Capitulo 3. Herramienta Inform ticabibing.us.es/proyectos/abreproy/4934/fichero...3.3 Estructura de la herramienta informática El funcionamiento de la herramienta informática se

Herramienta informática

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Capítulo 3


3.1 Objetivo y finalidad de la herramienta informática

El diseño de la herramienta informática presentada a continuación, tiene un doble objetivo: por un lado, permitir el cálculo de índices que definan la fiabilidad de la configuración del sistema eléctrico y, por otro, proporcionar un análisis económico del funcionamiento de dicha topología para unas condiciones económicas y de funcionamiento determinadas. De esta manera, la utilidad de la herramienta es doble, ya que permite un análisis teórico y económico de las configuraciones.

A través del programa se permite decidir qué configuración resulta más apropiada según las características del parque, las condiciones ambientales del emplazamiento y las condiciones económicas aplicables. De esta forma, es posible aplicar e implementar un software como éste en los pasos previos al diseño de una instalación eólica.

La posible aplicación de esta herramienta en un auténtico proceso de diseño, para la toma de decisión sobre la topología a emplear, requiere una cierta adaptación. En primer lugar, es necesario emplear tasas de fallos y tiempos de reparación fiables y propios de los componentes que se van a emplear en la construcción. Del mismo modo, es importante determinar un tiempo de actuación adecuado al emplazamiento y al tipo de mantenimiento y asistencia del parque. También, es necesario contar con un perfil de viento adecuado, y que sea lo suficientemente amplio como para considerar que la simulación es la correcta. Finalmente, se han de reflejar con exactitud las condiciones económicas del parque y contar con una predicción fiable de los precios de la energía eléctrica en el mercado.

3.2 Diseño de la herramienta informática

El pilar básico del diseño del programa consiste en la obtención de una serie de modelos matemáticos de las topologías de instalación, en función de una serie de características básicas de la instalación y la posterior transformación de los algoritmos de estos modelos a un lenguaje de programación.

De esta forma, para cualquier valor de las características de la configuración se permite su modelado siguiendo los algoritmos establecidos. En este sentido, cabe destacar la importancia del modelado del comportamiento ante fallos de las topologías del parque y cómo éste permite la simulación de cada una de las configuraciones.


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Otro aspecto fundamental en el diseño del programa, reside en la elaboración de un algoritmo que permita simular las distintas configuraciones para unas condiciones climatológicas propias del emplazamiento. Esta parte se compone, básicamente, de la elaboración y aplicación de un algoritmo que permita la simulación mediante el método de Montecarlo del comportamiento ante fallos de las configuraciones.

El soporte y el lenguaje que se ha utilizado para esta herramienta informática de simulación es el programa MATLAB. Se trata de un programa de cálculo científico-técnico, cuyo nombre es la abreviatura de “Matrix Laboratory” (Laboratorio de Matrices) [30]. Cuenta con un lenguaje de programación propio (lenguaje M) y diversas prestaciones, como la representación de funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces gráficas de usuario y la comunicación entre lenguajes. Además, permite trabajar con vectores, matrices, números escalares, cadenas de caracteres y estructuras más complejas. El motivo por el que se emplea bastante en universidades y otros centros de investigación se debe a la facilidad de su lenguaje y a las numerosas librerías especializadas.

Para el software presentado se ha empleado la versión 7.8.0 (2009a). En especial, se ha usado el entorno de programación visual GUIDE de MATLAB para realizar y ejecutar programas que necesitan un ingreso continuo de datos.

De esta forma, el empleo de la herramienta informática se realizará por medio de un interfaz gráfico de usuario (GUI), que permitirá que cualquier persona pueda utilizarlo sin necesidad de que conozca o aprenda el lenguaje de programación M. Una vez realizada la simulación se generará un documento o informe con los resultados y el análisis de la topología del parque eólico.

3.3 Estructura de la herramienta informática

El funcionamiento de la herramienta informática se basa en la sucesión de una serie de adquisiciones de datos y algoritmos, que dan lugar a la simulación y al análisis de la fiabilidad y rentabilidad. Lo que genera un documento en el que se recogen los resultados. El hecho de que el primer objetivo del cálculo de los índices de fiabilidad sea mayoritariamente académico, no le resta importancia. El análisis económico de la topología requiere de un trabajo teórico previo, que ofrezca información suficiente para la traducción económica de los resultados.

En otro sentido, la estructura del software se compone de tres bloques diferenciados entre sí. A su vez, cada uno de estos se compone de otras tareas con algoritmos de entrada de datos y de cálculo, con sus respectivos interfaces de usuario para el caso del primer y tercer bloque. Por ello, el funcionamiento del programa se realiza recorriendo, de forma ordenada, cada uno de los bloques y de las tareas que los componen. La aplicación se divide en diferentes bloques:

1. Definición y caracterización de la configuración del parque eólico. 2. Simulación y cálculo de los índices de fiabilidad y de la energía no suministrada. 3. Análisis económico de la mejora de la instalación.


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Figura 3.1

Finalmente, se generará un documento en el que se recogen las características del parque, los resultados del cálculo de los índices de fiabilidad y la rentabilidad de la inversión que supone. Esta información, la podrá guardar el usuario como un archivo de texto.

Para que sea posible utilizar información entre los distintos bloques y algoritmos, se han definido algunas variables como globales. De este modo, podrán ser empleadas por todas las funciones y subprogramas del programa principal.

3.3.1 Menú principal

Éste menú se componen de un interfaz que mostrará al usuario los tres bloques en que se divide el programa. La función correspondiente es Menu_principal. A través de él se permite seleccionar el bloque con el que trabajar pero, sin embargo, para un correcto uso de la herramienta es recomendable operar los bloques de manera ordenada.

3.3.2 Bloque 1. Definición y caracterización de la configuración del parque

Número_de_Aerogeneradores_y_Ramas

Ésta es la primera función del bloque dedicado a la caracterización de la configuración. Esta función genera un interfaz de usuario y permite determinar el número de aerogeneradores con los que contará la instalación y la cantidad de ramas en las que se distribuirán los aerogeneradores. Para la configuración radial, con protección

Definición y caracterización

de la configuración

Cálculo de los índices de fiabilidad y

EENS

Análisis económico de la mejora


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intermedia, mallada y mallada con configuración intermedia, estas ramas son las líneas representadas anteriormente de modo vertical, a lo largo de las que se distribuirán los aerogeneradores. Por el contrario, para la configuración serie son las líneas de representación horizontal que contendrán las turbinas. Para reducir la complejidad del algoritmo y simulación en el bloque de la simulación, se considerará, más adelante, que los aerogeneradores se distribuirán en estas ramas de la forma más equitativa posible intentando que todas las ramas tengan el mismo número de aerogeneradores.

