Mejora la eficiencia de los parques eólicos mediante el análisis de los datos SCADA

Transcripción

1 Mejora la eficiencia de los parques eólicos mediante el análisis de los datos SCADA Primer Congreso Internacional Investigación Sostenible Energías Renovables y Eficiencia Energética. 28/11/2013 Carlos Pueyo Rufas Edificio CIRCE / Campus Río Ebro / Mariano Esquillor Gómez, 15 / ZARAGOZA Tfno. (+34) / Fax (+34) / web: / circe@unizar.es

2 Índice Titulo: Wind farm efficiency improvement using turbine s SCADA data Autores: Julio J. Melero, Ana P. Talayero, Carlos Pueyo, Roberto Lázaro Institución: Fundación CIRCE y Universidad de Zaragoza Índice de la presentación o Introducción o Metodología o Resultados o Conclusiones o Líneas futuras

3 Introducción La energía eólica ha experimentado un gran desarrollo alcanzando una fase de madurez tecnológica Avances y desarrollos tecnológicos Precio del petróleo, generación rentable Marco legal estable Nuevas necesidades Optimización del rendimiento de los parques existentes Planificación adecuada de la operación y mantenimiento Optimización de la explotación

4 Introducción Condition Monitoring Registro en tiempo real de cada una de las partes sensibles del aerogenerador Aplicación de algoritmos complejos Método de difícil implementación y elevada inversión económica Performance Monitoring Uso de datos provenientes del SCADA No hay necesidad de instalación de otros equipos Reducción de la complejidad 0 Basado en el estudio de la curva de potencia de cada aerogenerador Reducción de los costes

5 Introducción Tipos de análisis Estudios periódicos para conocer la operación del parque eólico y mejorar su rendimiento global Auditorías de operación enfocadas a un periodo de tiempo determinado y que sirven para estudiar el rendimiento, la disponibilidad y el funcionamiento del parque eólico. Metodología desarrollada durante más de 5 años Software específico Datos de más de 300 parques eólicos reales de España Los ejemplos corresponden a 1 año de datos (entre 2011 y 2012) de un parque eólico real localizado en España. Todos los datos se han normalizado por razones de confidencialidad

6 Introducción Alarmas Pot-V Procesado Cálculo Producción y Pérdidas Resultados Otros

7 Metodología. Pot-V Obtención de las curvas de potencia de cada aerogenerador del parque eólico

8 Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman Metodología. Pot-V

9 Metodología. Pot-V Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman Fases de predicción y corrección Cuando las medidas en la torre meteorológica y la góndola presenta gran diferencia con las estimadas por las ecuaciones de Kalman, los datos correspondientes se identifican como anómalos Cuando existe una degradación temporal lenta de los anemómetros, el filtro de Kalman no es capaz de detectarla Correlación con anemómetros cercanos

10 Metodología. Pot-V Filtrado de velocidad de viento Correlación con anemómetros cercanos Utilizada como filtro y como medio de regeneración de datos Correlación generalmente no lineal debido a la distancia entre aerogeneradores y al terreno Se utiliza el método de interpolación por bines

11 Metodología. Pot-V Filtrado de registros de potencia - Filtrado robusto Método de ajuste mediante mínimos cuadrados respecto a la mediana LMedS Permite eliminar datos fuera de rango, outliers Regeneración Correlación con aerogeneradores cercanos para regenerar huecos de datos de potencia

12 Metodología. Alarmas Estudio de alarmas Representan el estado del aerogenerador. Registran en el SCADA. Se clasifican según su naturaleza (mantenimiento, limitaciones, etc.) o efecto (detienen máquina, producción anómala, etc.). Definición de prioridad de alarmas. Habitual alarmas simultáneas. Resumen del estado del aerogenerador priorizando alarmas. Ayuda en el tratamiento y caracterización de la curva de potencia de cada aerogenerador.

13 Metodología. Tratamiento Alarmas Pot-V Procesado Cálculo Producción y Pérdidas Resultados Otros

14 Metodología. Tratamiento Tratamiento de la curva de potencia de cada aerogenerador

15 Metodología. Producción y pérdidas Alarmas Pot-V Procesado Cálculo Producción y Pérdidas Resultados Otros

16 Metodología. Producción y pérdidas Cálculo de de Energía producida y Energía pérdida. Rendimiento Rendimiento (%) = P P+ PL 100 P, potencia generada PL, pérdidas de potencia no justificadas

17 Metodología. Producción y pérdidas Cálculo de Energía producida y Energía pérdida

18 Conclusiones El Performance Monitoring Mejora el conocimiento de la operación de parques eólicos, obtención de la disponibilidad y rendimiento de cada aerogenerador Mejora la detección de desviaciones de producción y su origen Ayuda a la toma de decisiones para operaciones de mantenimiento Sólo se utilizan los datos registrados por los SCADA de los aerogeneradores Coste económico bajo

19 Líneas futuras Curva de referencia con la norma de Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC :2013 Nuevos métodos para relacionar el resto de variables registradas con las pérdidas de producción Temperaturas de componentes, ángulo de paso de pala (pitch), orientación (yaw), velocidad de rotación del generador Metodología específica para el cálculo preciso de incertidumbres de los resultados

20 Líneas futuras Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC :2013 NO sustituye a la norma clásica de Curva de Potencia IEC :2005 para validación de garantías Su finalidad es proporcionar una guía de referencia válida y precisa para evaluar la operación del aerogenerador durante su vida útil Para que su aplicación sea válida deben seguirse criterios de garantía de calidad y trazabilidad de las medidas, es decir, los instrumentos deben estar calibrados Es posible utilizar la instrumentación propia del aerogenerador (SCADA, transformadores, ) siempre y cuando se les de trazabilidad (calibración)

21 Líneas futuras Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC :2013 Proporciona una guía para estimar la función de transferencia de góndola (NTF) que relaciona la velocidad de viento libre con la velocidad medida por el anemómetro de góndola Una vez obtenida la NTF, se procede de forma similar a la norma clásica de curva de potencia IEC :2005 utilizando para la medida de velocidad de viento el anemómetro de góndola corregido mediante la NTF La NTF se puede aplicar en aerogeneradores del mismo parque eólico que tengan el mismo índice de clasificación de terreno ±1 o en aerogeneradores de otros parques con idéntico índice de clasificación de terreno

22 M U C H A S G R AC I A S P O R S U AT E N C I Ó N Tel.: [+34] cpueyo@fcirce.es