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“Proyecto TRES”“Proyecto TRES”
Modelado de sistemas eléctricos insularesModelado de sistemas eléctricos insulares
Jornada Técnica : Maximización de las Energías Jornada Técnica : Maximización de las Energías Renovables en Sistemas Eléctricos InsularesRenovables en Sistemas Eléctricos Insulares
22 de Octubre de 2010
Jesús Manuel de León IzquierDepartamento de Energías Renovables
Instituto Tecnológico de Canarias
Jesús Manuel de León IzquierDepartamento de Energías Renovables
Instituto Tecnológico de Canarias
CONTENIDO
1. JUSTIFICACIÓN DE LA REALIZACIÓN DE ESTUDIOS DE RED.
2. PROCEDIMIENTO PARA LA REALIZACIÓN DE ESTUDIOS DE RED. ESTUDIOS DE RED ESPECÍFICOS.
3. ETAPAS Y ESTADO ACTUAL.
JUSTIFICACIÓN DE LA REALIZACIÓN DE ESTUDIOS DE REDLos estudios de red tienen por objetivo el análisis de los sistemas eléctricos en losescenarios críticos, para la comprobación del cumplimento de la normativa yproporcionar las garantías de seguridad necesarias.
Son muchos los criterios que deben tenerse en cuenta a la hora de explotar unsistema eléctrico. A continuación se muestran los parámetros más relevantes.
CRITERIO LIMITESNivel de tensión +/‐ 10% de Un (Integrada sobre 10 minutos)Variación rápida de la tensión +/‐ 8% de Un (Integrado sobre 3 segundos)Sobretensiones provocadas por faltas a tierras Un < 140 %Distorsión Armónica de la tensión THD‐U < 8% Límites de variación de la frecuencia en régimen de funcionamiento normal 49,85Hz/50,15Hz (Integrada sobre 5 minutos)
Límites de variación de la frecuencia ante una contingencia
+/‐ 2% de 50Hz; 49Hz/51Hz (Integrada sobre 240ms)
Cualquier modificación en la red por ampliación, incorporación de nuevos equipos ocambios de criterios de explotación puede suponer el incumpliendo de alguno de losrequisitos de seguridad.
BALANCE GENERACIÓN - DEMANDA
SERVICIOS COMPLEMENTARIOS
Los sistemas activos que participan en las redes eléctricasmodernas deben proporcionar los SERVICIOSCOMPLEMENTARIOS que por escala le corresponda.
•Inercia.
•Capacidad de regulación primaria y secundaria.
•Control de tensión.
•Aportación de corriente de cortocircuito.
•Demanda gestionable.
•Almacenamiento energético a corto y medio plazo.
SERVICIOS COMPLEMENTARIOSArranque de una bomba de 500 kW en un escenario de valle con generación hidráulica.Frecuencia del sistema según la diferente Inercia, H, de las turbinas Pelton.
SERVICIOS COMPLEMENTARIOS PARA SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES
CAPACIDAD DE REGULACIÓN DE POTENCIA REACTIVA EN MÁQUINAS EÓLICAS
A medida que aumentan las renovables en los sistemas eléctricos insulares, se hace necesario que también estas participen en la regulación y gestión de los sistemas, dentro de sus limitaciones.
SERVICIOS COMPLEMENTARIOS PARA SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES
REGULACIÓN FRECUENCIA‐POTENCIA EN MÁQUINAS EÓLICAS
PROCEDIMIENTO PARA ESTUDIOS DE RED
ESTABILIDAD DE ESTABILIDAD DE TENSIÓN / FRECUENCIATENSIÓN / FRECUENCIA
FLUJO DE CARGAS Y FLUJO DE CARGAS Y SU OPTIMIZACIÓN SU OPTIMIZACIÓN
ANÁLISIS DE ANÁLISIS DE CONTINGENCIASCONTINGENCIAS
DESLASTRE DESLASTRE DE CARGASDE CARGAS
ESTRATEGIAS ESTRATEGIAS DE DE
OPERACIÓN Y OPERACIÓN Y CONTROLCONTROL
ESTABILIDAD ESTABILIDAD DINÁMICADINÁMICA
ANÁLISIS DE ANÁLISIS DE CORTOCIRCUITOSCORTOCIRCUITOS
ESTUDIOS ESTUDIOS DE REDDE RED
La solución óptima se obtiene después de muchas iteraciones.
ESTUDIO DE ARMÓNICOS
Ejemplo de distribución armónica de la corriente de una máquina eólica.
ESTUDIO DE ARMÓNICAS
Distorsión armónica de la tensión en sistemas eléctricos débiles con alta presencia de energíasrenovables.