Las variables globales que definen el número de turbinas y ramas que compone la instalación son Naeros y Nramas, respectivamente. El por qué son globales, se debe, principalmente, a que se emplearán en otras funciones de los tres bloques. Otras variables del mismo tipo (globales) y que se definen en esta función son konshore y koffshore, que permiten determinar si se trata de un parque eólico en tierra firme o marino. De modo que, si es una instalación en tierra firme, la variable konshore adoptará el valor unidad y koffshore tomará el valor nulo. Si por el contrario, es un parque marino, la variable konshore tomará valor nulo y la koffshore tomará un valor unidad.

Configuración_del_parque_eólico

Esta segunda función permite elegir la configuración que se desea analizar a fin de poder compararla con la configuración radial, que se considera la configuración básica. Ofrece la posibilidad de escoger entre las cuatro configuraciones con redundancias que se han mostrado anteriormente. Para cada una de estas topologías se define una constante global que adquirirá el valor unidad en el caso de que se desee analizar, y el valor nulo en caso contrario. En este sentido, las constantes definidas son:

• Constante para la elección de la configuración radial con protección intermedia, c2.

• Constante para la elección de la configuración mallada, c3. • Constante para la elección de la configuración serie, c4. • Constante para la elección de la configuración mallada con protección

intermedia, c5.

Las simulaciones en el segundo bloque se realizarán para la configuración elegida y para la configuración básica radial, de modo que se pueda comparar y evaluar la mejora de la instalación. A su vez, cada vez que se seleccione una de las cuatro topologías, entrará en funcionamiento una función que permitirá describir las principales longitudes y dimensiones del parque, y otra función que determinará la posición del interruptor intermedio en las configuraciones radiales, con protección intermedia, y mallada, con protección intermedia. También es necesario reseñar que esta función no permite seleccionar más de un topología entre las cuatro a elegir.

Distancias_configuración_1

Esta función aparecerá siempre, independientemente de cual sea la configuración escogida, y permitirá determinar las principales distancias que componen la configuración radial.


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Estas distancias, en kilómetros, son definidas por unas variables globales, que son las siguientes:

• Dist_ramas. Con esta variable se define la distancia de separación entre las ramas contiguas, considerando que las ramas se encuentren paralelas entre sí y en línea recta. Aunque en la realidad esto no suele ser así exactamente, que adoptará esta suposición para el análisis realizado por la herramienta.

• Dist_aeros. Define la distancia de separación entre los aerogeneradores consecutivos y la longitud de las líneas intermedias de media tensión entre dos aerogeneradores seguidos.

• Long_BT. Establece el valor de la distancia de la línea, que parte desde cada uno de los aerogeneradores a la celda de salida correspondiente a su centro de transformación.


Como la función anterior, permite establecer las distancias de la configuración radial con protección intermedia. Estas distancias y sus variables correspondientes son:

• Dist_ramas. Define la distancia de separación entre las ramas contiguas. • Dist_aeros. Define la distancia de separación entre los aerogeneradores

consecutivos. • Long_BT. Establece el valor de la distancia de la línea que parte desde cada uno

de los aerogeneradores a la celda de salida correspondiente a su centro de transformación.

• Dist_int_interm_2. Representa la distancia de separación y longitud de la línea entre la protección intermedia y los aerogeneradores contiguos a ambos lados.


Permite establecer las distancias de la configuración mallada. Estas distancias y sus variables correspondientes son:





Esta función establece las principales dimensiones de la configuración serie. Esta topología es la que resulta de mayor dificultad a la hora de modelar y establecer sus distancias. Las principales dimensiones que la definen son:


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• Dist_emb_4. Define la longitud de las líneas que conectan la subestación del parque con la primera rama de aerogeneradores de la instalación.




• Dist_lateral_4. Define la longitud de las líneas que conectan los aerogeneradores de los extremos con las líneas laterales de la instalación.


Permite establecer las distancias de la configuración mallada con protección intermedia. Estas distancias y sus variables correspondientes son:

• Dist_ramas. Define la distancia de separación entre las ramas contiguas y la longitud de la línea que conectan las ramas consecutivas en la formación de las mallas.

• Dist_aeros. Define la distancia de separación entre los aerogeneradores consecutivos.

• Long_BT. Establece el valor de la distancia de la línea que parte desde cada uno de los aerogeneradores a la celda de salida correspondiente a su centro de transformación.

• Dist_int_interm_5. Representa la distancia de separación y longitud de la línea entre la protección intermedia y los aerogeneradores contiguos a ambos lados.

Posición_del_interruptor_intermedio_Configuración_2

Esta función determina a partir de qué aerogenerador se desea colocar la protección intermedia propia de esta segunda configuración. Para ello, se define la variable global posint.

Posición_del_interruptor_intermedio_Configuración_5

Al igual que la anterior, determina a partir de qué aerogenerador se desea colocar la protección intermedia propia de la configuración mallada con protección intermedia. Para ello se define la variable global posint.


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Tasa_de_fallos_de_componentes

Esta función permite la elección de las tasas de fallos de los componentes de la instalación. Genera un interfaz de usuario en el que se pueden visualizar los valores por defecto, para parques eólicos en tierra firme o marinos.

De esta manera, se plantea la posibilidad para el usuario de elegir entre los valores por defecto asignados a los parques eólicos en tierra o los marinos. Así como modificar alguno de los valores de las tasas de estos de manera manual a través del interfaz.

Los valores se asignan a variables globales definidas en la función, y que son empleadas posteriormente en otras funciones. De este modo, las variables globales definidas son:

• TrafoM_ATasFallAnual=Tasa de fallos del transformador de la subestación Tsub (fallos/año).

• TrafoM_BTasFallAnual=Tasa de fallos de los transformadores individuales de los aerogeneradores T (fallos/año).

• InterATTasaFallAnual=Tasa de fallos del interruptor de la subestación del parque Isub (fallos/año).

• InterMTTasaFallAnual=Tasa de fallos de los interruptores de la red de media tensión de la instalación Ic e Ict (fallos/año).

