Qué esIindustrial yCcomercialEenergíaStoraje yCCommónBnegociosMmodelos

IAlmacenamiento de energía industrial y comercial

El término “almacenamiento de energía industrial y comercial” se refiere a los sistemas de almacenamiento de energía utilizados en instalaciones industriales o comerciales.

Desde la perspectiva del usuario final, el almacenamiento de energía se puede clasificar en almacenamiento en la red eléctrica, en la red de distribución y en el usuario. El almacenamiento en la red eléctrica y en la red de distribución también se conoce como almacenamiento premedición o almacenamiento a granel, mientras que el almacenamiento en el usuario se denomina almacenamiento postmedición. Este último se divide a su vez en almacenamiento industrial y comercial, y almacenamiento doméstico. En esencia, el almacenamiento industrial y comercial se incluye dentro del almacenamiento en el usuario, y está destinado a instalaciones industriales o comerciales. El almacenamiento industrial y comercial se utiliza en diversos entornos, como parques industriales, centros comerciales, centros de datos, estaciones base de comunicaciones, edificios administrativos, hospitales, escuelas y edificios residenciales.

Desde una perspectiva técnica, la arquitectura de los sistemas de almacenamiento de energía industriales y comerciales se puede clasificar en dos tipos: sistemas acoplados en CC y sistemas acoplados en CA. Los sistemas acoplados en CC suelen utilizar sistemas de almacenamiento fotovoltaico integrados, que constan de varios componentes como sistemas de generación de energía fotovoltaica (que comprenden principalmente módulos fotovoltaicos y controladores), sistemas de generación de energía de almacenamiento (que incluyen principalmente paquetes de baterías, convertidores bidireccionales ("PCS"), sistemas de gestión de baterías ("BMS"), logrando la integración de la generación y el almacenamiento de energía fotovoltaica), sistemas de gestión de energía ("sistemas EMS"), etc.

El principio de funcionamiento fundamental consiste en la carga directa de baterías con corriente continua (CC) generada por módulos fotovoltaicos mediante controladores fotovoltaicos. Además, la corriente alterna (CA) de la red eléctrica puede convertirse en CC a través de un sistema de conversión de potencia (PCS) para cargar las baterías. Cuando la carga requiere electricidad, la batería suministra corriente, y el punto de recolección de energía se encuentra en la propia batería. Por otro lado, los sistemas de acoplamiento de CA constan de varios componentes, entre ellos sistemas de generación de energía fotovoltaica (principalmente módulos fotovoltaicos e inversores conectados a la red), sistemas de almacenamiento de energía (principalmente baterías, PCS, BMS, etc.), sistema de gestión de energía (EMS), etc.

El principio de funcionamiento básico consiste en convertir la energía CC generada por los módulos fotovoltaicos en energía CA mediante inversores conectados a la red, que puede suministrarse directamente a la red o a las cargas eléctricas. Alternativamente, puede convertirse en energía CC mediante un sistema de conversión de potencia (PCS) y cargarse en la batería. En esta etapa, el punto de captación de energía se encuentra en el extremo de CA. Los sistemas de acoplamiento CC se caracterizan por su rentabilidad y flexibilidad, siendo idóneos para escenarios donde el consumo eléctrico es menor durante el día y mayor durante la noche. Por otro lado, los sistemas de acoplamiento CA se caracterizan por un mayor coste y flexibilidad, siendo ideales para aplicaciones donde ya existen sistemas de generación de energía fotovoltaica o donde el consumo eléctrico es mayor durante el día y menor durante la noche.

En general, la arquitectura de los sistemas de almacenamiento de energía industriales y comerciales puede funcionar independientemente de la red eléctrica principal y formar una microrred para la generación de energía fotovoltaica y el almacenamiento en baterías.

II. Arbitraje de Peak Valley

El arbitraje de picos y valles es un modelo de ingresos comúnmente utilizado para el almacenamiento de energía industrial y comercial, que implica la carga desde la red a precios bajos de electricidad y la descarga a precios altos de electricidad.

