Alejandro Garcés Ruiz. Universidad Tecnológica de Pereira alejandro.garces@utp.edu.co 1
Justificación Tecnologías Operación de Micro-redes Micro-redes en Zonas no interconectadas 2
Generación Cargas Sistemas Aislados Frecuencia y tensión independientes! 3
Grandes centros de consumo Grandes centros de generación 4
Sistema Interconectado: Eficiencia Confiabilidad Grandes generadores Generación Distribución Transmisión 5
Termo Hidro No hay una única solución 6
Inversion Operación Combustible Carbon Ciclo Combinado Eólica PV Hydro http://www.eia.gov/forecasts/aeo/electricity_generation.cfm 7
Wave Wind Wave Termo Hidro Solar HidroK No hay una única solución 8
Wave Wind Wave Termo Hidro Solar HidroK Complementariedad durante el fenómeno de El Niño No hay una única solución 9
Imagen tomada de http://mauinow.com 10
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FTS HV SCADA PMUS MERCADO DESPHOS EÓLICA SOLAR UNDIMOTRIZ REGULIÓN CONTINGENCIAS ESTABILIDAD 12
Integración de las energías renovables Integración de los vehículos eléctricos Automatización de la distribución Gestión de la demanda Confiabilidad, calidad de la energía, 13
Tecnología Oportunidad Reto Renovables Vehículos eléctricos Reducción emisiones Almacenamiento, Reducción de emisiones Variabilidad del recurso Manejo de la demanda Tecnologías de almacenamiento Aplanar la curva de demanda Costos, regulación 14
Tecnología Oportunidad Reto Renovables Vehículos eléctricos Reducción emisiones Almacenamiento, Reducción de emisiones Variabilidad del recurso Manejo de la demanda Tecnologías de almacenamiento Aplanar la curva de demanda Costos, regulación 15
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Control Local Concentrador 17
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www.utp.edu.co/hidroclimatologica 19
Baterias Centrales de bombeo 20
E = 1 2 C V2 21
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E = 1 2 J W2 23
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La red impone Frecuencia y tensión 27
Potencia reactiva 28
Transmisión Reactivos Aplanar la curva de carga Subestacion Distribución 29
P G = P GEN VIRTUAL Control coordinado De la potencia reactiva Subestacion 30
ISLA Fallo Subestacion ISLA 31
Pasar de operación interconectada A operación en isla (UPS) Quién impone Frecuencia? Tensión? 32
Operación en isla Control frecuencia Compensación reactivos Regulación de tensión Filtro armónico 33
Comunicaciones Electrónica de potencia 34
Robotica Multiagentes Reinforcemente Learning Control distribuido 35
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Control -Link Control Reactivos Control de corriente (PI) Park Toma la frecuencia de la red PLL Red 37
Control -Link Control Reactivos Control de corriente (PI) Park w = 2π 60 Carga RL 38
Generación Maestro (Impone frecuencia Y tensión) Carga RL Esclavos (tal y como La micro-red Interconectada) Carga RL Carga (vehículo eléctrico Motor drive, etc) 39
Generación Maestro (Impone frecuencia Y tensión) Carga RL Fallo Esclavos (tal y como La micro-red Interconectada) Carga RL Carga (vehículo eléctrico Motor drive, etc) 40
Cada generador de 30 kw P D = 110 kw P G = 120 kw Cuál es el maestro? 41
Control primario (f) Red Control primario (V) 42
Control Secundario (f) Control terciario (Inteligencia) Control Secundario (f) Control primario (f) Control primario (V) Control primario (f) Comunicaciones Control primario (V) 43
Romero-Cadaval, E.; Francois, B.; Malinowski, M.; Qing-Chang Zhong, "Grid- Connected Photovoltaic Plants: An Alternative Energy Source, Replacing Conventional Sources," Industrial Electronics Magazine, IEEE, vol.9, no.1, pp.18,32, March 2015 doi: 10.1109/MIE.2014.2362211 44
Almacenamiento de energía Romero-Cadaval, E.; Francois, B.; Malinowski, M.; Qing-Chang Zhong, "Grid- Connected Photovoltaic Plants: An Alternative Energy Source, Replacing Conventional Sources," Industrial Electronics Magazine, IEEE, vol.9, no.1, pp.18,32, March 2015 doi: 10.1109/MIE.2014.2362211 45
Costo de operación de La micro-turbina Costo de comprar energía a la red Balance de energía (Baterias) Balance de potencia 46
LED 47
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Trafo Multiterminal HV 49
Barraje Eolica Solar Solar Baterias Iluminación 50
Alta tensión Sin transformador Paneles solares Conexión de generadores eólicos a pequeña escala Asilamiento (?) Convertidores de corriente. 51
Micro-red Control de Tensión Maestro Barraje Maestro Esclavo Control primario-secundario Solar Baterias Iluminación 52
Control y operación descentralizada Optimización en tiempo real Consideración de la estocasticidad de la generación Gestión de la demanda Eficiencia del convertidor Corrientes de corto-circuito (protecciones) 53
Robusta Confiable Densidad de potencia Plug & Play 54
Generación Offshore More electric aircraft Micro-redes en barcos 55
Las micro-redes son un nuevo paradigma en la integración de fuentes de energía renovable al sistema de distribución. Éste va mas allá de los conceptos asociados a la generación distribuida Existen retos relacionados con el control y la operación en tiempo real. Muchos de los problemas asociados a las redes inteligentes son problemas de optimización y control. La operación en Isla es compleja cuando no se tiene una fuente que pueda ser maestro. Se debe recurrir a funcionalidades basadas en control distribuido. Las micro-redes son una buena alternativa para las ZNI. Sin embargo, debe tropicalizarse la tecnología. 56
Alejandro Garcés Ruiz Universidad Tecnológica de Pereira 57