• InterBTTasaFallAnual=Tasa de fallos de la instalación eléctrica de menor tensión de cada aerogenerador Ia e It (fallos/año).

• SeccMTTasaFallAnual=Tasa de fallos de los seccionadores de la red de media tensión de la instalación Sc, Se, Ss y Sct (fallos/año).

• SeccATTasaFallAnual=Tasa de fallos del seccionador de la subestación Ssub (fallos/año).

• LineaMTTAsaAnual=Tasa de fallos de la línea eléctrica de media tensión enterrada por kilómetro de longitud (fallos/año y km).

• LineaBTTasaAnual=Tasa de fallos de la línea eléctrica de la instalación individual de menor tensión de cada aerogenerador, por kilómetro de longitud (fallos/año y km).

• GenTasaFallAnual=Tasa de fallos de los aerogeneradores (fallos/año).

Tiempos_medios_de_reparación

Permiten elegir los tiempos de reparación de los componentes de la instalación. A través del interfaz generado por éste, el usuario es capaz de escoger los valores de tiempo de reparación por defecto para los parques en tierra firme, los marinos o introducir los valores deseados para estos.

Al igual que en la función anterior, la asignación de estos valores se realiza a variables globales definidas en la función. Éstas son empleadas posteriormente en otras funciones. De esta manera, las variables globales definidas son:

• TrafoM_Arh=Tiempo medio de reparación del transformador de la subestación Tsub (horas/fallo).


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• TrafoM_Brh=Tiempo medio de reparación de los transformadores individuales de los aerogeneradores T (horas/fallo).

• InterATrh=Tiempo medio de reparación del interruptor de la subestación del parque Isub (horas/fallo).

• InterMTrh= Tiempo medio de reparación de los interruptores de la red de media tensión de la instalación Ic e Ict (horas/fallo).

• InterBTrh= Tiempo medio de reparación de los interruptores de la instalación eléctrica de menor tensión de cada aerogenerador Ia e It (horas/fallo).

• SeccATrh= Tiempo medio de reparación del seccionador de la subestación Ssub (horas/fallo).

• SeccMTrh= Tiempo medio de reparación de los seccionadores de la red de media tensión de la instalación Sc, Se, Ss y Sct (horas/fallo).

• LineaMTrh= Tiempo medio de reparación de la línea eléctrica de media tensión enterrada por kilómetro de longitud (horas/fallo).

• LineaBTrh= Tiempo medio de reparación de la línea eléctrica de la instalación individual de menor tensión de cada aerogenerador, por kilómetro de longitud (horas/fallo).

• Genrh= Tiempo medio de reparación de los aerogeneradores (horas/fallo).

Tiempo_medio_de_actuación

Esta función resulta de gran sencillez, ya que el usuario sólo debe determinar el tiempo medio del primer periodo en el análisis de fallos. En esta primera fase es cuando se detecta el fallo, su aislamiento y la reconexión del resto de componentes.

Para dar una mayor sencillez al análisis, se considerará que este tiempo es común e igual a todos los componentes de la instalación. De este modo, el usuario elegirá el valor único para todos los fallos.

Esta función generará un interfaz gráfico de usuario en el que se podrá introducir el valor deseado. Así, la función leerá el valor introducido y se lo asignará a la variable global T_act, que lo guardará para su uso en funciones posteriores.

Selección_conductores

Esta función tiene como objetivo seleccionar el tipo de conductor y la instalación subterránea escogida para la instalación.

La selección del conductor está basada en la normativa UNE-211435 de Diciembre de 2007: “Guía para la elección de cables eléctricos de tensión asignada superior o igual a 0,6/1 kV para circuitos de distribución de energía eléctrica”.

Para empezar, se considerará que el nivel de tensión de la instalación de media tensión es de 18/30 kV. De esta forma, los tipos de cable que se permiten emplear en la instalación son los cables unipolares tipo RHZ1 o HEPRZ1. Para establecer la selección entre ambos tipos de cables se definen las variables globales k_HEPRZ1 y k_RHZ1, que adquirirán un valor unidad en caso de ser seleccionados.


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A su vez los conductores pueden tratarse de conductores de cobre o aluminio. Para determinar el tipo de material se establecen las constantes kcu y kal, que adquirirán un valor unidad en caso de tratarse de cobre o aluminio, respectivamente.

El tipo de instalación del conductor también podrá ser de dos modos diferentes: directamente soterrado o en tubos soterrados. Para poder establecer el tipo de instalación, se presentan dos constantes distintas, k_dir_ent y k_tub_ent, que adquirirán el valor unidad en caso de tratarse de conductores directamente enterrados o en tubos, respectivamente.

Para cada tipo de material conductor, aislante y tipo de instalación se presentan una serie de secciones de conductor e intensidades máximas admisibles. El tipo de aislante propio del conductor RHZ1 es polietileno reticulado (XLPE) y el del conductor HEPRZ1 es etileno-propileno (EPR). Las secciones de conductor empleadas en el programa son: 95, 150, 240 y 400 ��. Las intensidades máximas admisibles, para estas secciones y con las siguientes condiciones son las mostradas en la Tabla 3.1, Tabla 3.2, Tabla 3.3 y Tabla 3.4.

• Temperatura del terreno = 25ºC • Temperatura del aire = 40ºC • Resistividad térmica del terreno = 40K·m/W • Temperatura de soterramiento = 1m • Temperatura del conductor = 90ºC • Nivel de tensión 18/30kV.

Tabla 3.1 Intensidad máxima admisible para conductores de cobre con aislamiento XLPE unipolares

Intensidad máxima admisible en A. Aislamiento XLPE. Conductor de cobre. Cables unipolares en triángulo en contacto

Sección mm2 Directamente soterrados En tubular soterrada

95 265 245 150 340 315 240 440 415

400 560 520

Tabla 3.2 Intensidad máxima admisible para conductores de aluminio con aislamiento XLPE unipolares

Intensidad máxima admisible en A. Aislamiento XLPE. Conductor de aluminio. Cables unipolares en triángulo en contacto

Sección mm2 Directamente soterrados En tubular soterrada 95 205 190 150 260 245 240 345 320 400 445 415


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Tabla 3.3 Intensidad máxima admisible para conductores de cobre con aislamiento EPR unipolares

Intensidad máxima admisible en A. Aislamiento EPR. Conductor de cobre. Cables unipolares en triángulo en contacto


95 255 235

150 325 305

240 425 400

400 540 510

Tabla 3.4 Intensidad máxima admisible para conductores de aluminio con aislamiento EPR unipolares

Intensidad máxima admisible en A. Aislamiento EPR. Conductor de aluminio. Cables unipolares en triángulo en contacto


95 200 185 150 255 235 240 335 310 400 430 405

En cuanto a los factores de corrección por la temperatura del terreno en conductores enterrados, para temperaturas máximas de 90 ºC de los conductores, son los mostrados en la

Tabla 3.5.