Tomando como ejemplo a China, sus sectores industrial y comercial suelen implementar políticas de tarificación eléctrica por franjas horarias y tarifas de electricidad en horas punta. Por ejemplo, en la región de Shanghái, la Comisión de Desarrollo y Reforma de Shanghái emitió un aviso para reforzar el mecanismo de tarificación eléctrica por franjas horarias en la ciudad (Comisión de Desarrollo y Reforma de Shanghái [2022] n.º 50). Según el aviso:

Para fines industriales y comerciales generales, así como para otros consumos de electricidad bipartitos y grandes consumos industriales bipartitos, el período pico es de 19:00 a 21:00 en invierno (enero y diciembre) y de 12:00 a 14:00 en verano (julio y agosto).

Durante los periodos de mayor demanda en verano (julio, agosto y septiembre) e invierno (enero y diciembre), las tarifas eléctricas aumentarán un 80 % sobre la tarifa plana. Por el contrario, durante los periodos de menor demanda, las tarifas eléctricas disminuirán un 60 % sobre la tarifa plana. Asimismo, durante los periodos de mayor demanda, las tarifas eléctricas aumentarán un 25 % sobre la tarifa máxima.

En los demás meses, durante los períodos de mayor demanda, los precios de la electricidad aumentarán un 60% sobre la base de la tarifa plana, mientras que durante los períodos de menor demanda, los precios disminuirán un 50% sobre la base de la tarifa plana.

Para el consumo eléctrico general industrial, comercial y de otros sistemas individuales, solo se distinguen las horas punta y valle, sin subdividir las horas punta. Durante los periodos punta de verano (julio, agosto y septiembre) e invierno (enero y diciembre), las tarifas eléctricas aumentarán un 20 % sobre la tarifa plana, mientras que durante los periodos valle disminuirán un 45 % sobre la tarifa plana. En los demás meses, durante las horas punta, las tarifas eléctricas aumentarán un 17 % sobre la tarifa plana, mientras que durante los periodos valle disminuirán un 45 % sobre la tarifa plana.

Los sistemas de almacenamiento de energía industriales y comerciales aprovechan esta estructura de precios comprando electricidad a bajo precio durante las horas valle y suministrándola a la demanda durante los periodos de máxima demanda o de precios elevados. Esta práctica contribuye a reducir los gastos de electricidad de las empresas.

IIICambio de tiempo energético

La «gestión de la demanda energética» consiste en ajustar el momento del consumo eléctrico mediante el almacenamiento de energía para suavizar los picos de demanda y cubrir los periodos de baja demanda. Al utilizar equipos de generación de energía, como células fotovoltaicas, el desajuste entre la curva de generación y la curva de consumo puede provocar situaciones en las que los usuarios vendan el excedente de electricidad a la red a precios más bajos o la compren a precios más altos.

Para abordar este problema, los usuarios pueden cargar la batería durante los periodos de bajo consumo eléctrico y descargar la energía almacenada durante los periodos de máxima demanda. Esta estrategia busca maximizar los beneficios económicos y reducir las emisiones de carbono de las empresas. Además, almacenar el excedente de energía eólica y solar procedente de fuentes renovables para su uso posterior durante los periodos de máxima demanda también se considera una práctica de gestión del consumo energético.

El desplazamiento temporal de la energía no tiene requisitos estrictos en cuanto a los horarios de carga y descarga, y los parámetros de potencia para estos procesos son relativamente flexibles, lo que lo convierte en una solución versátil con una alta frecuencia de aplicación.

IV.Modelos de negocio comunes para el almacenamiento de energía industrial y comercial

1.SujetoIinvolucrado

Como se mencionó anteriormente, la esencia del almacenamiento de energía industrial y comercial radica en la utilización de instalaciones y servicios de almacenamiento de energía, y en la obtención de beneficios mediante el arbitraje de horas pico y valles, entre otros métodos. En esta cadena, los principales participantes incluyen al proveedor de equipos, el proveedor de servicios energéticos, la entidad financiera o de arrendamiento, y el usuario.