MEDIDA EN EL PUNTO DE CONEXIÓN
COMPORTAMIENTO DEL MODELO
HUECOS DE TENSIÓN
1
0.8
0.2
0 0.5 1 15
0.95
Tiempo (seg.)
Duración de la falta Despeje de la
falta
Punto de comienzo de la perturbación
0.95 pu
ZONA TENDENTE
A LA DESCONEXIÓN POR
SOBREVELOCIDAD
REDUCCIÓN DE LA
POTENCIA REACTIVA
GENERADA
AUMENTO DEMANDA
DE REACTIVA
UnU /
DEFECTOS EN
SEGUNDA
ZONA
PRIMERA ZONA
ACTUACIÓN PROTECCIÓN
FALLO INTERRUPTOR
pu85,0
DEMANDA/GENERACIÓN
REACTIVA DESDE/HACIA
EL PCC
Defecto en la red de transporte
Pérdida de
generación
eólica
HUECOS DE TENSIÓN
Sistema eléctrico
de potencia
PCC 90kVar x 27 bloques = 2430 kVar
HUECOS DE TENSIÓN
Potencias activa y reactiva de un parque eólico durante un hueco de tensión
POTENCIA ACTIVA Y REACTIVAAzul P (W)Verde Q (VA)
CEDE REACTIVA
(Q+)
CONSUME REACTIVA
(Q-)
CEDE ACTIVA
(P+)
CONSUME ACTIVA
(P-)
ESTUDIOS DE RED: PROYECTO TRES
1ª ETAPA
‐ Recopilación de datos básicos para análisis en estado estacionario y análisis dinámico.
‐ Incorporación en PSAT, software gratuito bajo el software comercial MATLAB‐Simulink(mayor compatibilidad con Universidades y entornos académicos).
2ª ETAPA
‐ Validación en PSS/E, extensión de los datos, profundización en losmodelos y creación de modelos nuevos
Sistema Fuerteventura-LanzaroteSISTEMA FUERTEVENTURA‐LANZAROTE.
RECOPILACIÓN DE DATOS E INCORPORACIÓN A LOS MODELOS: Es la tarea que supone un mayor consumo detiempo.Los datos se han tomado de los siguientes recursos públicos abiertos: Red Eléctrica de España, Ministerio deIndustria e Instituto Canario de Estadística.
COMPOSICIÓN DEL SISTEMA:1.1. GeneraciónGeneración ConvencionalConvencional: Máquinas síncronas para las que se han recopilado las características
disponibles (potencia, tensión,…) y, para las demás, se han mantenido los datos del modeloSimulink.
22.. GeneraciónGeneración eólicaeólica.. Se han incorporado los modelos de máquina eólica existentes en PSAT ycorrespondientes a los parques de Matas Blancas, en Fuerteventura, y Playa Blanca, en Lanzarote.Estos submodelos se basan en el modelo de turbina eólica de velocidad variable, con control de pitch,conectada a un generador de inducción doblemente alimentado. Se han utilizado curvaspotencia‐velocidad estándar, a la espera de recibir las exactas del fabricante. Se han introducidodatos que representan un modelo de viento promedio, al no disponer de datos exactos de losparques.33.. Nudos,Nudos, líneas,líneas, yy transformadorestransformadores.. Los datos recopilados se muestran en las siguientes tablas. Acontinuación, se muestra el modelo del sistema.
Fuerteventura-Lanzarote: Nudos, líneas, y transformadores
NudosLíneas
Transformadores
Sistema Fuerteventura-Lanzarote: Modelo
Sistema Fuerteventura-Lanzarote: Algunos CálculosTras el cálculo del flujo de potencia por el sistema en estado estacionario y el correspondiente perfil de tensiones, se evaluaron una serie de posibles incidencias en análisis dinámico.
INCIDENCIAS EVALUADAS:
1. Corte de la Línea CorralejoCorte de la Línea Corralejo‐‐Playa BlancaPlaya Blanca2. Corte de la línea directa Las Salinas Corte de la línea directa Las Salinas –– Gran Tarajal a 66 kVGran Tarajal a 66 kV
Corte de la Línea CorralejoCorte de la Línea Corralejo‐‐Playa BlancaPlaya Blanca: Ejemplo típico de estudio ¿Qué ocurre si se corta la interconexión?
Playa Blanca: gran caída
Corralejo: fuerte subidaPta. Grande eleva Q
Las Salinas disminuye Q
Muchas gracias
Playa de Pozo Izquierdo s/n35119- Santa Lucía, Las Palmas
Para más información contactar con:
Jesús Manuel de León IzquierDepartamento de Energías RenovablesDivisión de Investigación y Desarrollo Tecnológico
+34 928 727 519 (Tel)jdeleon@itccanarias.org