Tabla 3.5 Factores de corrección de la intensidad máxima según Tª del terreno

Factores de corrección de la intensidad máxima por temperatura del terreno Temperatura máxima del

conductor, ºC

Temperatura del terreno en cables soterrados, ºC

10 15 20 25 30 35 40 45 50

90 1.11 1.07 1.04 1 0.96 0.92 0.88 0.83 0.78 105 1.09 1.06 1.03 1 0.97 0.94 0.9 0.87 0.83

La temperatura máxima de los conductores con aislantes XLPE y EPR es de 90ºC.

La temperatura del terreno escogida resulta almacenada en la variable global Temp_terreno, para su posterior empleo en la selección del factor de corrección y de la sección de conductor. También es necesario seleccionar la resistividad del terreno, ya que en la norma se recogen factores de corrección de la intensidad máxima admisible para cada valor. Los factores de corrección para conductores instalados en tubos soterrados y en triángulo en contacto son los mostrados en la Tabla 3.6 y Tabla 3


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Tabla 3.6 Factores de corrección de la intensidad máxima admisible en cables en tubos soterrados según resistividad del terreno.

Factores de corrección cables instalados en tubos soterrados

Sección del conductor, mm2

Resistividad del terreno K·m/W 0.8 0.9 1 1.5 2 2.5 3

95 1.14 1.12 1.09 1 0.93 0.87 0.82 150 1.14 1.12 1.1 1 0.93 0.87 0.82 240 1.15 1.12 1.1 1 0.92 0.86 0.81 400 1.16 1.13 1.1 1 0.92 0.86 0.81

Tabla 3.7 Factores de corrección de la intensidad máxima admisible en cables directamente enterrados según resistividad del terreno.

Factores de corrección cables directamente enterrados en triángulo en contacto

Sección del conductor, mm2

Resistividad del terreno K·m/W 0.8 0.9 1 1.5 2 2.5 3

95 1.28 1.22 1.18 1 0.89 0.8 0.74 150 1.28 1.23 1.18 1 0.88 0.8 0.74 240 1.29 1.23 1.18 1 0.88 0.8 0.73 400 1.3 1.24 1.19 1 0.88 0.79 0.73

El valor seleccionado de resistividad del terreno también será almacenado en la variable global Resistividad, para su posterior empleo en el cálculo de factores de corrección en función de las tablas mostradas arriba.

En cuanto a la profundidad de enterramiento de los conductores, la norma presenta la Tabla 3.8 en la que se muestran los factores de corrección de las intensidades máximas para distintas profundidades de soterramiento. Esta profundidad escogida es registrada en la variable global Profundidad.


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Tabla 3.8 Factores de corrección de la intensidad máxima admisible en función de la profundidad de enterramiento.

Factores de corrección de cables de 3,6/6kV a 18/30kV. Profundidad tipo 1m

Profundidad Soterrados En tubular

m ≤ 185 mm2

≥ 185 mm2

≤ 185 mm2

≥ 185 mm2

0.5 1.06 1.09 1.06 1.08 0.6 1.04 1.07 1.04 1.06 0.8 1.02 1.03 1.02 1.03 1 1 1 1 1

1.25 0.98 0.98 0.98 0.98 1.5 0.97 0.96 0.97 0.96 1.75 0.96 0.94 0.96 0.95

2 0.95 0.93 0.95 0.94 2.5 0.93 0.91 0.93 0.92

3 0.92 0.89 0.92 0.91

Se presentan dos constantes distintas, k_dir_ent y k_tub_ent, que adquirirán el valor unidad en caso de tratarse de conductores directamente enterrados o en tubos, respectivamente.

Perfil_viento_y_Curva_de_potencia

Esta función recoge el perfil de la velocidad de viento anual del emplazamiento en el que se encuentre el parque y la curva de potencia-velocidad del aerogenerador escogido. Por un lado, se permite al usuario que escoja el perfil anual de velocidad del viento. Para ello, permite la lectura del perfil de velocidades a través del comando uigetfile.

De ahí que, sea necesario que se encuentre en formato de archivo de texto. El número de medidas realizadas para este perfil deberá ser el mayor posible, con el fin de que la simulación sea más fiable y fiel a la realidad. Las medidas de la velocidad deberán ser proporcionadas con una exactitud máxima de tres cifras decimales, en metros por segundo y para una altura de medida definida.

De esta manera, por medio del anterior comando se realizará la lectura del perfil de velocidad y se almacenará como un vector Perfil_viento_i. Además, también se registrará la altura a la que se han realizado las medidas del perfil de viento y se almacenará en la variable global Zref, en metros.

No obstante, gracias a esta función es posible calcular el perfil de velocidad a cualquier altura deseada. Para ello, se definirá la altura, en metros, a la que se desea calcular la velocidad con una variable global Z. El valor de esta variable será escogida por el


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usuario por medio del interfaz gráfico. Para el cálculo del perfil a esta altura, también será necesario determinar la longitud de rugosidad del terreno, en metros, que será definida por la variable global Zo. Al mismo tiempo, el usuario tendrá la posibilidad de emplear el valor proporcionado por defecto por el programa o introducir otro valor deseado cualquiera.

Una vez establecidos estos valores de altura, la función presenta el algoritmo necesario para, a partir de este perfil de velocidad del viento a una altura definida, calcular la velocidad a la altura deseada. Este algoritmo consiste en el cálculo mostrado anteriormente:

�� = �� ×ln ��

ln ��

De modo que, el perfil de velocidad será multiplicado por el cociente de los logaritmos de las alturas, de lo que se obtiene el nuevo valor en la variable global de Perfil_viento.

Perfil_viento=Perfil_viento_i*(log(Z/Zo)/log(Zref/Z o));

También, se debe fijar el intervalo de tiempo entre cada medida de velocidad en el perfil de viento empleado, ya que es necesario para el cálculo de la energía no suministrada (EENS). Este valor es introducido por el usuario por medio del interfaz y almacenado en la variable global Interv_Muestreo. En la función también se permitirá la representación anual del perfil de velocidad del viento.

