Microrredes Eléctricas y su. potencial para maximizar la. penetración de renovables. en redes débiles. 1ª Jornada Técnica del "Proyecto TRES"

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1 Microrredes Eléctricas y su potencial para maximizar la penetración de renovables en redes débiles 1ª Jornada Técnica del "Proyecto TRES" 22 Octubre 2010 Jon Anduaga TECNALIA-Energía

2 Índice 1. Tecnalia (Unidad de Energía) 2. Microrredes Definición Componentes Servicios Auxiliares Sistema de Control Normativa Beneficios Herramientas (Planificación-Operación) 3. Otras Líneas de Trabajo relacionadas

3 Qué es TECNALIA? Tecnalia Research & Innovation nace en 2010, sin embargo recoge la experiencia, el recorrido y las fortalezas de organizaciones con un amplio y extenso curriculum:

4 Qué es TECNALIA? Comparativa con los principales Centros Europeos

5 TECNALIA 17% 26% 57% 121 millones de euros de ingresos Distribución de ingresos: Proyectos bajo contrato Financiación pública competitiva Financiación pública no competitiva Datos a 31 de diciembre de 2009

6 Qué es TECNALIA? Modelo innovador basado en Unidades de Negocio Industria y Transporte Desarrollo Sostenible Tecnologías de Información y Comunicaciones Salud y Innovación y Sociedad Calidad de Vida Recursos Naturales Sociedad de la Información Sistemas de Innovación Automoción Fundición y Siderurgia Aeroespacial Sistemas Industriales M A Urbano e Industrial Construcción Energía Infotech Telecom Software Salud y Calidad de Vida Salud Alimentación Investigación Marina M A y Recursos Naturales Innovación Agraria T R A N S V E R S A L I D A D

7 Qué es TECNALIA?

8 Qué es una Microrred? Concepto de Microrred definido en 2002 por el CERTS (Consortium for Electric Reliability Technology Solutions) para el Departamento de Energía de USA AGREGACIÓN DE CARGAS Y MICROGENERADORES QUE SE OPERA COMO UN SISTEMA ÚNICO Y QUE PROVEE TANTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA COMO TÉRMICA La mayor parte de micro-generadores deben estar conectados mediante convertidores de potencia para disponer de la flexibilidad necesaria que asegure su operación como un sistema agregado -> aportando fiabilidad y seguridad No se dice si la microrred debe estar aislada o conectada a la red eléctrica Podrán existir sistemas de almacenamiento eléctrico y térmico No se especifica si la conexión es en BT o MT No se fijan límites de potencia

9 Qué es una Microrred? MICRORRED ELÉCTRICA-TÉRMICA

10 Qué es una Microrred? RED DE TRANSPORTE G G GD Generador Distribuido Alm Almacenamiento C Carga Interruptor MICRORRED AT GD Alm C C RED DE DISTRIBUCIÓN MT µred GD µred BT µred GD C C GD µred C C C BT µred BT

11 Componentes de la Microrred 1. GENERACIÓN Renovables ó No-renovables en función del recurso energético Controlables o Intermitentes (modo de operación) Recurso Energético Primario Interfaz basado en electrónica de potencia 2. ALMACENAMIENTO Eléctrico Térmico 3. CARGAS Eléctricas Térmicas Calidad de suministro (cargas críticas, procesos industriales) Controlables o no

12 Componentes de la Microrred 4. INTERRUPTOR Punto de Interconexión con la red eléctrica 5. PROTECCIONES Transiciones Conectado-Aislado-Conectado (detección de condición de isla) Potencias de cortocircuito para detección de faltas 6. SISTEMA DE CONTROL Sistema de Control Central de la microrred (BEMS) Controladores locales (generadores controlados, cargas) Comunicaciones (Operador de Distribución, locales) Distribución de la lógica de control (control primario, regulación secundaria, servicios auxiliares)

13 Servicios auxiliares Control de Tensión (Q) Control de Frecuencia (P) / Estabilidad de red (almacenamiento) Seguimiento de carga (load following) Alisamiento de picos de consumo Suministro de back-up Compensación de armónicos Transiciones suaves modo conectado-modo aislado Reserva rodante (spinning reserve) Reserva suplementaria

