TECHWINDGRID 11. Respuesta de las instalaciones ante régimen perturbado Experiencia de la aplicación del PO 12.3 JOSÉ LUIS RODRÍGUEZ AMENEDO

Transcripción

1 TECHWINDGRID 11 Respuesta de las instalaciones ante régimen perturbado Experiencia de la aplicación del PO 12.3 JOSÉ LUIS RODRÍGUEZ AMENEDO Universidad Carlos III de Madrid Madrid 14 de Diciembre 2011

2 INTRODUCCIÓN 1.- ANTECEDENTES 2.- PROCECO DE ACREDITACIÓN 3.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO / VALIDACIÓN DE MODELOS / SIMULACIÓN 4.- EXPERIENCIA DE ENSAYOS EN CAMPO 5.- TECNOLOGÍAS DE AEROGENERADORES Y FACTS ADAPTADAS AL P.O RELEVANCIA DEL PROCEDIMIENTO EN EL CONTEXTO INTERNACIONAL 2

3 ANTECEDENTES El Procedimiento de Medida y Evaluación de la Respuesta de las Instalacaiones Eólicas ante Huecos de Tensión surge - A propuesta de la AEE (junio de 2005) - Desarrolla el P.O.12.3 Requisitos de Respuesta Frente a Huecos de Tensión de las Instalaciones Eólicas. - Participación y elaboración de fabricantes, promotores, operador del sistema eléctrico REE, laboratorios de ensayos, etc. 3

4 ANTECEDENTES Perfil del hueco de tensión. P.O

5 ANTECEDENTES Generación de reactiva durante la falta y su recuperación 5

6 PROCESO DE ACREDITACIÓN (1) Verificar que las instalaciones eólicas no se desconectan como consecuencia de huecos de tensión en el punto de conexión a red asociados a cortocircuitos correctamente despejados según la curva tensión-tiempo indicada en el P.O.12.3 (2) Comprobar que los consumos de potencia y energía (activa y reactiva) en el punto de conexión a red, para faltas equilibradas y desequilibradas, son inferiores a los niveles marcados en el P.O

7 PROCESO DE ACREDITACIÓN Diagrama de flujo CRITERIO MEDIDA AEROGENERADOR TIPO ENSAYO EN CAMPO PROCESO PARTICULAR TIPO DE PROCESO? INFORME ACREDITADO DE ENSAYO PROCESO GENERAL 7

8 PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso general (VALIDACION MODELO AEROGENERADOR) MODELO AEROGENERADOR INFORME ACREDITADO DE ENSAYO SIMULACION ENSAYO OPTIMIZAR MODELO NO CUMPLE VALIDACIÓN? SI INFORME ACREDITADO VALIDACIÓN AERO 8

9 PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso general (VALIDACION MODELO FACTS) MODELO FACTS FACTS TIPO ENSAYO FACTS SIMULACION ENSAYO OPTIMIZAR MODELO NO CUMPLE VALIDACIÓN? SI INFORME ACREDITADO VALIDACIÓN FACTS 9

10 PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso general (VALIDACION INSTALACIÓN EÓLICA) INFORME ACREDITADO VALIDACIÓN FACTS SIMULACIÓN PARQUE TIPO INFORME ACREDITADO VALIDACIÓN FACTS NO PARQUE CUMPLE P.O.12.3? SI INFORME ACREDITADO INSTALACIÓN NEGATIVO INFORME ACREDITADO INSTALACIÓN POSITIVO 10

11 PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso particular (ENSAYO AERO -> VALIDACION PARQUE) AEROGENERADOR TIPO PROCESO GENERAL ENSAYO EN CAMPO NO CUMPLE P.O adicionales? SI INFORME ACREDITADO INSTALACIÓN POSITIVO 11

12 PROCESO DE ACREDITACIÓN AEROGENERADOR TIPO 1.- Generador eléctrico con las mismas especificaciones de diseño - Potencia registrada 20% - Misma tipología - Misma tensión conexión estator - Relación de transformación 20% - Mismo número de polos 2.- Convertidor electrónico con el mismo hardware y especificaciones para soportar huecos de tensión 3.- Tensión Ucc del transformador 20% 4.- Sistema de compensación de mismas características y tecnología Q > aerogenerador ensayado 5.- Potencia nominal registrada Pn (MW) 20% del valor correspondiente al aerogenerador ensayado 6.- Software específico para cumplimiento de huecos de tensión incluido control y protecciones 12

13 PROCESO DE ACREDITACIÓN PARQUE EÓLICO TIPO A propuesta del Titular de la instalaciones eólicas que quiera acreditar 1.- Índice de penetración eólica: (Pn/Scc) a) (Pn/Scc) 5% 2.- Impedancia de cortocircuito en p.u. entre el punto de MT del parque y el punto de conexión a red. Tolerancia 20% 3.- Mismo grupo de conexión de los transformadores y régimen de neutro. 4.- Sistema de compensación de reactiva >= que los del parque simulado 5.- Aerogeneradores que componen el parque de la misma tecnología (iguales o no) con informe de validación de modelo y mismo comportamiento ante huecos. 13

14 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Equipo de Ensayo Generador de huecos mediante divisor inductivo - S k (PE) 5 Pn - Conexión en BT: X 3 20% Z k transformador (si es que existe) o X 3 < Z k (en discusión) - Debe permitir realizar huecos trifásicos y bifasicos aislados SC X 1 PE X 3 SC X 1 X 3 PE S X 2 AERO O FACTS S X 2 AERO O FACTS A) Conexión en MT B) Conexión en BT 14

15 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de aerogeneradores - Ensayos para validación de modelos de simulación - Ensayos para cumplimiento directo del P.O Características comunes a ambos ensayos Puntos de operación previos al ensayo Potencia activa registrada Factor de potencia Carga parcial 10%-30% Pn 0,95ind-0,95 cap Plena carga >80% Pn 0,95ind-0,95 cap Categoría de ensayo Punto operación Tipo Hueco I PC 3F II PC 2F III BC 3F PC: plena carga BC: baja carga 3F: trifásico 2F: bifásico aislado IV BC 2F 15

16 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de aerogeneradores Condiciones de ensayo para validación de modelo - 1) El punto de ensayo, PE, podrá coincidir o no con el punto de medida, PM a) PE=PM (conexión en MT ) --> validación aerogenerador+transformador b) PE en MT y PM en BT (conexión en MT) --> validación sólo del aerogenerador - 2) U ensayo < 90% U n - 3) Registro de tensiones e intensidades en el PM del bloque de 3 ensayos consecutivos sin desconexión para cada categoría de ensayo - 4) En el caso particular de generadores asíncronos está en discusión la necesidad o no de realizar un ensayo en campo para obtener el modelo dinámico que se empleará en simulación 16

17 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de aerogeneradores Condiciones de ensayo para cumplimiento directo de P.O ) Garantía de continuidad de suministro - No se produce desconexión del aerogenerador en 3 huecos consecutivos - Si se produce disparo, otra oportunidad se comprobará 4 no desconexión en 4 huecos consecutivos - 2) Punto de operación previo al ensayo conforme la tabla anterior - 3) Nivel de tensión residual durante el ensayo en vacío Tipo de hueco Valor mínimo de las tensiones en falta durante el hueco 3F 20%+3% 2F 60%+10% - 4) Condiciones de intercambio de potencia y energía en el punto de ensayo según P.O.12.3 más requisitos adicionales de consumo de potencia y energía 17

18 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de FACTS - 1) Finalidad: Determinar su respuesta dinámica ante huecos de tensión - 2) No se efectúa el ensayo para comprobar la continuidad de suministro del equipo -3) Validez del ensayo: - Dos categorías de ensayo: 3F y 2F aislado. Grado de carga inicial no relevante - Uensayo < 90% Un - 3 series temporales de tensión y corriente en cada categoría de ensayo para validación - 4) Se admitirán ensayos diferentes a los anteriores y siempre y cuando se ajusten a la normativa internacional y reproduzcan en comportamiento del equipo durante el hueco. 18

19 PROCEDIMIENTO DE VALIDACIÓN DE MODELOS Criterios de validación (AEROS y FACTS) - 1) Recopilar datos de tensión e intensidad instantánea en el punto de medida de 3 ensayos en campo para cada categoría de ensayo. Se determinarán las siguientes variable (x med ) - Valores eficaces de la componente fundamental de la tensión - Valor eficaz de la componente fundamental de la intensidad - Potencia activa - 2) Reproducir en la plataforma informática el ensayo en campo con el modelo de aerogenerador y la configuración de red y del banco de ensayo. Se determinarán los mismos valores que en el apartado anterior, x sim -3) Se compararán cada una de estas variables y se aceptará como validado el modelo cuando se cumpla xmed xsim x(%) % x med 19

20 PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Topología del Sistema Eléctrico PCR BT MT AT G EQUIVALENTE DE RED FACTS PARQUE EÓLICO FALTA 2f FALTA 3f PCR: Punto de conexión a red 20

21 PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Red Eléctrica Equivalente (I) Nudo balance L1 L2 PCR S k GS1 j k U n P n T2 T1 X f CARGA GS2 21

22 p.u. PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Red Eléctrica Equivalente (II) Tensión eficaz. Hueco 3f-PC UA9 singh UA9 congh tiempo(s) 22

23 PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Evaluación de la respuesta ante huecos de tensión - 1) CONTINUIDAD DE SUMINISTRO: Si la pérdida de potencia activa es inferior al 20% de la potencia activa registrada antes de la ocurrencia de la falta. - 2) NIVELES DE TENSIÓN E INTENSIDAD EN EL PUNTO DE MEDIDA: Niveles de tensión residual superiores a los registrados en campo Niveles de intensidad (valores máximos en zona A y C) inferiores a los registrados en campo -3) INTERCAMBIO DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA: Según requisitos del P.O en el PCR 23

24 EXPERIENCIA DE ENSAYOS EN CAMPO Generadores de huecos - MEDIA TENSIÓN -Ventajas: -Mayor potencia de ensayo, reproducen la corriente de in-rush - Inconvenientes: -Cambio de configuración bastante lento, no permite ensayos monofásicos - Estado del arte -Completamente automáticos, potencia hasta 8-10 MVA (36 kv) - BAJA TENSIÓN -Ventajas: -Posibilidad de configuración automática, permite ensayos monofásicos - Inconvenientes: -Menor potencia de ensayo, no reproduce corrientes de in-rush - Estado del arte -Potencia de ensayo (~ 4 MVA/690 V), completamente automáticos 24

25 EXPERIENCIA DE ENSAYOS EN CAMPO Laboratorios de ensayo y simulación - Ensayos en campo de aerogeneradores - Los laboratorios acreditados realizan informes automáticos durante las pruebas lo que permite reducir el tiempo de ensayo - Las herramientas de predicción han sido básicas para determinar los periodos de ensayo a baja carga y plena carga - Simulación de parques eólicos -Una gran parte de la potencia eólica certificada se ha realizado por el procedimiento general. -Los laboratorios han hecho un gran esfuerzo y han adquirido gran experiencia en lo referente a inter-comparación de resultados entre entidades, criterios de validación homogéneos, etc 25

26 TÉCNOLOGÍAS DE AEROGENERADORES Y FACTS ADAPTADAS AL P.O Tecnologías de aerogeneradores - Generadores de inducción / velocidad fija - DFIG primera generación ( sin crow-bar activo) - DFIG con crow-bar activo - Full converter - Tecnologías de FACTS - Conexión paralelo/bt - Conexión paralelo/ MT - Conexión serie/ BT - Conexión serie /MT 26

27 RELEVANCIA DEL PROCEDIMIENTO EN EL CONTEXTO INTERNACIONAL - Cada vez más países con elevada penetración de energía eólica están desarrollando códigos de red en relación a la continuidad de sumiinistro de las instalaciones eólicas. - El P.O es uno de los códigos más exigentes del contexto internacional es el que más especificaciones tiene en relación a intercambios de potencia y energía, así como a fallos desequilibrados. Define todos las magnitudes en el punto de conexión a la red y no en bornes del aerogenerador - Países con alta penetración eólica como ALEMANIA/ EEUU /CHINA han mostrado su interés en el los avances realizados por el sector eólico español en este campo -Los últimos borradores de la norma IEC incorpora algunos aspectos relativos a huecos de tensión. El actual procedimiento de medida y evaluación español desarrolla en más profundidad la mayoría de los temas relevantes 27

28 GRACIAS POR SU ATENCIÓN 28