En cuanto a la curva de potencia-velocidad del aerogenerador, el usuario podrá escoger la curva del aerogenerador a través del comando uigetfile, que estará almacenada en un documento de texto. Para que el algoritmo pueda utilizarla es necesario se componga de dos columnas. La primera de ellas con la velocidad del viento, con una aproximación de tres decimales y en metros por segundo, y la segunda columna con la potencia de la turbina para esa velocidad. Esta curva de velocidad será almacenada en una matriz de dos columnas definida como variable global, Curva_PV.

También es necesario introducir algunos parámetros significativos de la curva del aerogenerador. Estos son:

• Vconex. Se trata de la velocidad del viento, en metros por segundo, a partir de la cual la turbina empezará a generar energía.

• Vcorte. Se trata de la velocidad del viento, en metros por segundo, a partir de la cual la turbina cortará y dejará de generar energía por motivos de seguridad.

• Pot_Turb. Almacena la potencia nominal del aerogenerador, en kWh, como variable global.

Una vez introducido estos valores, se llevará a cabo una depuración de la curva de potencia haciendo que a las velocidades superiores a Vcorte e inferiores a Vconex les corresponda una potencia nula. También se eliminarán aquellos puntos de la curva que contengan potencia negativa y se sustituirán por un valor nulo.

También se comprobará que la potencia nominal introducida concuerde con la potencia más alta propia de la curva de potencia, para evitar posibles errores. De igual forma, se


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permite la representación gráfica de la curva de potencia (kW) frente a la velocidad (m/s).

3.3.3 Bloque 2. Simulación y cálculo de los índices de fiabilidad y de la energía no suministrada.

En este bloque tiene lugar la simulación y el cálculo de los índices de fiabilidad y de la EENS, el tiempo total de indisponibilidad y el número de veces que se produce un fallo en algún componente durante la simulación. También se trata del bloque que requiere de un mayor tiempo de computación, ya que además de la simulación de las topologías, realiza la caracterización y parametrización de las configuraciones, lo que le da una complejidad superior frente al resto de bloques.

A su vez, este bloque cuenta con dos importantes funciones consecutivas con sus correspondientes algoritmos. Estas funciones son, por un lado, la simulación del comportamiento anual del parque eólico, para el cálculo de la EENS y el tiempo total de interrupción empleándose el perfil anual de viento y, por otro, la simulación para el cálculo de los índices de fiabilidad como LOLP o LOLF.

Además, dentro de la primera función de simulación se produce el cálculo de los parámetros que caracterizan a las topologías de parques eólicos. Estas operaciones se desarrollan en funciones secundarias a la principal de simulación y almacenan los parámetros de las configuraciones en variables globales.

Numero_de_repeticiones.

Esta función genera un interfaz que permite determinar el número de repeticiones de la simulación de comportamiento anual de la siguiente función.

Este número de repeticiones es almacenado en una variable global Nrep. Cabe destacar que un mayor número de repeticiones proporcionará unos resultados más fiables y fieles a la realidad. Sin embargo, esto supondrá un mayor tiempo de computación y operación.

Simulación_comportamiento_anual.

Esta función podría considerarse la principal dentro del programa, ya que es la que realiza la simulación mediante el método de Montecarlo para el cálculo de la energía perdida y las llamadas a las funciones de parametrización de las instalaciones. De esta forma, esta función tendrá como entradas todos los datos recogidos en el bloque primero y generará salidas con los resultados de la simulación almacenados en variables globales definidas en la función.

La función tomará como variables anteriores las que determinan el número de aerogeneradores y de ramas de la instalación (Naeros y Nramas, respectivamente), constantes de elección de configuraciones (c2, c3, c4 y c5), posición del interruptor intermedio en las configuraciones convenientes (posint), tasas de fallos anuales y tiempos medios de reparación, el perfil de velocidad del viento anual recogido en la


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anterior función y para la altura deseada (Perfil_viento), curva de potencia-velocidad (Curva_PV), la potencia nominal de las turbinas escogidas (Pot_turb), la velocidad de corte (Vcorte), número de repeticiones de la simulación (Nrep), la duración de los intervalos de muestreo del perfil de velocidad anual (Interv_Muestreo) y las distancias principales de las topologías (Dist_ramas, Dist_aeros, Long_BT,…).

A su vez, en la función se definen algunas variables globales que permiten trabajar y almacenar los resultados de los algoritmos en funcionamiento. Estos son:

• Matrices como variables globales que almacenan los parámetros de las topologías escogidas: paramtros1, parametros2, parametros3, parametros4 y parametro5. Estas matrices son calculadas en funciones independientes que se mostrarán a continuación.

• Los valores medios y las desviaciones de los resultados de la simulación. Estos son, para una configuración x:

o EENSmediax y EENSdesvx. Valor medio y desviación de la energía esperada no suministrada en la configuración número x.

o Ttotalmediax y Ttotaldesvx. Valor medio y desviación del tiempo total en horas en el que la configuración estará en estado de falta.

o contadorfallosmediax y contadorfallosdesvx. Valor medio y desviación del número de fallos producidos en la simulación anual contando los posibles fallos múltiples.

o Nintmediax y Nintdesvx. Valor medio y desviación del número de veces en los que la topología entra en estado de fallo, o también como el número de fallos, sin contar los fallos múltiples, que se producen en la simulación.

• También se emplean otras variables definidas en la función y que se usan como variables auxiliares que permiten operar y realizar los algoritmos correspondientes:

o EENS. Variable empleada para almacenar en cada iteración la energía no suministrada.

o Ttotal. Variable para almacenar en cada iteración el tiempo total de interrupción.

o contadorfallos. Variable para almacenar el número de fallos producidos en la simulación de la configuración.

o Nint. Variable para almacenar el número de estados de fallo producidos en la simulación, o el número de fallos, sin contar los fallos múltiples que se producen en la simulación.

o Variable n. Esta variable adquirirá en cada iteración un valor nulo en el caso de no producirse fallo, y el valor unidad en caso de producirse falta.

o Vector Sorteo. Este vector columna tendrá las mismas dimensiones que el número de componentes de la topología, y para cada iteración adquirirá un valor nulo en aquellos componentes en los que no se produzcan fallos, y el valor unidad en caso de que tenga lugar una falta en dicho elemento.

o Tint. Variable auxiliar que toma el valor interrumpido en caso de fallo en alguna iteración. En aquellas iteraciones en las que no se produce falta, adquiere un valor nulo.

o Variable x. Variable auxiliar que toma el valor aleatorio para cada iteración y componente de la topología.


