SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS AISLADOS: SOLUCIONES TÉCNICAS

Transcripción

1 SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS AISLADOS: SOLUCIONES TÉCNICAS Vicente Salas Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos (UC3M PV LAB) Grupo de Sistemas Electrónicos de Potencia Departamento de Tecnología Electrónica Jornada Sistemas Híbridos Fotovoltaicos Universidad Carlos III de Madrid (Leganés) Madrid 3 de Diciembre de 2013

2 Factura y consumos electricidad Consumo: 276 kwh (en 2 meses)-sep-oct ,70 centseuros/kwh

3 Factura y consumos electricidad 30,70 centseuros/kwh

4 Posible solución Sistemas Híbridos Fotovoltaicos

5 Sistemas híbridos: concepto-definición Sistema híbrido planta fotovoltaica multifuente Una planta fotovoltaica conectada en paralelo con otro tipo de generadores. Informe UNE: Energía Solar Fotovoltaica Términos y Definiciones Clasificación: Presencia de fuentes convencionales Número de fuentes Potencia instalada Almacenamiento de energía Conexión a la red de distribución

6 Sistemas híbridos: aplicaciones

7 Sistemas híbridos: aplicaciones Domésticas Industriales Granjas Regadio III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013

8 Sistemas híbridos: configuraciones

9 Sistemas híbridos: tipos más comunes Fotovoltaica + Eólico + Diesel Fotovoltaica + Diesel Eólico + Diesel Fotovoltaica + Baterías + Diesel

10 Sistemas híbridos: configuraciones Atendiendo al bus de conexión Conexión en CC (DC coupling) Conexión en CA (AC coupling) Conexión Mixta: CC + CA

11 Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling)

12 Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling) 48, 120, 240, 400 Vcc

13 Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling)

14 Sistemas híbridos: configuraciones

15 Sistemas híbridos: configuraciones

16 Sistemas híbridos: configuraciones

17 Sistemas híbridos: configuraciones

18 Sistemas híbridos: configuraciones

19 Sistemas híbridos: configuración en CA (AC coupling)

20 Esquema: Sistema Híbrido de la Granja (AC coupled)

21 Nuevas carácterísticas inversores: Smart Grid Control en reactiva Fault Ride Through (FRT) Soporte dinámico de red Gradiente de arranque Limitación de potencia Reducción de la potencia con la tensión (GVPR) y con la frecuencia (GFPR)

22 Convertidor cargador/inversor (bidireccional) Cerrados (sólo se pueden conectar inversores de su propia marca) SMA INGETEAM Schneider Abiertos (se pueden conectar cualquier inversor) Studer Victron Outback

23 Inversor bidireccional: inversor aislado

24 Inversor bidireccional: cargador de baterías

25 Configuración en CA: Ejemplo Granja Isona Campo fotovoltaico ( kw instalada): compuesto por 224 módulos LDK 235 P. Baterías (4572 Ah C 10 ): baterías de plomo-ácido, de 2 V, 1143 Ah C OPzS 1000, con el bus de 48 V. Inversores de conexión a red (4): cuatro unidades de inversores Fronius IG Plus 150 V-3, de 12 kw cada uno Inversor/cargador (6): seis unidades Studer XTH , de 8 kw de 48 V Generador diesel (1): una unidad de 128 kw de potencia activa, de la marca Newage International LTD.

26 Generador Fotovoltaico

27 Sistema Híbrido 50 kw (excepto generador fotovoltaico) Inversores/cargadores Inversores de conexión a red Baterías III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013

28 Configuración en CA INVERSOR/CARGADOR INTEGRADO CON BATERÍAS

29 Configuración en CA con inversor híbrido

30 Sistemas híbridos: configuración mixta

31 Configuración mixta: Ejemplo

32 Cuál es la configuración óptima entre DC coupling y AC coupling?

33 Comparación DC coupling AC coupling

34 Comparación rendimientos

35 COMPARACIÓN RENDIMIENTOS (%) DC Coupling good for Load for energy used from storage energy DC Coupling charge battery with higher PV to Battery Efficiency DC coupling > AC coupling % vs % At night time when battery supply load, the overall efficiency from PV to Load DC coupling > AC coupling 78.76% vs 71.77% AC Coupling good for Load for energy used directly AC Coupling supply day time load with higher PV to Load Efficiency DC coupling < AC coupling 92.12% vs 95.0%

36 CONCLUSIÓN COMPARACIÓN El AC coupling debería ser utilizado sólo cuando se abastece directamente el consumo desde el generador fotovoltaico. El DC coupling debería utilizarse para cargar las baterías. Situación ideal: DC coupling (%) + AC coupling (%) El % vendría dado por el perfil del consumo y de la irradiancia

37 ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS

38 Estrategias de gestión de los Sistemas Híbridos El objetivo es acoplar los recursos a la demanda

39 Estrategias de gestión de los Sistemas Híbridos Administración energía Funcionamiento correcto Coste mínimo Uso del diesel Uso de la batería

40 Estrategias de control

41 Estrategias de control

42 Estrategias de control

43 Grid frequency dependent power reduction (GFPR)

44 Grid voltage dependent power reduction (GVPR)

45 Frecuencia del bus de CA

46 Corriente - tensión baterías

47 Corriente Tensión baterías (noche)

48 Penetración fotovoltaica (%)

49 Potencia generada Consumo

50 Corriente tensión baterías

51 Consumo tensión baterías

52 Corriente tensión baterías (noche)

53 Consumo tensión baterías

54 Penetración fotovoltaica (%)

55 Normas internacionales Sistemas Híbridos Fotovoltaicos

56 Sistemas Híbridos: Normativa internacional

57 Sistemas Híbridos: Normativa internacional BWEA Small Wind turbine Performance and Safety Standards IEC/TS e part 4 IEC/TS part 2 IEC IEC IEC IEC IEC :2004 Part 2 IEC :2004 Part 3 IEC :2005 Part 4 IEC :2005 Part 5 IEC :2005 Part 6

58 Muchas gracias y que tengan un buen día!! Vicente Salas vicente.salas@uc3m.es Jornada Sistemas Híbridos Fotovoltaicos Universidad Carlos III de Madrid (Leganés) Madrid 3 de Diciembre de 2013