“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