85

o r1 y r2. Variables auxiliares que toman el valor del número de intervalos que abarcan la primera y segunda etapa, respectivamente, de los fallos producidos en cada iteración. Toman el valor nulo en caso de no producirse fallo.

o p1 y p2. Variables auxiliares que adquieren el número de aerogeneradores desconectados en la primera y segunda etapa del fallo, respectivamente.

o P y Pabs. Variables auxiliares empleadas en al cálculo de la energía no suministrada en caso de fallo.

o Variable vel. Variable auxiliar empleada para determinar el valor de la velocidad del viento en cada intervalo de medida en el fallo.

• Variable auxiliar Output. Matriz auxiliar que almacena los resultados de cada repetición de la simulación de Montecarlo para las topologías escogidas. Almacena la energía no suministrada, el tiempo total de interrupción, el número de fallos (contando fallos múltiples) y el número de veces que entra en estado de falta.

• Matriz Resultados_Estadisticos. Variable global que almacena los valores medios y desviaciones definitivas de los cuatros resultados de la simulación, para cada una de las topologías.

Antes de iniciar la simulación se introducirá una semilla temporal para garantizar la aleatoriedad en la generación de los números aleatorios.

La simulación anual se realizará para aquella topología que se haya escogido, en función del valor de la constante de elección (c2, c3, c4 y c5), y para la topología básica radial. De manera que, se obtengan valores con los que comparar los resultados obtenidos. A su vez, se realizará un número de repeticiones seleccionado de la simulación para conseguir valores más representativos de la realidad.

Al inicio de la función, se definirá la variable auxiliar Output y se introducirá una semilla de tiempo para una mayor aleatoriedad en el cálculo de los valores aleatorios de la variable x. Posteriormente, para la configuración básica radial y la escogida para el análisis, se realizará una llamada a la función para el cálculo de los correspondientes parámetros de la topología. Estas funciones secundarias son:

• Calculo_parametros_1. Función para el cálculo de los parámetros que definen el comportamiento de la configuración radial ante cualquier fallo de los componentes.

• Calculo_parametros_2. Función para el cálculo de los parámetros que definen el comportamiento de la configuración radial con protección intermedia ante cualquier fallo de los componentes.

• Calculo_parametros_3. Función para el cálculo de los parámetros que definen el comportamiento de la configuración mallada ante cualquier fallo de los componentes.

• Calculo_parametros_4. Función para el cálculo de los parámetros que definen el comportamiento de la configuración serie ante cualquier fallo de los componentes.

• Calculo_parametros_5. Función para el cálculo de los parámetros que definen el comportamiento de la configuración mallada con protección intermedia ante cualquier fallo de los componentes.

A continuación tiene lugar la simulación de las topologías correspondientes con el número de repeticiones establecido.


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Al inicio de la simulación, se definirá el tamaño del vector Sorteo en el que se fijará el estado de fallo (1) o funcionamiento (0) de cada elemento de la instalación. También, se establecerán a cero los valores de las variables EENS, Ttotal, contadorfallos y Nint.

La simulación se compondrá, en un principio, de tantas iteraciones como número de medidas compongan el perfil de velocidad de viento empleado en la simulación. De esta manera, en el algoritmo, el número de iteraciones será de m, siendo esta variable el tamaño del perfil de velocidad.

El algoritmo de simulación se compone básicamente de un bucle while, mediante el que se irán recorriendo todas las medidas del perfil de velocidades, a través del índice i, imponiendo la condición de que i sea menor que el número de elementos del perfil, m.

while i<=m

Al inicio de cada iteración, se establecen a cero los valores de Tint, Sorteo, r1, r2, p1, p2 y n.

Sorteo=zeros(r,1);

Tint=0;

r1=0;

r2=0;

p1=0;

p2=0;

n=0;

A continuación, tiene lugar un bucle for en el que el índice j recorrerá los r elementos de los que se compone la topología. Por cada uno de estos elementos se generará un valor aleatorio entre cero y uno, que será asignado a la variable x. A continuación, este valor aleatorio será comparado con la probabilidad de fallo del componente que le corresponde. Este valor de probabilidad se encuentra en la novena columna de la matriz de parámetros de la configuración. En el caso de que esta probabilidad sea menor que el valor aleatorio generado para el elemento j, se considera que no se producirá fallo en dicho elemento, asignando un valor nulo en el vector Sorteo para el elemento j-ésimo, y se pasaría a analizar el componente siguiente. En caso contrario, se considerará falta en dicho componente. De este modo, se asignará un valor unidad al elemnto j-ésimo del vector Sorteo y se incrementará en uno la variable contadorfallos y n.

for j=1:r

x=rand;

if parametros1(j,9)<=x %parametrosparque(j,9) es la columna de probabilidades del parque

Sorteo(j)=0; %no se produce falta en el componente j

else

Sorteo(j)=1; %se produce falta en el componente j

contadorfallos=contadorfallos+1;

if n==0;

n=n+1;

else


87

end

end

end

Una vez finalizado este bucle for, se tendrá el vector Sorteo con todos los componentes con un valor asignado. A continuación, se procederá a recorrer este vector en búsqueda del fallo de algún elemento. Este vector es explorado por medio de un bucle for con índice k. Si se encontrase algún valor unidad en el vector se consideraría una falta en dicho elemento, por lo que se procedería a la asignación de valores a las variables Tint, r1, r2, p1 y p2. Si en una misma iteración hubiese más de un elemento que entrase en estado de falta, sólo se tendría en cuenta la falta que mayor tiempo de interrupción supusiese.

for k=1:r

if Sorteo(k,1)==1

if parametros1(k,7)>Tint % el criterio para elegir entre distintos fallos en un mismo instante será el que mayor tiempo de interrupción suponga

r1=ceil(parametros1(k,3)/(Inter v_Muestreo));

r2=ceil(parametros1(k,5)/(Inter v_Muestreo));

Tint=parametros1(k,7); %Tiempo de interrupción del componente fallado

p1=parametros1(k,4);

p2=parametros1(k,6);

else

end

else

end

end

La variable Ttotal será incrementada en esa iteración en un valor de Tint:

Ttotal=Ttotal+Tint;

Uno de los supuestos de los que se parte en el estudio es el que no se considera la posibilidad de que se produzca un fallo durante la reparación de otro. De manera que, una vez que se produjese un estado de falta, se consideraría que durante el periodo de tiempo de reparación no se produciría ninguna falta. Por lo que, no es necesario realizar la simulación del parque. Esto supone incrementar el valor del índice i, que recorre los elementos del perfil en una cantidad igual al número de intervalos que abarcan las dos etapas que componen el fallo. De este modo, se define la variable intervalo_i, que define el incremento del índice i para el fallo dado.


