C35 Desarrollo de Transformadores de Distribución Para Aplicación Solar
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Desarrollo de Transformadores de Distribución para aplicación solar –Tendencias y Perspectiva de la Industria
09 de Octubre del 2014
2Impulsando soluciones confiables
Agenda
� Introducción
� Pronóstico del crecimiento del mercado solar global
� Pronóstico del crecimiento del mercado solar en México
� Principios de generación solar
� Configuración de las plantas generadoras fotovoltaicas
� El transformador Solar
� Conclusiones
3Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento del mercado renovable a nivel mundial
4Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar global
Incremento de capacidad de generación renovable en mercados emergente (2010-2030)
Crecimiento en generación eólica y solar (PV) domina el mercado renovable
5Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar a nivel mundial
Incremento de generación renovable al 2030 en mercados emergentes
México … segundo mercado emergente más importante para energías renovables
6Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento del mercado renovable en México
7Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México
México es considerado uno de los paises con más y mejores condiciones para la generación solar PV
Radiación Anual del sol en américa latina
8Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México
Evolución de las energías renovables en el sistema eléctrico Mexicano (Escenario de planeación) 2012-2026
MW
México cuadriplicará su generación a partir de las fuentes renovables en los siguientes 15 años
20GW
4.8 GW
9Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México
Detalle de las energías renovables del tipo “Autoabastecimiento”
En 2025 las centrales Solares PV generarán los mismos niveles de energía que lascentrales del tipo Hidroeléctricas
10Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México
Detalle de las energías renovables del tipo “generación distribuida”
La generación solar PV es por naturaleza la tecnología fácilmente aplicable en sistemas de generación distribuida
11Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México
Evolución de los precios de los módulos solares PV a nivel mundial
La tecnología solar PV ha incrementado su competitividad agresivamente en los últimos 5 años
12Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México
Programa de centrales para 2011 – 2026
Se muestra un crecimiento considerable a partir del 2019 en granjas solares PV dentro del sistema eléctrico Mexicano
Del 2011 al 2017 se tienen planeadas:
� Gobierno del estado de Guerrero …. ..1 MW� Autoabastecimiento renovable……..2.8 MW� Consorcio integrador Sonora……..…20 MW
Del 2018 al 2026 se tienen planeadas:
� Proyecto Solar I……………………..100 MW� Proyecto Solar II…………………….150 MW� Proyecto Solar III………..…………..150 MW� Proyecto Solar IV.….………………..200 MW� Proyecto Solar IV.….………………..100 MW
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Tecnologías de generación Solar
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Tecnologías de generación Solar
La incorporación de nuevas tecnologías demandará nuevos desarrollos en todos los equipos de la red eléctrica.
El futuro de los sistemas eléctricos de potencia con generación del tipo renovable
PresenteGeneración convencional:
Hidroeléctricas
Termoeléctricas
Cargas convencionales
Industrial
Comercial
Residencial
FuturoGeneración
Estado actual + distribuida
Granjas Eólicas
Granjas Solares
Almacenamiento
Cargas
Estado actual + cargas con armónicos
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Tecnologías de generación Solar
Concentradores solares de calor (CSP)• Espejos para captar un área grande de energía solar para
ser enviado a un punto en específico, la cual es utilizada en
una planta convencional de generación eléctrica.
Solares Fotovoltaicas (PV)Celdas solares que producen DC esto debido a la absorción
de los electrones por el material fotosensible.
• Conversión de DC a AC por medio de inversores
1) Celdas de Silicio, (cristalinas)
2) Celdas de película delgada (pelicula delgada)
3) Multi uniones (cascada o celdas tándem)
1) Receptor Central
2) Plato parabólico
3) Canal parabólico y lineal fresnel
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Tecnologías de generación Solar
Las tecnologías solares fotovoltaicas se encuentran en un estado de madurez y reducción de costo
Comportamiento de las tecnologías de generación solar
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La interconexión de las celdas dependerá de los niveles de potencia-voltaje de la planta
Arreglo de paneles solares
Celda
Modulo
Arreglo
Cadena de módulos
Tecnologías de generación Solar
18Impulsando soluciones confiables
Agua Caliente – Palm Spring, California(290MW)Aurrera – Aguascalientes, México(174kW)Schuco Solar, Roseville, California (7kW)
GeneraciónComercial-IndustrialResidencial
Mar
ket s
egm
ent
Tecnologías de generación Solar PV
Fuente: U.S. Solar Market Insight Report / Q2 2012 / Executive Summary
19Impulsando soluciones confiables
Agua Caliente – Palm Spring, California(290MW)Aurrera – Aguascalientes, México(174kW)Schuco Solar, Roseville, California (7kW)
GeneraciónComercial-IndustrialResidencial
Mar
ket s
egm
ent
Tecnologías de generación Solar PV
Fuente: U.S. Solar Market Insight Report / Q2 2012 / Executive Summary
Internalloads
20Impulsando soluciones confiables
Agua Caliente – Palm Spring, California(290MW)Aurrera – Aguascalientes, México(174kW)Schuco Solar, Roseville, California (7kW)
GeneraciónComercial-IndustrialResidencial
Mar
ket s
egm
ent
Tecnologías de generación Solar PV
Considera un transformador de distribución conectado directamente al inversor del bloque de generación
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Plataformas Solares
Características de la plataforma• De 2 a 4 inversores de 1000 kW, 1 panel de control y 1
transformador de 2000 kVA
Requerimientos del transformador• Voltaje primario 200 a 600 Volts
•Devanado sencillo en BT
• Clase 15 kV, Clase 25 kV y Clase 34.5 kV.
