Potencia reactiva fuera del funcionamiento de inyección con SUNNY CENTRAL de las series CP XT, CP-JP y CP-US

Transcripción

1 Información técnica Q at Night Potencia reactiva fuera del funcionamiento de inyección con SUNNY CENTRAL de las series CP XT, CP-JP y CP-US Contenido En la red pública existe la necesidad básica de potencia reactiva y en parte también es necesario evitar inestabilidades de la red pública inyectando potencia reactiva. Esta tarea la pueden desempeñar los inversores de las series CP XT, CP-JP y CP-US con componentes del sistema de SMA Solar Technology AG o de SMA America, LLC., que también pueden suministrar potencia reactiva cuando no están en el funcionamiento de inyección. Q-at-Night-TI-es-11 Version 1.1 ES

2 1 Abastecimiento de potencia reactiva SMA Solar Technology AG 1 Abastecimiento de potencia reactiva Qué son la potencia activa y la potencia reactiva? La potencia eléctrica es el producto resultante de corriente y tensión. Mientras que en la corriente continua la electricidad y la tensión poseen valores estáticos, el caso de la corriente alterna es más complejo, ya que la intensidad y la dirección del flujo de corriente y la tensión cambian periódicamente. En la red pública, ambas presentan un recorrido sinusoidal, de manera que el producto es una potencia pulsada. Lo que resulta determinante es si la corriente y la tensión están desfasadas o no. Sin desfase, es decir, cuando la tensión y la corriente alcanzan al mismo tiempo sus valores máximo y mínimo, la potencia fluctúa entre cero y el valor máximo positivo. Esto da como resultado, en el valor medio temporal, un valor de potencia positivo; se produce únicamente potencia activa. Este comportamiento solo tiene lugar cuando en la red hay exclusivamente cargas lineales. La potencia activa es la parte utilizable de la energía que hay en la red pública. Imagen 1: Potencia activa pura: la corriente y la tensión comparten fase. Con un desfase de 90, cuando el valor máximo de la corriente se produce con el paso por cero de la tensión, la potencia adopta, por el contrario, valores positivos y negativos alternativamente. De ahí que el valor medio temporal sea cero. Se dice que la potencia reactiva Q en cierto modo oscila de un lado a otro en los cables. La potencia reactiva no se consume y sobrecarga la red pública. 2 Q-at-Night-TI-es-11 Información técnica

3 SMA Solar Technology AG 1 Abastecimiento de potencia reactiva Imagen 2: Potencia reactiva pura: la corriente y la tensión están desfasadas entre sí en 90. Con desfases inferiores, se obtiene una combinación de potencia activa y reactiva. Este comportamiento tiene lugar cuando en la red hay cargas inductivas o capacitivas. El desplazamiento entre corriente y tensión se indica por medio del factor de desfase cos φ. Imagen 3: Potencia aparente: la corriente y la tensión están desfasadas entre sí y, por tanto, reducen la potencia activa. La suma de potencia activa y potencia reactiva es la llamada potencia aparente. Téngase en cuenta que la suma no es aritmética, sino geométrica: la potencia activa y la potencia reactiva conforman los catetos de un triángulo perpendicular, mientras la hipotenusa equivale a la potencia aparente. El coseno del ángulo entre la potencia activa y la potencia aparente es el factor de desfase. Información técnica Q-at-Night-TI-es-11 3

4 1 Abastecimiento de potencia reactiva SMA Solar Technology AG Imagen 4: Suma de progresión geométrica de potencia activa y reactiva Cómo se produce la necesidad de potencia reactiva? En todas las grandes centrales que generan electricidad se produce potencia reactiva. La potencia reactiva sobrecarga la red pública sin aportar nada al transporte de la energía. Por esta razón, es necesario estabilizar la red pública compensando la potencia reactiva. Cómo se compensa la potencia reactiva? Para garantizar una red eléctrica estable los operadores de red exigen que los productores de energía contribuyan a la compensación de la potencia reactiva. Durante el día esto no plantea problema alguno: los inversores de las series CP XT, CP-JP y CP-US pueden generar potencia reactiva durante el funcionamiento de inyección. Para compensar la potencia reactiva también fuera del funcionamiento de inyección hasta ahora la única solución consistía en construir costosas instalaciones de compensación. Estas instalaciones permiten generar potencia reactiva de forma estática o dinámica. En este caso, estático significa que el operador de red especifica un valor nominal de la potencia reactiva que debe aplicarse en la instalación sin tener en cuenta más requisitos. En las instalaciones de compensación dinámicas se genera potencia reactiva adaptada a las necesidades. La opción Q at Night ofrece una nueva variante: los inversores de las series CP XT, CP-JP y CP-US ahora también pueden suministrar potencia reactiva de compensación durante la noche. Se inyecta potencia reactiva pura a la red pública. De esta manera se ahorran los costes derivados de la compra de potencia reactiva. Además, también es posible compensar la necesidad de otros productores poniendo a disposición de estos potencia reactiva adicional. Se genera así una nueva fuente de ingresos. 4 Q-at-Night-TI-es-11 Información técnica