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intervalo_i=r1+r2; % Incrementos en la variable i a lo largo del cual se mantiene el fallo en estudio

Finalizado lo anterior, se produce el cálculo de la energía que se ha perdido durante la reparación de la falta. Este cálculo se realizará a través de un bucle for, que recorrerá las medidas que le correspondan a la reparación del elemento, y obtendrá la potencia total perdida en cada intervalo, multiplicando el número de aerogeneradores desconectados por la potencia que generarían las turbinas en dicho instante. Como la duración de tiempo de cada intervalo es la misma para todas las medidas, estos valores de potencia interrumpida, en cada intervalo, se sumarán para finalmente multiplicarlos por la duración del intervalo de muestreo, Interv_Muestreo. Se puede observar en las siguientes líneas de código:

P=0; if n>=1 l=min(intervalo_i+i-1,m); if l<=(i+r1-1) for j=i:1:l vel=Perfil_viento(j); if vel>Vcorte Pabs=0; else t=find(Curva_PV(:,1)==vel); Pabs=Curva_PV(t,2); end P=p1*Pabs+P; end else for j=i:1:(i+r1-1) vel=Perfil_viento(j); if vel>Vcorte Pabs=0; else t=find(Curva_PV(:,1)==vel); Pabs=Curva_PV(t,2); end P=p1*Pabs+P; end for j=(r1+i):1:l vel=Perfil_viento(j); if vel>Vcorte Pabs=0; else t=find(Curva_PV(:,1)==vel); Pabs=Curva_PV(t,2); end P=p2*Pabs+P; end end else


89

end P; EENS=EENS+P*Interv_Muestreo; %En kWh

Finalmente, tendrá lugar el incremento del índice i, según se haya producido o no fallo, y del fallo que haya tenido lugar.

if Tint==0

i=i+1;

else

i=i+intervalo_i;

end

Nint=Nint+n;

También, se guardarán los resultados obtenidos en la matriz Output en la fila correspondiente a la repetición en la que se encuentre. Por ejemplo, para la repetición z de la simulación en la configuración básica radial se tiene lo siguiente:

Output(z,1)=EENS;

Output(z,6)=Ttotal;

Output(z,11)=contadorfallos;

Output(z,16)=Nint;

Una vez terminadas las repeticiones correspondientes de simulación de Montecarlo, se producirá el cálculo del valor medio y de la desviación de los cuatro resultados de interés. Este cálculo se realiza de la forma indicada a continuación, para la configuración radial primera:

EENSmedia1=mean(Output(:,1))

EENSdesv1=sqrt(var(Output(:,1),1))

Ttotalmedia1=mean(Output(:,6))

Ttotaldesv1=sqrt(var(Output(:,6),1))

contadorfallosmedia1=mean(Output(:,11))

contadorfallosdesv1=sqrt(var(Output(:,11),1))

Nintmedia1=mean(Output(:,16))

Nintdesv1=sqrt(var(Output(:,16),1))

Tras realizar las simulaciones de las topologías escogidas, se guardarán los valores medios y de desviación en la matriz definida por la variable global Resultados_Estadisticos. Las topologías se clasificarán en el siguiente orden:

EENSmediax, EENSdesvx, Ttotlamediax, Ttotaldesvx, contadorfallosmediax, contadorfallosdesvx, Nintmediax, Nintdesvx.


90

Aquellas configuraciones que no hayan sido simuladas adquirirán un valor nulo en todos los valores.

A continuación, se analizarán las funciones de cálculo de los parámetros que definen el comportamiento de la topología ante el fallo de cualquier componente.

Funciones de cálculo de los parámetros de las topologías.

Las funciones que establecen los parámetros que determinan el comportamiento de las topologías ante los fallos son: calculo_parametros_1, calculo_parametros_2, calculo_parametros_3, calculo_parametros_4 y calculo_parametros_5. Éstas son las correspondientes a las configuraciones radial, radial con protección intermedia, mallada, serie y mallada con protección intermedia, respectivamente.

Estas funciones presentan una estructura muy parecida. Reciben como parámetros de entrada:

• Tasa de fallos anual y tiempos medios de reparación de los componentes de la instalación.

• Número de aerogeneradores y número de ramas de la instalación, Naeros y Nramas respectivamente.

• Valores de las distancias características de la configuración a parametrizar (Dist_ramas, Dist_aeros, Long_BT,…).

• T_act, tiempo medio de actuación en la primera etapa de los fallos de los componentes.

• posint, posición del interruptor intermedio en las configuraciones segunda y quinta.

Al inicio de dichas funciones se realizará el cálculo del número de elementos que componen la instalación de dicha topología y se almacenarán en la variable Nelementtotal.

A continuación, se lleva a cabo el cálculo de la tasa de fallos por hora de los componentes, dividiendo la tasa de fallos anual por el número de horas del año.

TrafoM_ATasFallHora=TrafoM_ATasFallAnual/(365*24)

Posteriormente, se define la matriz de parámetros, parametros, como una matriz de ceros en el que el número de filas corresponde al número de componentes de la instalación y al número de columnas igual a nueve.

parametros=zeros(Nelementtotal,9);

La parametrización de la topología se realiza analizando el fallo de cada uno de los componentes de la instalación y asignado los valores de la matriz correspondientes. Para el fallo del componente t se asignarían los siguientes valores:


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• Parametros(t,1). Este valor enumera el fallo del componente dentro de todos los componentes susceptibles de un fallo que se analicen.

• Parametros(t,2). Este valor corresponde a la tasa de fallos por hora del componente t.

• Parametros(t,3). Este valor corresponde al tiempo medio en horas del primer periodo. En aquellos fallos en los que sea posible el aislamiento del componente fallado para reconectar algún aerogenerador, este valor será igual a T_act. En esos en los que no se pueda aislar el elemento, será igual al tiempo medio de reparación del componente.

