seminario energías renovables serc-udec 2015
TRANSCRIPT
![Page 1: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/1.jpg)
Herramientas computacionales para el diseño y evaluación de
sistemas eléctricos con generación fotovoltaica
Miguel TorresInvestigador Postdoctoral
Línea 2
![Page 2: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/2.jpg)
Contenido
• Introducción
• Integración de ERNC a sistemas de potencia
•Herramientas disponibles
•Ejemplo de aplicación HIL
![Page 3: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/3.jpg)
Introducción
![Page 4: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/4.jpg)
Motivación
• Los grandes parques de ERNC ya se están construyendo, y conectando tanto en el SIC como en el SING.
•Ejemplo: Parque solar fotovoltaico Llano de Llampos de 100 MW.
![Page 5: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/5.jpg)
Planta Llano de Llampos (SIC)Chile – Copiapó
![Page 6: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/6.jpg)
Vista satelital
• Ubicada a 1150 msnm• 280 hectáreas• 314 640 paneles• 325 Wp/panel• Capacidad 100 MWp• Conectada al SIC el
16/02/14 (220 kV)• 92 MWp efectivos• Operación silenciosa• Seguimiento en un
eje• Limpieza manual
(constantemente)
![Page 7: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/7.jpg)
Vista planta real
![Page 8: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/8.jpg)
Subsistemas de la plantaCentral DC 360 – 23 kV
• 3 conv por secundario• cada conv es de 250 kW• total de 250x6 = 1,5 MW
por central• hay MPPT según manual
![Page 9: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/9.jpg)
Desafíos que impone la integración de parques ERNC a los sistemas de potencia
![Page 10: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/10.jpg)
Planificación:
•Variaciones intra-horarias en la generación (difíciles de diagnosticar).
• Incertidumbre en la generación prevista.
•Gradientes elevados de generación.
Operación:
•Nulo aporte de inercia al sistema (CPF).
•Menor aporte ante bajadas de tensión.
![Page 11: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/11.jpg)
Variaciones intra-horarias en la generación y gradientes elevados de generación
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
10.0
60.4
73.674.773.673.173.574.274.9
69.0
35.1
0.4 0.0 0.0 0.0 0.00.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
PO
TEN
CIA
[M
W]
Despacho Diario Cental Solar PV Llano de Llampos - SIC
![Page 12: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/12.jpg)
Estabilidad
![Page 13: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/13.jpg)
Respuesta inercial y CPF
13
![Page 14: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/14.jpg)
Herramientas disponibles
![Page 15: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/15.jpg)
Laboratorio de Control Digital Aplicado
•Más de 10 años de trayectoria•Diversos proyectos fondecyt• Estudiantes de doctorado, magíster y pregrado.• Control de convertidores• Estudio de nuevas topologías de conversión•Diseño placas electrónicas•Aplicaciones en energía solar
![Page 16: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/16.jpg)
Laboratorio de Calidad de Suministro Eléctrico
•Más de 10 años de trayectoria•Diversos proyectos fondecyt• Estudiantes de doctorado, magíster y pregrado.• Investigación en sistemas de potencia y problemas
de calidad de suministro.•Asistencia técnica a la industria: estudios y
mediciones•Digsilent, Analizadores de red, equipos de
medición.
![Page 17: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/17.jpg)
Laboratorio de Sistemas y Energía
•Nuevas instalaciones (96 m2)• Fondequip: 230 millones
• Simulador Tiempo-Real• Bienes de capital SERC: 50 mill.
• Emuladores FV•Amplificador de potencia
•Otro financ.: 15 millones• Infraestructura
![Page 18: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/18.jpg)
Emuladores FV (3 unid.)
• 2.6 kW• 600 V/4.3 A• Múltiples perfiles FV
![Page 19: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/19.jpg)
Ej.: inversor FV conectado a la red(Material obtenido de Tesis de Magíster de Gustavo Hunter, UdeC)
![Page 20: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/20.jpg)
Simulador en tiempo-real OPAL-RT
![Page 21: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/21.jpg)
Sistema OPAL-RT
• SIL• Simulación completamente digital.• No hay sincronización con el exterior.• Permite acelerar tiempos de prueba.
• RCP• Desarrollo de sistemas de control.• Simulador controla planta real.• Permite mayor flexibilidad en diseño y
depuración de algoritmos.
• HIL• Controlador real se conecta a planta
simulada en tiempo real.• Flexibilidad en pruebas.• Repetitividad de tests.• Prueba de eventos extremos.
• PHIL• Simulador conectado a amplificador de
potencia.• Prueba de equipos/prototipos de potencia.
![Page 22: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/22.jpg)
Amplificador de potencia Triphase
![Page 23: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/23.jpg)
Emulación Red Eléctrica
CHB
Emu. FV
AmplificadorPotencia
Planta FV
TarjetaControl
+Sensores
Emu. FV
Emu. FV
TarjetaControl
HIL PHIL
Setup
23
Sólo algoritmode control
![Page 24: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/24.jpg)
Ejemplo:Hardware-In-the-LoopMaquina Sincrónica Virtual para dotar de inercia a plantas FV
![Page 25: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/25.jpg)
Contexto
• Desviaciones de frecuencia son limitadas en primerainstancia por la inercia de las máquinas y luego actúa el CPF.
• Plantas FV son generadores no rotatorios que no aportan inercia al Sistema. Cuando reemplazan a un generador convencional pérdida de inercia y control de frecuencia.
• MSV permite que la planta FV apoye el CPF mediante la emulación de inercia y motor primario.
25
![Page 26: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/26.jpg)
Concepto MSV
* Imagen obtenida de “Potentialities of the Virtual Synchronous Machine(VISMA) to improve the quality of the electrical grid”
SSG (FACTS Terms & Def. Task Force IEEE, 1997)
VSM, VSG, VSYNCH, SYNCHRONVERTER, MSV
26
![Page 27: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/27.jpg)
MSV para control dinámico de frecuencia
27
Inertial response Damping power
0.96
0.97
0.98
0.99
Time (s)
0.5 1 1.5 2.5 3
1 kg∙m2
Variable inertia 3 kg∙m2
![Page 28: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/28.jpg)
Emulación Red Eléctrica
TarjetaControl
AlgoritmoMSV
f
Pref
![Page 29: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/29.jpg)
Setup laboratorio
29
df
dt
f
![Page 30: Seminario Energías Renovables SERC-UdeC 2015](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022021920/586e81a91a28aba0038b56cd/html5/thumbnails/30.jpg)