Redes Flexibles, el reto en la Universidad

Redes Flexibles: El reto en la Universidad

Guillermo Robles MuñozDepartamento de Ingeniería Eléctrica

Universidad Carlos III de MadridNoviembre 2010

Idiosincrasia del mundo académico2

Clientes

Operador del Sistema

Compañías Eléctricas

Consultorías

Fabricantes

Resultados

Proyectos Industriales

Tesis Doctorales

Publicaciones

Patentes

Cooperación

Institutos de Investigación

Proyectos Europeos

Grupos Internacionales

Grupos de Investigación

Líneas de investigación

Grupo de Control de Sistemas de Potencia

Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Grupo de Diagnóstico de Máquinas Eléctricas y Materiales Aislantes (DIAMAT)

Grupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)

Instrumentación Eléctrica

3

Control de Sistemas de Potencia


Control de convertidores electrónicos conectados a la red eléctrica para aplicaciones en energías renovables

Control de aerogeneradores

Control de enlaces de continua en alta tensión (HVDC)

4



Control de convertidores electrónicos conectados a la red eléctrica para aplicaciones en energías renovables

Diseño de filtros y topologías de convertidores

Algoritmos de sincronización a la red en condiciones de desequilibrio y huecos de tensión

Algoritmos de modulación, PWM, Space Vector PWM (SVM)

Control de convertidores ante perturbaciones de la red eléctrica

5



Control de aerogeneradores

Control de potencia con programación dinámica (DPPC) aplicado a generadores doblemente alimentados y ante contingencias de red

Algoritmos de estimación de parámetros, observadores de estado y control sensorless

Control de generadores síncronos con topologías full-converter

6

Control de Sistemas de Potencia – RI


Integración de fuentes de energía renovable en la red

Nuevos diseños de filtros y topologías de convertidores

Algoritmos avanzados de control de convertidores

Reducción de potencia y oscilaciones de par en aerogeneradores

Compensación de armónicos y reactiva

Enlaces de HVDC para parques offshore

7

Control de Sistemas de Potencia – RI


Generación Distribuida y almacenamiento.

Detección de islas. Control de tensión y frecuencia

Filtros activos para el almacenamiento distribuido de energía

Mejora de los sistemas de control para la gestión de un número elevado de convertidores conectados al mismo punto

Control de convertidores en paralelo

8

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica


Integración de las energías renovables en la red eléctrica

Calidad de suministro eléctrico

9




Predicción de la producción eólica a corto plazo (48h)

Integración de la energía eólica en el mercado de la electricidad

10




Predicción de la producción eólica a corto plazo (48h)

Incorporación de modelos de incertidumbre e interdependencia espacial y temporal de las herramientas de predicción a corto plazo de la producción eólica

Modelos y herramientas de flujo de cargas probabilístico

11




Integración de la energía eólica en el mercado de la electricidad

Evaluación del arbitraje de la generación eólica participante en el mercado y de su efecto sobre la operación del sistema

Estrategias de optimización de ofertas de generadores hidráulicos, eólicos y de otras formas de almacenamiento

12

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI


Impacto de los nuevos métodos de generación y consumo sobre los mercados de energía eléctrica

Integración de las energías renovables en las Redes Inteligentes, en especial, termosolar y eólica

Contribución de las energías renovables a la estabilidad del sistema

Prueba de sistemas de control y su impacto sobre la estabilidad del sistema en PSS/E

13



Predicción a corto plazo de energías renovables e intermitentes

14

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Horas

va

lor

no

rma

liza

do

(0

,1)

Produccción

Irradiación prevista

Irradiación a cielo despejado

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Irradiación prevista

Pro

du

cció

n e

léctr

ica



Análisis probabilístico de los sistemas de potencia

15



Calidad de suministro eléctrico

Medida y evaluación de la calidad de suministro en parques eólicos

Desarrollo de modelos para la evaluación de la calidad de suministro según IEC-61400-21

Algoritmos adaptativos para el filtrado de señales de tensión e intensidad en sistemas eléctricos.

