Proyecto TWENTIES: Principales líneas de investigación y resultados esperados. TECHWINDGRID 11 Madrid 14 de diciembre de 2011

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1 Proyecto TWENTIES: Principales líneas de investigación y resultados esperados TECHWINDGRID 11 Madrid 14 de diciembre de 2011

2 Objetivos de política energética de la UE Es posible? 2

3 Objetivos del proyecto Task force 1: Qué contribución puede aportar la generación intermitente (eólica) y la demanda flexible a los servicios del sistema? Task force 2: Qué pueden implementar los operadores de redes que impulse el desarrollo de la eólica off-shore? 6 objetivos demostrativos de alto nivel Task force 3: Cómo dotar a la red de transporte de más flexibilidad? Overall: Son escalables y replicables los resultados al sistema eléctrico pan-europeo? 2 objetivos Impacto europeo 3

4 DEMO 1 SYSERWIND (Líder: IBR) Objetivo principal Realizar pruebas para validar la aportación de servicios de control de potencia activa y reactiva al sistema (EMS), mediante nuevos sistemas, dispositivos y herramientas, pero manteniendo el actual hardware en los parques eólicos. Enfoque Regulación de potencia activa: agrupación de parques eólicos para proveer regulación de reserva secundaria de frecuencia. Regulación de potencia reactiva: agrupación de parques eólicos para proveer regulación de tensión Resultados esperados: Preservar estabilidad y seguridad del sistema de transporte de energía Mayor controlabilidad de la energía eólica. Mayor penetración de energía eólica en el sistema de transporte de energía 480 MW 2 centros control: CORE & CECRE 111 MW 122 MW 248 MW 4

5 SYSERWIND Descripción de la Demo 248 MW 111 MW 122 MW 5

6 Arquitectura de implemantación de la Demo 4 niveles: 1. Control zonal (REE, CECRE). 2. Control del cluster (IBR, CORE). 3. Control de cluster de parques (Comunicaciones y Unidad de Control UCC). 4. Control de parque (Sistema de control de parque, GAMESA SCADA). 6

7 Procedimiento de prueba: control de potencia activa Active Power Considered forecast deviation P available set points each 4 seconds P requested P offered Offered Regulation Band P max Reg. Band P min Reg. Band 1 Hour Time 7

8 Procedimiento de prueba: control de potencia reactiva Prueba de la capacidad de compensación de potencia reactiva en el cluster Production Voltage in cluster Set point 1) Low Mid-range Capacitive 2) Low Mid-range Inductive 3) Low Low Capacitive max. saturation 4) Low High Inductive max. saturation 5) Mid-range Mid-range Capacitive 6) Mid-range Mid-range Inductive 7) Mid-range Low Capacitive max. saturation 8) Mid-range High Inductive max. saturation 9) High Mid-range Capacitive 10) High Mid-range Inductive 11) High Low Capacitive max. saturation 12) High High Inductive max. saturation 8

9 Procedimiento de prueba: control de potencia reactiva VOLTAGE < 5 min Voltage set points Cluster Voltage TIME 9

10 Procedimiento de prueba: control de potencia reactiva Test de control de perfil de tención zonal : Perfil de tensión capacitivo Perfil de tensión inductivo 400 kv Grid 220 kv Grid 10

11 DEMO 2 DERINT (Líder: DONG) Objetivo principal Mejorar la integración eólica a partir de la gestión inteligente de cogeneración, eólica y generación distribuida Optimización de las posiciones del portfolio en los mercados de energía y servicios complementarios OBJECTIVES Enfoque System LEVEL 1 SYSTEM CONTROL setpoint Movilización de la completa cadena de valor de unidades Mejorar el balance de energía eólica Ajuste del mercado, recomendaciones regulatorias y reglas de escalado Despliegue iterativo durante 3 años, incrementando la escala y la complejidad Processes Plants M BOILER THERMAL POWER WIND TURBINE SUPER HEATER CHP PLANT TUR BINE CONTROL VALVE PUMP FEEDER LEVEL 2 LEVEL 3 LEVEL 4 PLANT CONTROL setpoint PROCESS CONTROL setpoint actuator signal Integración de la VPP en el control centralizado de generación SERVO CONTROL POWER PLANT PROCESSES 11

12 DEMO 3 DC GRID (Líder: RTE) Objetivo principal Evaluar los principales elementos para el desarrollo de redes off-shore HVDC Enfoque Conocimiento y componentes para la conexión de recursos offshore: redes DC y su interacción con sistemas AC Planificación y operación óptimas de sistemas interconectados AC/DC Control local de redes HVDC Operación en condiciones normales y de emergencia Diseño y cuantificación experimental de redes DC (N-1, faltas) Diseño y pruebas de funciones de control, sistemas de protección Benchmark de topologías de red Converter stations Protection Overall control system DC fault clearing concept (DC breaker) Interface with existing systems System architecture (Bus, meshed, ring ) 12

13 8 DEMO 3 DC GRID: Desarrollo la red off-shore Kriegers Flak source Airtricity source 13