2.ComúnBnegociosMmodelos

Actualmente, existen cuatro modelos de negocio comunes para el almacenamiento de energía industrial y comercial: el modelo de "autoinversión del usuario", el modelo de "arrendamiento puro", el modelo de "gestión de energía por contrato" y el modelo de "gestión de energía por contrato + arrendamiento financiero". A continuación, los resumimos:

(1)Use Iinversión

En el modelo de autoinversión del usuario, este adquiere e instala sistemas de almacenamiento de energía por su cuenta para beneficiarse de ellos, principalmente mediante el arbitraje de la demanda pico y valle. En este modelo, si bien el usuario puede reducir directamente la demanda pico y valle, y disminuir sus costos de electricidad, aún debe asumir el costo de la inversión inicial y los gastos diarios de operación y mantenimiento. El diagrama del modelo de negocio es el siguiente:

(2) PuroLfacilitando

En la modalidad de arrendamiento puro, el usuario no necesita adquirir instalaciones de almacenamiento de energía. Solo necesita alquilarlas al proveedor del equipo y pagar las tarifas correspondientes. El proveedor del equipo se encarga de la construcción, operación y mantenimiento, y el usuario disfruta de los ingresos generados por el almacenamiento de energía. El diagrama del modelo de negocio es el siguiente:

(3) Gestión de energía por contrato

Bajo el modelo de gestión energética por contrato, el proveedor de servicios energéticos invierte en la adquisición de instalaciones de almacenamiento de energía y las ofrece a los usuarios como servicios energéticos. El proveedor y el usuario comparten los beneficios del almacenamiento de energía de forma acordada (incluyendo reparto de beneficios, descuentos en el precio de la electricidad, etc.). Esto significa que el sistema de almacenamiento se utiliza para almacenar energía eléctrica durante los periodos de precios bajos o normales, y luego se suministra a la demanda del usuario durante los periodos de precios máximos. El usuario y el proveedor comparten entonces los beneficios del almacenamiento de energía en la proporción acordada. A diferencia del modelo de inversión directa del usuario, este modelo introduce proveedores de servicios energéticos que ofrecen los servicios de almacenamiento correspondientes. Los proveedores de servicios energéticos actúan como inversores en el modelo de gestión energética por contrato, lo que reduce, en cierta medida, la presión de inversión sobre los usuarios. El diagrama del modelo de negocio es el siguiente:

(4) Arrendamiento financiero y de gestión energética por contrato

El modelo de «Gestión Energética por Contrato + Arrendamiento Financiero» implica la incorporación de una entidad de arrendamiento financiero como arrendadora de instalaciones de almacenamiento de energía y/o servicios energéticos en el marco del modelo de Gestión Energética por Contrato. En comparación con este último, la incorporación de entidades de arrendamiento financiero para la adquisición de instalaciones de almacenamiento de energía reduce considerablemente la presión financiera sobre los proveedores de servicios energéticos, permitiéndoles así centrarse mejor en los servicios de gestión energética por contrato.

El modelo de «Gestión Energética por Contrato + Arrendamiento Financiero» es relativamente complejo y cuenta con varios submodelos. Por ejemplo, un submodelo común consiste en que el proveedor de servicios energéticos adquiere primero las instalaciones de almacenamiento de energía del proveedor de equipos, y posteriormente la entidad de arrendamiento financiero selecciona y compra dichas instalaciones según el acuerdo con el usuario, para luego arrendárselas.

Durante el periodo de arrendamiento, la propiedad de las instalaciones de almacenamiento de energía pertenece a la entidad arrendadora, y el usuario tiene derecho a utilizarlas. Al finalizar el contrato de arrendamiento, el usuario adquiere la propiedad de las instalaciones. El proveedor de servicios energéticos se encarga principalmente de la construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones de almacenamiento de energía, y puede obtener una contraprestación de la entidad arrendadora por la venta y operación de los equipos. El diagrama del modelo de negocio es el siguiente:

A diferencia del modelo anterior, en este nuevo modelo, la entidad de arrendamiento financiero invierte directamente en el proveedor de servicios energéticos, en lugar del usuario. Concretamente, la entidad de arrendamiento financiero selecciona y adquiere instalaciones de almacenamiento de energía del proveedor de equipos según el acuerdo suscrito con el proveedor de servicios energéticos, y posteriormente le arrienda dichas instalaciones.