14 Control de las Microrredes Funciones de Control: Cumplimiento normativa interconexión Regulación Tensión Estabilidad (frecuencia) Consigna de generación Característica P-f y Q-V Monitorización Funciones de Control: Control de Cargas CL Generador Controlado (Almacenam.) CL CL Cargas Eléctricas Críticas Funciones de Control: Protección Islanding Reconexión Monitorización CL Interruptor Estático Punto de Interconexión (PCC) CL Generador Controlado (CHP) Cargas Eléctricas Críticas CL CL Cargas Térmicas IEC GCCM CL CL Funciones de Control: Optimización Costes de operación Emisiones CO 2 Generación eléctrica Generación térmica Regulación Secundaria/Terciaria Servicios Auxiliares Interfaz con Operador Red Distribución Interfaz con Operador Mercado Monitorización Cargas Eléctricas No Críticas

15 Normativa aplicable IEEE 1547 Series Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems Afecta a: MICRORREDES Interconexión eléctrica de recursos de GD Interconexión eléctrica de microrredes Monitorización y control de recursos de GD etc IEC Communications systems for Distributed Energy Resources Afecta a: Monitorización y control de recursos de GD IEC for power system monitoring, control & associated communications for telecontrol, teleprotection IEC /TASE.2 Inter-Control Center Communications Protocol

16 Normativa aplicable INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA En España a partir de la Ley 54/1997 del Sector Eléctrico se han desarrollado una serie de RDs define el Régimen Especial. Posteriormente sustituida por la Ley 17/2007 RD 1663/2000 sobre conexión de instalaciones PV a la red de BT VDE Automatic disconnection device between a generator and the public lowvoltage grid (Norma alemana de interconexión de inversores PV a red) RD 436/2004 (régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial) RD 661/2007 (regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial) -> Cogeneración EN (Requirements for the connection of micro-generators in parallel with public low-voltage distribution networks) -> Cogeneración Borrador de Real Decreto de Acceso y Conexión a la red eléctrica de instalaciones de producción de energía eléctrica de régimen especial (2009)

17 Normativa aplicable INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA (ej. IBERDROLA)

18 Beneficios de las Microrredes Eficiencia Energética (elementos de generación y almacenamiento eléctrico y térmico). Favorecida por la legislación (CHPs, Régimen especial) ->85% en cogeneración y 90% en tri-generación Reducción de Gases de Efecto Invernadero Incremento de la utilización de energías renovables (se controla las agregaciones de diferentes fuentes y sistemas de almacenamiento) Reducción del coste energético (participación en una planta de generación virtual VPP) Incremento de la seguridad de suministro y participación en los servicios auxiliares (diferentes grados de calidad de suministro, control de frecuencia, control de tensión) Minimización de las pérdidas eléctricas (cercanía de los puntos de consumo)

19 Herramientas de Planificación-Operación Herramienta de cálculo desarrollada por Tecnalia, denominada CEEM-U Cálculo Energético y Económico de Microrredes Urbanas Método: PLANIFICACIÓN OPERACIÓN Condiciones climáticas (zona geográfica) Características de la eco-comunidad (edificios residenciales, comercios, talleres, equipamientos comunes, etc.) Demanda eléctrica y térmica Escenarios de microrred considerados (CTE, paneles fotovoltaicos, paneles solares térmicos, cogeneración, almacenamiento térmico, geotermia estacional, pequeña hidroeléctrica) Consignas de operación Estudio económico y de sostenibilidad de los escenarios Operación de los elementos que conforman la microrred (DER-CAM de LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory)

20 Líneas de Trabajo Líneas de TECNALIA Participación en Microrredes en grupos de trabajo para desarrollar redes inteligentes Gestión Activa de la Demanda

21 Líneas de Trabajo P/Q DATOS Microrredes

22 Líneas de Trabajo VPP fenix a step towards the future of electricity networks VPPs Plantas de Generación Virtuales (1/2)

23 Líneas de Trabajo fenix µchp µchp FB FB TRADER 1 CVPP 2 a step towards the future of electricity networks PV WindF FB FB CVPP 1 TVPP Centralized Generation Gen Gen Gen Existing links Links created or reused for FENIX FENIX Servers Trading Software TRADER 2 Market DMS DSO TSO VPPs Plantas de Generación Virtuales (2/2)

24 Líneas de Trabajo Integración de VE en la Red Eléctrica

25 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Jon Anduaga Parque Tecnológico de Bizkaia Derio, Tel.: Fax: Tecnalia copyright