Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico JORNADA DE DIVULGACIÓN Bizkaia Aretoa, 4 de junio de 2014
Pablo Eguia – Igor Albizu Dpto. Ingeniería Eléctrica UPV/EHU
índice
• Introducción • GISEL • Líneas de investigación • Modelización y análisis de sistemas con alta penetración de energías renovables • Análisis dinámico de la capacidad de líneas aéreas
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Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico
Introducción
Elevada penetración de generación renovable en los sistemas eléctricos en la última década Los sistemas con elevada penetración de generación renovable están evolucionando hacia sistemas distribuidos
Sistema centralizado
Sistema distribuido
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Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico
Introducción
Es necesario “integrar “la generación renovable no solo “conectar”: • Operación en régimen permanente: • Rangos de funcionamiento permanente • Control de tensión • Control de frecuencia • Otras funcionalidades (inercia, amortiguación de oscilaciones…)
• Operación de régimen perturbado: • Rangos de operación transitoria • Control de tensión • Control de frecuencia • Black-start
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Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico
GISEL
Grupo de Investigación en Sistemas de Energía Eléctrica: • Departamento de Ingeniería Eléctrica • 3 centros: ETSI-Bilbao, EUITI-Bilbao y EUITI-Eibar • Profesores: 15 (2 catedráticos y 11 doctores) • Doctorandos: 9 • Financiación: 50% fondos públicos – 50% fondos privados • Laboratorios: • Máquinas y circuitos • Ensayo de sistemas de medida, protección y control (SAS) • Sistemas renovables: aislados y conectados a red • Simulación de sistemas eléctricos: PSS/E, PowerFactory, PSCAD…
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Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico
Líneas de investigación
Integración de Energías Renovables en el Sistema Eléctrico: • Microrredes: • Desarrollo de una microrred de laboratorio (PEM, baterías, FV…) • Desarrollo y validación de modelos de equipos y de la microrred • Análisis y mejora de la eficiencia de microrredes con cogeneración • Integración del vehículo eléctrico. Gestión de redes activas
• FACTS y HVDC: • Desarrollo de modelos FACTS • Análisis de redes HVDC. Interacción HVAC-HVDC • Análisis de la interacción de FACTS y HVDC
• Modelización y análisis de sistemas eléctricos con alta penetración de energías renovables 6
Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico
Líneas de investigación
Protecciones eléctricas y detección de faltas: • Diseño de nuevos algoritmos de detección y localización de faltas de alta impedancia en sistemas de distribución con generación distribuida • Detección y localización de faltas en líneas mixtas mediante sincrofasores • Desarrollo y validación de métodos de detección de isla • Protección de microrredes • Protección de redes de DC. Comportamiento de los sistemas VSC-HVDC • Diseño, desarrollo y prototipado de hardware para validación de algoritmos de protección 7
Integración de las energías marinas en el sistema eléctrico
Líneas de investigación
Optimización de activos de transporte y distribución: • Aumento de la capacidad de transporte de líneas •
Desarrollo de directrices de recepción, explotación y
monitorización de cables y accesorios de líneas subterráneas • Análisis de la integración flexible de energía eólica basada en el análisis dinámico de la capacidad de líneas aéreas (DLR) • Desarrollo de un sistema de monitorización de la capacidad de líneas aéreas en tiempo real • Evaluación de la viabilidad de reemplazar líneas en AC por líneas en DC • Predicción de la capacidad de líneas aéreas
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Integración de las energías marinas en el Sistemas con alta sistema eléctrico penetración de EE.RR.
Modelización y análisis de sistemas eléctricos con alta penetración de energías renovables: • Modelos dinámicos de sistemas de generación renovable para estudios de integración en red: • Inversores fotovoltaicos y sistemas de almacenamiento • Control de planta (EMS)
• Estudios de integración en red de plantas de energías renovables • Análisis de integración de energías renovables en redes débiles: • Problemática • Definición de escenarios y validación de modelos de red • Propuesta de soluciones basadas en el control del generador
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Integración de las energías marinas en el Sistemas con alta sistema eléctrico penetración de EE.RR.
Modelos dinámicos: • Para análisis de red con PSS/E y PowerFactory
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Integración de las energías marinas en el Sistemas con alta sistema eléctrico penetración de EE.RR.
Estudios de integración en red: • Para validación de plantas según Códigos de Red
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Integración de las energías marinas en el Sistemas con alta sistema eléctrico penetración de EE.RR.
Análisis de integración de renovables en redes débiles • Para aumento de capacidad renovable en sistemas aislados • Mejorar la respuesta de los inversores antes eventos de red
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Integración de las energías marinas en el Análisis dinámico de la sistema eléctrico capacidad de líneas
Límite térmico de líneas aéreas: limita la integración en el sistema eléctrico pues limita la intensidad que puede circular por las líneas Magnitudes meteorológicas
Verano
Temperatura ambiente (ºC) Radiación solar (W/m2) Velocidad de viento (m/s)
Invierno
26 1000 0.6
14 1000 0.6
1400 1200 1000 800
Intensidad (A)
600
Ampacidad (A)
400
Ampacidad estática (verano) Ampacidad estática (invierno)
200 0 1
16
31
46
61
76
91
106 121 13
Integración de las energías marinas en el Análisis dinámico de la sistema eléctrico capacidad de líneas
GPRS
Tracción
Temperatura del conductor e intensidad
Velocidad de viento Temperatura ambiente y radiación solar
Dataloggers
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Integración de las energías marinas en el Análisis dinámico de la sistema eléctrico capacidad de líneas
North Hoyle (Wales)
Línea aérea 132 kV Real-Time Thermal Rating basado en medidas meteorológicas 15
Integración de las energías marinas en el Análisis dinámico de la sistema eléctrico capacidad de líneas
Promedio de la ampacidad en tiempo real: 24 - 55 % por encima del límite estático
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Integración de las energías marinas en el Análisis dinámico de la sistema eléctrico capacidad de líneas
Correlación de la ampacidad con la producción eólica:
Baja producción eólica (0-25 %)
Alta producción eólica (75-100 %)
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