Plataforma solar con transformador 2 devanados
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Plataformas Solares
Plataforma solar con transformador 3 devanados
Requerimientos del transformador• Voltaje primario 200 a 600 Volts
• Doble devanado en BT
• Clase 15 kV, Clase 25 kV y Clase 34.5 kV.
Características de la plataforma• Dos inversores de 500 a 800 kW, 1 panel de control y 1
transformador de 1000 a 1600 kVA
La tecnología de 2 o 3 devanados puede ser utilizada indistintamente en lasplataformas solares PV
23Impulsando soluciones confiables
Transformador
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El transformador solar
Existen 2 tipos de transformadores para la aplicación solar
El mercado solar PV utiliza transformadores solares doble devanado
Transformador Pedestal trifásico convencional Transformador solar doble devanado
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El transformador solar
Nomenclaturas para el transformador solar PV
El mercado solar PV utiliza transformadores solares de 3 devanados
Transformador 3 devanados Transformador 4 devanados
Requerimientos comunes del transformador solar:
-Impedancia BT1-AT (4-6%)
-Impedancia BT2-AT (4-6%)
-Impedancia BT1-BT2 (>9%)
-Uso de pantalla electrostática
BT1BT2
AT
AT
BT2
BT1
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Conclusiones de la presentación
�Los sistemas de generación solar serán un tema de importancia en los siguientes años principalmente en Solar y Eólica
�Adicionalmente la tecnología solar PV ya se encuentra madura y en proceso de reducción de costos
�La reducción de costos de los paneles solares incrementan la viabilidad en la utilización de esta tecnología como fuente de generación de energía.
�México se muestra como uno de los países fuertes dentro de los mercados emergentes en el ámbito solar
�El transformador de distribución para aplicación solar puede ser de 2 o 3 devanados y es 100% compatible dentro de las plataformas solares
PROLEC GE tiene una amplia experiencia en el diseño y manufactura detransformadores solares PV, así como participación activa en la definición deestándares internacionales relacionados con las granjas solares.
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Desarrollo de Transformadores de Distribución para aplicación solar –Tendencias y Perspectiva de la Industria
Transformadores Comerciales
3 de Abril del 2014
28Impulsando soluciones confiables
Gracias !!!
29Impulsando soluciones confiables
Back Up (Caso de análisis)
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El transformador solar
Configuración típica del arreglo PV a nivel generación
Esquemas de protección sencillos en la aplicación solar
Inversor Inversor
Fusibles expulsióny
fusible limitador
Conexión al siguiente
transformador
31Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar global
México muestra un equilibrio entre las secciones residencial-comercial-Generación
Segmentación de los sistemas renovables por categoría (2012-2017)
32Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar global
Estimación de objetivos de la generación renovable por tecnología
México muestra liderazgo mundial en generación geotermica
33Impulsando soluciones confiables
Pronóstico de crecimiento de mercado solar global
Regiones en las que se ofrecen incentivos para el desarrollo de la generación fotovoltaica
México no cuenta con un incentivo gubernamental que impulse el desarrollo de la generación solar
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CASO DE ANALISISSISTEMA DE PRUEBA
Se consideran 2 fallas trifásicas sólidamente aterrizadas en los sistemas de
prueba para la evaluación de CC y flujos de potencia para la evaluación de
regulación de voltaje
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CASO DE ANALISISRESULTADOS
Los valores obtenidos por las pruebas efectuadas son:
Considerando los requerimientos del cliente y la norma para el caso
mostrado, se seleccionaron 2 transformadores para efectuar el análisis
comparativo, las características de los diseño fueron:
Sistema con transformador de 2 devanados Sistema con transformador de 3 devanadosIcc en CC AT (kA) 0.014 0.0145Icc en CC BT (kA) 12.96 21.1Regulacion V (%) 99.59% 99.73%
1 transformador de 3 devanados 2 transformadores convencionales
Largo 2425.8 mm 1770 mm
Ancho 1829 mm 1534 mm
Altura 2269 mm 1696 mm
Área 4.436 m2 5.430 m2
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El transformador solar
Grupos vectoriales utilizados para la aplicación solar
Condición Neutro flotado en AT
Estrella aterrizada en AT
Aterrizamientode baja resistencia en neutro
Grupo vectorial Dy11y11Dy5y5Dy1y1Yd11d11Yd5d5Yd11d11
YNy0y0YNd11d11YNd5d5YNd1d1
YNy0y0
Estos grupos se recomiendan solo si la BT no es con neutro aterrizado
37Impulsando soluciones confiables
Costo por generación de W en las principales tecnologias PV