El proveedor de servicios energéticos puede utilizar dichas instalaciones de almacenamiento de energía para proporcionar servicios energéticos a los usuarios, compartir los beneficios del almacenamiento con ellos en la proporción acordada y, posteriormente, reembolsar al arrendador financiero una parte de dichos beneficios. Una vez finalizado el plazo del arrendamiento, el proveedor de servicios energéticos adquiere la propiedad de la instalación de almacenamiento. El diagrama del modelo de negocio es el siguiente:

V. Acuerdos comerciales comunes

En el modelo analizado, los principales protocolos comerciales y aspectos relacionados se describen a continuación:

1.Acuerdo Marco de Cooperación:

Las entidades pueden suscribir un acuerdo marco de cooperación para establecer un marco de colaboración. Por ejemplo, en el modelo de gestión de energía por contrato, el proveedor de servicios energéticos puede firmar dicho acuerdo con el proveedor de equipos, definiendo responsabilidades como la construcción y operación del sistema de almacenamiento de energía.

2.Acuerdo de gestión energética para sistemas de almacenamiento de energía:

Este acuerdo se aplica generalmente al modelo de gestión energética por contrato y al modelo de «gestión energética por contrato + arrendamiento financiero». Consiste en la prestación de servicios de gestión energética por parte del proveedor de servicios energéticos al usuario, quien recibe los beneficios correspondientes. Las responsabilidades incluyen los pagos del usuario y la cooperación en el desarrollo del proyecto, mientras que el proveedor de servicios energéticos se encarga del diseño, la construcción y la operación.

3.Contrato de compraventa de equipos:

Salvo en el modelo de arrendamiento puro, los contratos de compraventa de equipos son relevantes en todos los modelos comerciales de almacenamiento de energía. Por ejemplo, en el modelo de autoinversión del usuario, se formalizan contratos con los proveedores de equipos para la compra e instalación de sistemas de almacenamiento de energía. La garantía de calidad, el cumplimiento de las normas y el servicio posventa son aspectos fundamentales.

4.Acuerdo de servicio técnico:

Este acuerdo se suele firmar con el proveedor del equipo para la prestación de servicios técnicos como el diseño, la instalación, el funcionamiento y el mantenimiento del sistema. Los requisitos de servicio claros y el cumplimiento de las normas son aspectos esenciales que deben abordarse en los acuerdos de servicios técnicos.

5.Contrato de arrendamiento de equipos:

En los casos en que los proveedores de equipos conservan la propiedad de las instalaciones de almacenamiento de energía, se firman contratos de arrendamiento de equipos entre usuarios y proveedores. Estos contratos definen las responsabilidades del usuario en cuanto al mantenimiento y el correcto funcionamiento de las instalaciones.

6.Contrato de arrendamiento financiero:

En el modelo de «Gestión Energética por Contrato + Arrendamiento Financiero», se suele establecer un contrato de arrendamiento financiero entre los usuarios o proveedores de servicios energéticos y las entidades arrendadoras. Este contrato regula la compra y el suministro de sistemas de almacenamiento de energía, los derechos de propiedad durante y después del plazo del arrendamiento, y las consideraciones para la selección de sistemas de almacenamiento de energía adecuados para usuarios domésticos o proveedores de servicios energéticos.

VI. Precauciones especiales para los proveedores de servicios energéticos

Los proveedores de servicios energéticos desempeñan un papel fundamental en la cadena de implementación del almacenamiento de energía industrial y comercial, así como en la obtención de sus beneficios. Para estos proveedores, existen diversos aspectos que requieren especial atención en el ámbito del almacenamiento de energía industrial y comercial, tales como la preparación y financiación de proyectos, la adquisición e instalación de las instalaciones. A continuación, enumeramos brevemente estos aspectos: