Propuesta FUTURED. Uso de la tensión continua para la red de distribución de media tensión

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Lucas Barbero Agüero
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1 Propuesta FUTURED Uso de la tensión continua para la red de distribución de media tensión Juan Pablo González Gutiérrez Instituto Tecnológico de la Energía Madrid, 16 de Enero de 2015

2 Instituto Tecnológico de la Energía Centro de investigación privado, sin ánimo de lucro Ingresos 4,2 M (2013): 57% de proyectos europeos, regionales y nacionales 43% de fondos privados Engineer Diploma (DI); 50% Diploma of Higher Education (DipHE); 24% Doctorate (PhD); 10% Certificate of Higher Education (HNC); 9% Vocation al Educatio n and Training Primary (VET); Education; 2% 5%

privados Engineer Diploma (DI); 50% Diploma of Higher Education (DipHE); 24% Doctorate (PhD);

3 INTRODUCCIÓN El uso de la HVDC se está extendiendo en las redes de transporte para aumentar su capacidad. Actualmente hay proyectos de redes aéreas de transporte en HVDC o mixtas HVDC / HVAC. Existen tecnologías probadas para el uso de HVDC en conexiones submarinas o interconexiones de redes asíncronas. Existe también experiencia con el uso de HVDC en el sector ferroviario. Sin embargo, no hay experiencia en distribución en MVDC

Existen tecnologías probadas para el uso de HVDC en conexiones submarinas o interconexiones de redes

4 ESCENARIO FUTURO DISTRIBUCIÓN EN DC Fuente: M.J. Korytowski Inicialmente los consumos seguirán siendo predominantemente en AC La generación distribuida (p.e fotovoltaica puede realizarse en DC) El almacenamiento en baterías es en DC Progresivamente, los consumos podrían pasar a ser directamente en DC (VE, CPDs, ).

5 VENTAJAS Ahorro energético El uso de la MVDC permitiría trabajar con un régimen equivalente a cos = 1 para el cable de media tensión. Eliminación de elementos de transformación AC/DC intermedios Incremento de la capacidad de transporte energético Teóricamente, en torno al 15%, incluso con cos = 1. Mayores valores para menores factores de potencia. Fuente: S. Kenzelmann

Eliminación de elementos de transformación AC/DC intermedios Incremento de la capacidad de

6 PROBLEMAS A RESOLVER Indisponibilidad en el mercado de equipamiento para estos niveles de tensión (rectificadores, inversores, protecciones). Para alimentar cargas a 400 V AC, mejora de la eficiencia de la conversión 20kV MVDC (añadir simplemente un inversor al transformador de distribución existente implicaría aumentar las pérdidas en la conversión) 20kV AC 20kV DC 20kV AC 400V AC 20kV AC 20kV DC 400V AC

Para alimentar cargas a 400 V AC, mejora de la eficiencia de la conversión 20kV MVDC (añadir

7 PROBLEMAS A RESOLVER La infraestructura actual no está diseñada para su uso en MVDC, se requiere una inversión para su transformación (sustitución) No hay suficiente experiencia en la durabilidad de los cables de distribución trabajando en DC Hay que considerar la posibilidad de inversiones de flujo de potencia (generación distribuida en DC) Coste elevado de los equipos electrónicos

durabilidad de los cables de distribución trabajando en DC Hay que considerar la posibilidad de

8 OBJETIVOS 1. Analizar la viabilidad en términos de beneficios técnicoeconómicos del uso de la tensión continua en la red de distribución de media tensión. Análisis de elementos necesarios y actualmente disponibles, posibilidad teórica de nuevos desarrollos. Coste de conversión de una línea. 2. Desarrollo de componentes específicos para líneas de distribución en MVDC (especialmente rectificadores / inversores). 3. Análisis del régimen de MVDC (alternancia de polaridades en la tensión, niveles escalonados, etc.) y su efecto sobre los activos.

tensión. Análisis de elementos necesarios y actualmente disponibles, posibilidad teórica de nuevos desarrollos.

9 OBJETIVOS 4. Determinación del comportamiento a largo plazo de los activos actuales de la red de distribución en su uso en DC (aisladores de línea, cables subterráneos, aparamenta y protecciones) 5. Propuesta técnica de diseño de conversión de una línea aérea MVDC piloto y una línea subterránea MVDC piloto para alimentación de cargas de baja tensión alterna.

distribución en su uso en DC (aisladores de línea, cables subterráneos, aparamenta y

10 METODOLOGÍA 1. Desarrollo teórico de cálculos técnico-económicos para la viabilidad de la MVDC. 2. Desarrollo experimental de los siguientes aspectos: Inversores / rectificadores Protecciones, aisladores, cables Análisis del comportamiento a largo plazo de ciertos activos actuales de las líneas (aisladores, aparamenta, líneas) 3. Diseño de línea piloto aérea y subterránea para su posterior realización una vez terminado el proyecto.

cables Análisis del comportamiento a largo plazo de ciertos activos actuales de las líneas (aisladores,

11 RESULTADOS ESPERADOS 1. Análisis de viabilidad de la implantación de MVDC (tipología de casos favorables, necesidades de inversión, activos utilizables tras la conversión de una línea, etc.) 2. Desarrollo de prototipos de equipos para las líneas MVDC. 3. Diseño de dos proyectos pilotos MVDC: línea aérea y línea subterránea

favorables, necesidades de inversión, activos utilizables tras la conversión de

12 CONSORCIO Se requiere la participación de socios con los siguientes perfiles: Tipo de empresa Distribuidoras Centros de Investigación Fabricantes aparamenta eléctrica y protecciones Fabricantes electrónica de potencia Laboratorio de ensayos Rol / Participación Operador de Red de MT/BT Estudio viabilidad Diseño pilotos Desarrollo prototipo Desarrollo prototipo convertidor Pruebas prototipos Ensayos activos existentes en DC 12

electrónica de potencia Laboratorio de ensayos Rol / Participación Operador de Red de MT/BT Estudio

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