, batería y PCS comparten el bus de CC; la eficiencia de carga acoplada en CC supera el 99,3%, eliminando una etapa de conversión.
Plantas en feeders débiles
Donde la caída de tensión provoca reinicios continuos o calidad de energía insuficiente, primero hay que resolver la calidad y luego la eficiencia.
Islas y zonas remotas
Sitios en el extremo de la feeder o con suministro intermitente necesitan operación en red cuando hay suministro y toma automática de cargas críticas cuando falla.
Suministro garantizado de cargas críticas
Las líneas de producción y los centros médicos sensibles al tiempo de conmutación deben especificarlo según la carga más sensible.
Energía de emergencia y almacenamiento con diésel
Durante un apagón el almacenamiento toma el relevo mientras el diésel arranca como respaldo a largo plazo, con ambos repartiendo funciones según el SOC.
Almacenamiento para plantas FV
Para proyectos renovables limitados por tensión en el punto de conexión, el almacenamiento formador de red cumple a la vez la norma de conexión y el consumo.
Claves de diseño e implantación
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① Definir el punto de conexión y el punto de conmutación
Su posición determina el transitorio en la conmutación. Si el punto de conmutación queda lejos de la carga crítica, la caída instantánea de tensión llega antes a la carga. En la práctica el punto debería situarse lo más cerca posible de la carga, o añadir un condensador de transición antes de las cargas críticas.
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② Definir la ventana de operación del SOC
La ventana de SOC de un sistema con conmutación es mucho más estrecha que la de uno solo en red: debe dejar margen programable para el arbitraje y reservado energía para el respaldo. En la práctica el límite de descarga se fija entre el 30% y el 40%, según el equilibrio entre autonomía de respaldo y vida del ciclo.
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③ Verificar los picos de arranque
En el instante de la conmutación, la batería asume sola todo el pico de arranque. Los equipos de Zhongteng ofrecen 1,1× en continuo / 1,25× en cortocircuito (SP60HCG2 alcanza el 150%), pero el mayor motor, con un arranque de 6 a 7 veces, debe verificarse aparte; la potencia nominal total no sirve de sustituto.
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④ Protecciones y antiaislamiento
La lógica de protecciones es más compleja que en un sistema solo en red: la protección antiaislamiento debe impedir islas no deseadas, mientras que las islas previstas (tras la conmutación) deben poder formarse. Ambas requieren criterios y retardos distintos; no pueden compartir los mismos ajustes.
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⑤ Comunicaciones y coordinación entre unidades en paralelo
Con varios PCS formadores de red en paralelo debe existir una única fuente de frecuencia. En la práctica se designa un maestro que establece la referencia de tensión y frecuencia y el resto lo siguen; si dos establecen referencia a la vez aparecen contención de frecuencia y corrientes circulantes. SP250HAG2T y SP375/500HAG2 admiten 3 unidades en paralelo.
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⑥ Entorno y grado de protección
Los proyectos de red débil suelen estar en exterior o semi-exterior: los equipos murales usan IP65 (SP135HAPSS) y los armarios todo en uno IP54 (SP250HAG2T, SP375/500HAG2). Atención a la reducción por encima de 45℃ y también por encima de 2000m de altitud.
Galería de proyectos
Preguntas frecuentes
¿La conmutación red/aislado detiene el equipo?
No. Un PCS formador de red sigue operando durante la conmutación; esa es la diferencia esencial frente a una solución que se detiene y reinicia. Los equipos todo en uno de Zhongteng conmutan en 0ms de forma activa y en menos de 10ms de forma pasiva, sin interrupción de la carga. Lo que sí se detiene son los equipos puramente seguidores, que al perder la referencia no pueden mantener la salida.
¿Por qué una red débil exige equipos formadores de red?
Porque a una red débil le falta precisamente aquello de lo que depende un equipo seguidor: la referencia externa de tensión y frecuencia. En feeders de baja capacidad de cortocircuito la tensión del punto de conexión puede caer hasta el nivel de desincronizar al equipo seguidor. Solo un PCS formador de red puede establecer activamente la tensión. También explica por qué algunos proyectos «se conectan bien pero no dan servicio»: no falta potencia, sino capacidad de trabajar con una referencia débil.
¿Puede un almacenamiento ya instalado en red pasar a conmutación red/aislado?
Depende de si el equipo actual puede operar en aislamiento. La mayoría de los PCS en red carecen de salida aislada y no la obtienen por actualización de software: hay que cambiar el equipo. Una solución intermedia es añadir un módulo STS independiente en el bus de alterna y conectar un almacenamiento capaz de operar en aislamiento, lo que de todos modos implica añadir almacenamiento. Definir esta necesidad al inicio del proyecto es mucho más económico que retrofit.
¿Un equipo formador de red añade pérdidas en modo en red?
La etapa de conversión de potencia es similar y el nivel de eficiencia comparable. La diferencia real de pérdidas viene de la topología, no del control: los equipos todo en uno integran MPPT y distribución en el armario, reduciendo etapas intermedias de corriente alterna; una solución acoplada en alterna añade una conversión. Si merece la pena debe juzgarse por la necesidad de conmutación, no por las pérdidas.
¿Cómo se verifica el tiempo de conmutación?
Medición en campo: instale un registrador de potencia (u osciloscopio) en la carga crítica, abra manualmente el punto de conexión y registre la duración de la interrupción. Los indicadores de fábrica son 0ms activo y menos de 10ms pasivo; el valor real depende de la mecánica del interruptor y de la lógica de detección, por lo que la aceptación debe apoyarse en la medición y quedar registrada en el acta.
¿Cómo funciona la operación híbrida con diésel?
La idea es que el diésel opere solo en su rango eficiente. Cuando el SOC cae por debajo del umbral o la carga supera la capacidad del PCS, el diésel arranca y queda en paralelo; cuando el SOC es suficiente y la carga es baja, se para y todo lo cubre la batería. El EMS decide en tiempo real según SOC y carga. Los equipos todo en uno de Zhongteng incorporan estrategia híbrida y arranque y parada automático del motor.
¿Su feeder es una red débil?
Envíenos la ubicación del punto de conexión, la longitud de la línea y los datos de tensión medidos. Zhongteng puede realizar la evaluación de red débil y recomendar equipo seguidor o formador junto con el esquema de conmutación.
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