5 SMA Solar Technology AG 2 Fundamentos técnicos 2 Fundamentos técnicos 2.1 Adaptaciones en la planta fotovoltaica Para que la planta fotovoltaica también pueda inyectar potencia reactiva a red durante la noche, el inversor debe estar equipado con la opción Q at Night. En algunos transformadores de media tensión es necesario adaptar la conexión entre el inversor y el transformador. Opción Q at Night en el inversor Los Sunny Central con la opción Q at Night poseen componentes de hardware adicionales que permiten el funcionamiento de inyección sin necesidad de tensión de CC. Para el funcionamiento Q at Night el inversor pasa a un nuevo estado de funcionamiento y utiliza parámetros adicionales para ajustar el procedimiento y los límites de la producción de potencia reactiva. El funcionamiento Q at Night se puede activar por medio de un parámetro. Conexión entre el inversor y el transformador de media tensión Los sistemas integrales con Sunny Central con la opción Q at Night y la MV Power Station pueden operar en el funcionamiento Q at Night sin necesidad de ajustes. Durante el funcionamiento Q at Night existe una carga térmica adicional. Para evitar la carga térmica de la unión de cables entre el inversor y el transformador de media tensión puede ser necesario, en función del proyecto, utilizar un haz de cables alargador en la conexión entre el inversor y el transformador del cliente. La necesidad de utilizar un haz de cables alargador debe determinarse junto con SMA Solar Technology AG. Información técnica Q-at-Night-TI-es-11 5

6 2 Fundamentos técnicos SMA Solar Technology AG 2.2 Comportamiento del inversor Cuando la potencia de CA generada del inversor baja por debajo de 5 kw, el inversor pasa del funcionamiento de inyección al funcionamiento Q at Night. El inversor sigue inyectando potencia reactiva de acuerdo con los parámetros ajustados. Puesto que este estado también puede producirse durante el día, el interruptor de CC permanece cerrado al principio para evitar operaciones de conmutación innecesarias del interruptor. Una vez que el inversor lleva una hora en el funcionamiento Q at Night o cuando la corriente de CC baja por debajo de 60 A, se abre el interruptor de CC. El inversor continúa inyectando potencia reactiva. Si la inyección a red de potencia reactiva se interrumpe debido a un fallo de la red y se abre el contactor de CA mientras está abierto el dispositivo de distribución de CC, se realiza una precarga del circuito de CC. De este modo se reduce la carga de los componentes electrónicos. Este proceso tiene una duración máxima de un minuto. Cuando el circuito de CC tenga suficiente precarga, el contactor de CA se cerrará y el inversor monitorizará los límites de la red. Cuando se cumplen todas las condiciones de inyección, antes de que transcurra un minuto el inversor recupera la inyección a red de potencia reactiva. Mientras el inversor inyecta potencia reactiva, en paralelo siempre monitoriza si se cumplen las condiciones para la inyección a red de potencia activa. Si se cumplen las condiciones de inyección, el inversor cierra el interruptor de CC y cambia al funcionamiento de inyección. 6 Q-at-Night-TI-es-11 Información técnica

7 SMA Solar Technology AG 2 Fundamentos técnicos 2.3 Ajustes predeterminados de la potencia reactiva Al igual que el funcionamiento de inyección normal, el procedimiento para la regulación de la potencia reactiva en el funcionamiento Q at Night se puede ajustar por medio del parámetro QoDQ-VArMod. Puede elegir entre estos procedimientos: Procedimiento Off VArCltCom VArCnst VArCnstNom VArCnstNomAnIn VArCnstVol Descripción El valor nominal de la potencia reactiva se ajusta a 0 kvar. El valor nominal de la potencia reactiva es recibido a través de una unidad de control externa, como la Power Reducer Box o el Power Plant Controller, y transmitido al inversor. El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en kvar por medio del parámetro Q-VAr. Si los valores nominales de la potencia reactiva deben especificarse como valores fijos por medio de un parámetro, se pueden especificar valores diferentes para el funcionamiento de inyección normal y el funcionamiento Q at Night. El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en % por medio del parámetro Q-VArCnst. El valor nominal de la potencia reactiva se lee en una entrada analógica. El valor analógico se convierte en un valor nominal de potencia reactiva. El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en función de la tensión de red. VArCnstVolHystDb El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en función de la tensión de red por medio de una curva característica de potencia reactiva/tensión. En este caso se utiliza la misma curva característica de potencia reactiva/tensión para los dos estados de funcionamiento. Información técnica Q-at-Night-TI-es-11 7

8 2 Fundamentos técnicos SMA Solar Technology AG Los procedimientos para la regulación de la potencia reactiva se pueden seleccionar por separado para el funcionamiento de inyección normal y el funcionamiento Q at Night. Estas son las combinaciones posibles de los procedimientos. Funciona miento de inyección Qfest Ajuste en VAr o % de Pmax Qextern Especificación a través de Modbus o entrada analógica Q(U)_nacht Ajuste con y sin banda muerta Especificación a través de Modbus o entrada analógica Qfest_nacht Ajuste en VAr o % de Pmax (distintas especificaciones posibles) Q at Night Qextern Especificación a través de Modbus o entrada analógica (recomendación: especificación siempre por fijación externa del valor nominal Q) Q(U)_nacht Ajuste con y sin banda muerta Variante preferida (recomendación: especificación siempre por fijación externa del valor nominal Q) (recomendación: especificación siempre por fijación externa del valor nominal Q) (misma curva característica para funcionamiento de inyección y funcionamiento Q at Night ) Cos φ fijo Cos φ externo No (especificación a través de la misma entrada) Cos φ(p) (recomendación: especificación siempre por fijación externa del valor nominal Q) (recomendación: especificación siempre por fijación externa del valor nominal Q) Reducción de repercusiones sobre la red en centrales fotovoltaicas Para reducir repercusiones sobre la red en centrales fotovoltaicas durante el cambio de funcionamiento nocturno a diurno se aconseja que se utilicen los valores nominales Q vía comunicación Modbus para ambos tipos de funcionamiento. 8 Q-at-Night-TI-es-11 Información técnica

9 SMA Solar Technology AG 3 Particularidades 2.4 Limitación del apoyo dinámico a la red (FRT) En el apoyo dinámico a la red (FRT) completo, en el funcionamiento de inyección normal el Sunny Central protege la red pública durante una caída momentánea de la tensión de red inyectando potencia reactiva. Cuando el Sunny Central está en el funcionamiento Q at Night, el inversor protege la red pública durante una caída momentánea de la tensión de red con el apoyo dinámico de red limitado (LVRT). El Sunny Central interrumpe la inyección de potencia reactiva sin desconectarse de la red pública y monitoriza los parámetros de red para poder volver a iniciar la inyección una vez que desaparece la caída de tensión. 2.5 Protección contra corrientes inversas Para proteger el inversor y el generador fotovoltaico frente a corrientes inversas demasiado altas durante el funcionamiento Q at Night, por medio del parámetro QoDInvCurPv se puede limitar la corriente inversa máxima admisible. Se recomienda conservar el ajuste predeterminado de 60 A. De este modo no se aumenta de forma innecesaria el número de ciclos de conmutación de la instalación de distribución de CC. 3 Particularidades Para decidir si la opción Q at Night resulta adecuada para su proyecto debería tomar en cuenta varios aspectos. Estos se desarrollan en los capítulos siguientes. 3.1 Limitación de la potencia reactiva en el funcionamiento Q at Night La potencia reactiva máxima posible está limitada en el funcionamiento Q at Night para proteger el transformador de media tensión. Se puede inyectar el 30% de la potencia nominal del inversor. Los límites están ajustados de forma fija en los parámetros. Pese a la potencia reducida, en el estado de funcionamiento Q at Night puede producirse contaminación acústica. 3.2 Equipamiento adicional de plantas existentes En determinados casos, los Sunny Central que no están equipados con la opción Optiprotect se pueden equipar a posteriori con los componentes de hardware necesarios para la opción Q at Night. Para que se apliquen los nuevos parámetros es necesario actualizar el firmware. Para evitar la carga térmica de la unión de cables entre el inversor y el transformador de media tensión puede ser necesario, en función del proyecto, utilizar un haz de cables alargador en la conexión entre el inversor y el transformador del cliente. La necesidad de utilizar un haz de cables alargador debe determinarse junto con SMA Solar Technology AG. Si tiene alguna duda, póngase en contacto con el Servicio Técnico de SMA. Información técnica Q-at-Night-TI-es-11 9

10 3 Particularidades SMA Solar Technology AG 3.3 Rentabilidad de la opción Q at Night Los CAPEX de la opción Q at Night son considerablemente inferiores a los gastos de las instalaciones de compensación. El ahorro es especialmente significativo con respecto a las instalaciones de compensación dinámicas. Para la autoalimentación del inversor durante la noche es necesario prever costes de funcionamiento adicionales. 10 Q-at-Night-TI-es-11 Información técnica