14 Wind power Water power DEMO 4 STORM MANAGEMENT (Líder: ENERGINET) Objetivo principal Demostrar la desconexión ordenada de parques eólicos sin comprometer la seguridad del sistema Enfoque Horns Rev 2 (200MW) Control de turbina flexible Previsión de frentes de tormenta Investigar el costo del cambio de producción asociado con la regulación a la baja Coordinar el control del parque con el control de a interconexión HVDC hidráulicas 14

15 Control de turbina 15

16 DEMO 5 NETFLEX (Líder: ELIA) Objetivo principal Demostrar la capacidad adicional de generación eólica en el sistema CWE gracias a las tecnologíadlr (Dynamic Line Ratings), la coordinación de dispositivos de control de flujos (PSTs & HVDCs) y el uso de WAMS Enfoque Dynamic Line Rating (DLR) Instalar 10 Ampacimons para monitorizar la capacidad de las líneas Modelo de predicción de la capacidad Wide Area Measurement System (WAMS) 3 PMU (Phase Measurement Units) para evaluar prácticas de operación Smart Power Flow Control (Smart-PFC) Uso coordinado de desfasadores y HVDCs en el ámbito europeo mediante el uso de algoritmos inteligentes Evaluar el margen adicional disponible para generación eólica 16

17 Initial Positive and Negative Deviations Maximum Positive and Negative Deviations Gain from DLR Gain from PSTs and HVDC-links Loss from GOPs Expansión del margen operativo de la red Created Margin Existing Margin Initial Situation 17

18 DEMO 6 FLEXGRID (Líder: REE) Objetivo principal Demostrar que la red de transporte puede responder a las demandas de la energía eólica extendiendo sus límites operacionales y manteniendo el criterio de seguridad Enfoque ABB research and execution Real-time thermal rating Benchmarking de diversos sistemas Instalación de sistema OPPC Análisis de la correlación entre producción eólica y capacidad de las líneas FACTS innovador (portátil) Especificación, construcción e instalación del prototipo CB1 Magallón 220 kv SET measurements CONTROL SYSTEM X1=2.6 Ohm X2=5.2 Ohm X3=10.3 ohm By-pass REE research and execution references CB2 30 km CB3 Tudela 220 kv SET 18

19 Sistema de monitorización: Optical Phase Conductor Calculo cada 5 minutos. Monitorización: 4 a 12 FO (optical switch) Precisión de temperatura: 1 a 3 ºC. Precisión ubicación de un punto caliente: 10 m. Límite de la tecnología:100km 19

20 TWENTIES OLC Out put Ω N OPERATION N/N-1 OPERATION TRANSIENT OPERATION Phase Shifter Transformer (PST) Overload Power Flow Controller (OLC) ABB research and execution measurements CONTROL SYSTEM references Ω Thyristor Switched Series Capacitors (TSSC) CB1 X1=2.6 Ohm X2=5.2 Ohm X3=10.3 ohm CB2 30 km CB3 By-pass Magallón 220 kv SET REE research and execution Tudela 220 kv SET 20

21 Replicación: barreras y escalado WP 15: Impacto económico, barreras al escalado y soluciones (Líder: IIT) Evaluar el impacto local económico y tecnológico de cada demo. Identificar las barreras para escalar los resultados en el ámbito del estado miembro o de la región y proponer soluciones WP 16: Evaluación del potencial de replicación en EU de las demo (Líder: RISOE) Evaluar la portabilidad de los modelos de control de tensión, control de frecuencia, VPP a otros países y regiones Evaluar la variabilidad de la producción eólica offshore, el potencial hidráulico y las restricciones de las redes. Estudio de impacto económico pan-europeo WP 17: Barreras al desarrollo offshore EU (Líder: TENNET) Identificar los temas de la tramitación inteligente de redes offshore Identificar barreras comunes a las tramitaciones y proponer medidas regulatorias 21

22 TWENTIES orchestra 22

23 Consorcio y presupuesto Ireland UCD United Kingdom (2) AREVA T&D UNIVERSITY OF STRATHCLYDE France (2) RTE EDF 10 Estados miembros 1 País asociado Norway SINTEF Denmark (3) DONG ENERGY ENERGINET RISO DTU Portugal INESC-PORTO The Netherlands TENNET Spain (5) RED ELECTRICA DE ESPAÑA IBERDROLA RENOVABLES ITT COMILLAS GAMESA ABB S.A Presupuesto: 56,8 M Contribución UE: 31,8 M Germany (3) Fraunhofer IWES 50 Hz SIEMENS Wind Power Belgium (6) ELIA System Operator EWEA CORESO UNIVERSITY LIEGE UNIVERSITY LEUVEN-ELECTA UNIVERSITE LIBRE BRUXELLES Italy ERSE 23

24 Conclusiones Alcanzar los objetivos de 2020 requieren demostrar tecnologías que permitan impulsar la integración de la energía eólica en la red: Control de tensión activa y de tensiones Valor de las VPP como proveedores de servicios al sistema Tecnologías de red offshore Control de generación eólica durante tormentas Determinación dinámica de capacidad del sistema Dispositivos de control de flujos, y sus coordinación WAMS TWENTIES dará sus respuestas durante

25 Muchas gracias 25

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