Compensación de perturbaciones mediante dispositivos electrónicos

Diseño de equipos electrónicos de compensación serie DVR y paralelo STATCOM

16



Coordinación de protecciones en Redes Flexibles

Efecto de la Generación Distribuida en la operación de protecciones

Problemas de sensibilidad y ajuste de las protecciones

Problemas asociados con la protección de reenganche

Problemas de detección de faltas a tierra y fallos de alta impedancia

Problema de coordinación entre relés, fusibles y reenganchadorde línea

Diseño de protecciones para la detección de funcionamiento en isla

Nuevas arquitecturas de comunicación entre protecciones según IEC-61850

Desarrollo de protecciones adaptativas en redes con Generación Distribuida para la detección y localización de faltas en tiempo real

17



Aplicación de tecnologías D-FACTS (Distributed Flexible AC Transmission Systems) en Redes Flexibles para la regulación de tensión y control de potencia reactiva en situaciones de

Inestabilidad y colapso de tensión

Variaciones de disponibilidad energética

Variaciones en la demanda

Variaciones en la conexión de cargas móviles dispersas

Faltas y emergencias

18

0 1 2 3 4 5 6 70.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

PD , X=0.1pu, E =1.0pu, cos =1.0

V v

oltage

QWT

= 0

0.95 pu

QWT

= 1.5



Ubicación óptima de los dispositivos D-FACTS (Distributed Flexible AC Transmission Systems) utilizando algoritmos de optimización

Maximizar el margen de estabilidad y cargabilidad del sistema

Disminuir las pérdidas

Maximizar la transmisión de potencia

Amortiguar las oscilaciones de potencia

19

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

1 8

15

22

29

36

43

50

57

64

71

78

85

92

99

10

6

11

3

12

0

12

7

13

4

Te

nsi

ón

(p

.u.)

Nodos de la red

Almacenamiento de Energía

Grupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)

Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas de combustible

Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento para su funcionamiento en redes inteligentes

Modelado dinámico no lineal de sistemas de almacenamiento y simulación en aplicaciones tanto de transporte como estacionarias

Sistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos

20


Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas de combustible

21

Los sistemas de almacenamiento de energía están todavía en desarrollo, por lo que es necesario desarrollar procedimientos de ensayo, para por ejemplo espectroscopíaa elevada corriente.


Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento en redes inteligentes

El origen de los sistemas de almacenamiento es el mundo electroquímico, pero debe adaptarse al eléctrico para su uso en, por ejemplo, redes inteligentes.

Es necesario un estudio en profundidad de cómo llevar a cabo esta adaptación: variables en valores absolutos o en por unidad, nuevas herramientas de análisis de circuitos eléctricos.

22


Modelado dinámico no lineal y simulación en aplicaciones tanto de transporte como estacionarias

23

Supercapacitor impedance for 150 A


Sistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos

Decisión de los sistemas de almacenamiento requeridos y su escalado, teniendo en cuenta todo el conjunto: coste, volumen, ciclado, etc.

Optimización en tiempo real.

24


Interacción vehículo-red: carga y descarga de la batería del vehículo para su uso como almacenamiento en red

Sistemas de almacenamiento concretos para su uso en sistemas estacionarios a nivel de red de distribución: baterías de flujo

Integración del almacenamiento de energía en otros sistemas de transporte también conectados a la red eléctrica: tracción eléctrica

25



Integración de sensores en la red para estudios de cargabilidad y mantenimiento

Identificación y optimización de grupos de variables disponibles para caracterizar los mecanismos de degradación en los activos

Identificación de las técnicas de vigilancia más utilizadas en los activos de la red

Interacción de los distintos mecanismos de degradación para la prevención de fallos en los activos

Desarrollo de un sistema de decisión sobre el estado de degradación del activo y establecer un sistema de alertas para su mantenimiento o sustitución

Estudio de nuevos sensores para la medida de las variables de los mecanismos de degradación

26

Redes Flexibles: El reto en la Universidad

Guillermo Robles MuñozDepartamento de Ingeniería Eléctrica

Universidad Carlos III de MadridNoviembre 2010

Redes Flexibles, el reto en la Universidad

Business

Transcript of Redes Flexibles, el reto en la Universidad