• Parametros(t,4). Este valor está referido al número de aerogeneradores desconectados en la primera etapa del fallo del componente correspondiente.

• Parametros(t,5). Este valor corresponde al tiempo medio en horas de la segunda etapa del fallo. En los que sea posible el aislamiento del componente fallado para reconectar algún aerogenerador, este valor será igual al tiempo medio de reparación del componente fallado. En aquellos en los que no se pueda aislar el elemento, será nulo.

• Parametros(t,6). Este valor está referido al número de aerogeneradores desconectados en la segunda etapa del fallo del componente correspondiente.

• Parametros(t,7). Este valor corresponde al tiempo total de interrupción del fallo del componente, en horas, y se define como la suma del tiempo medio de la primera y segunda etapa del fallo.

• Parametros(t,8). Este valor corresponde al número medio de aerogeneradores desconectados en el tiempo total de interrupción del fallo. Este se define como:

�º �� . �� =

= �º��. ��1 × ��1 + �º��. ��2 × ��2 ��1 + ��2

• parametros(t,9). Define la probabilidad de fallo del componente.

La asignación de los valores de los parámetros del análisis de fallos se realiza siguiendo los mismos criterios que en los ejemplos mostrados en el segundo capítulo de este estudio.

Calculo_índices.

En esta función tiene lugar el cálculo de los índices de fiabilidad del parque: LOLP, LOLF, LOLE, LOLD, TIEPI y NIEPI.

Los valores de entrada de la función son principalmente las constantes de elección de las configuraciones (c2, c3, c4 y c5), los parámetros de comportamiento de las topologías ante fallos (parametros1, parametros2, parametros3, parametros4 y parametros5), el número de aerogeneradores (Naeros) y la potencia nominal de los aerogeneradores escogidos (Pot_turb).

Primero se producirá el cálculo de los valores teóricos de los índices LOLP y LOLF para la configuración básica radial y la topología escogida a analizar. Este cálculo se realizará a través de la función Valores_teoricos. Ésta generará una matriz en la que se


92

recogerán los valores teóricos de LOLP y LOLF para las topologías a analizar. Estos valores son asignados a una matriz definida como una variable global bajo el nombre de Ind_teoricos.

Antes de llevar a cabo los algoritmos de simulación mediante el método de Montecarlo y obtener los valores probabilísticos de los anteriores índices, es necesario definir las variables empleadas en el cálculo de los índices. Éstas son, para una topología x cualquiera, los siguientes:

• LOLPx. Valor de la media muestral de la probabilidad de fallo de la topología x. • LOLPxdesv. Valor de la desviación típica muestral de la probabilidad de fallos

de la topología x. • LOLPint_conf_sup_x. Valor superior del intervalo de confianza asociado a la

media muestral de la probabilidad de fallos de la topología x. • LOLPint_conf_inf_x. Valor inferior del intervalo de confianza asociado a la

media muestral de la probabilidad de fallos de la topología x. • LOLFx. Valor de la media muestral de la frecuencia de fallos de la topología x. • LOLFxdesv. Valor de la desviación típica muestral de la frecuencia de fallos de

la topología x. • LOLFint_conf_sup_x. Valor superior del intervalo de confianza asociado a la

media muestral de la frecuencia de fallos de la topología x. • LOLFint_conf_inf_x. Valor inferior del intervalo de confianza asociado a la

media muestral de la frecuencia de fallos de la topología x.

También se llevará a cabo la definición de la variable Output_indices, que será una variable auxiliar compuesta por una matriz en la que se almacenarán los resultados de las simulaciones. Esta matriz se compondrá de cinco filas correspondientes a las distintas configuraciones y de catorce columnas correspondientes a los siguientes valores:

LOLPx, LOLPxdesv, LOLPint_conf_sup_x, LOLPint_conf_inf_x, LOLFx, LOLFxdesv, LOLFint_conf_sup_x, LOLFint_conf_inf_x, LOLEx, LOLDx, TIEPIx y NIEPIx.

Aquellas topologías que no sean analizadas en la simulación (con una constante de elección nula) tendrán un valor nulo en todos los valores de los índices.

Al inicio de la simulación por el método de Montecarlo de alguna de las configuraciones, se define a cero el valor de una serie de variables auxiliares empleadas en la simulación:

LOLPmedia=0;

LOLPvarianza=0;

LOLPerror=0;

LOLFmedia=0;

LOLFvarianza=0;

LOLFerror=0;

Fa=0;

F=0;

TasaRepAnt=0;

TasaRep=0;


93

Siendo:

• LOLPmedia. Variable que adquiere el valor de la media muestral de la probablidad de fallos a lo largo de la simulación.

• LOLPvarainza. Variable que adquiere el valor de la varianza muestral de la probabilidad de fallos a lo largo de la simulación.

• LOLPerror. Variable que toma el valor del error en el cálculo de la probabilidad de fallo a lo largo de la simulación.

• LOLFmedia. Variable que adquiere el valor de la media muestral de la frecuencia de fallos a lo largo de la simulación, en fallos/hora.

• LOLFvarianza. Variable que adquiere el valor de la varianza muestral de la frecuencia de fallos a lo largo de la simulación.

• LOLFerror. Variable que toma el valor del error en el cálculo de la frecuencia de fallos a lo largo de la simulación.

• Fa. Variable que toma el valor de la función de prueba para el cálculo de la probabilidad en la iteración anterior.

• F. Variable que toma el valor de la función de prueba para el cálculo de la probabilidad en la actual iteración.

• TasaRepAnt. Variable que toma el valor de la función de prueba para el cálculo de la frecuencia de fallos en la anterior iteración.

• TasaRep. Variable que toma el valor de la función de prueba para el cálculo de la frecuencia de fallos en la actual iteración.

Al igual que la anterior función para el cálculo de la EENS, la simulación de Montecarlo se realiza por medio de un bucle while en el que se han incluido algunas restricciones. En este caso, se ha impuesto que el número mínimo de iteraciones sea de 50.000 y que los errores unitarios en el cálculo de los valores de probabilidad y frecuencia de fallo sean menores de 0,25 para ambos casos. Esto es:

while (c<50000)||((LOLPerror>0.25)||(LOLFerror>0.25))

Al inicio de cada iteración de la simulación tiene lugar el establecimiento a cero de una serie de variables auxiliares empleadas en el propio algoritmo. Estas son:

Sorteo=zeros(r,1);

Tint=0;

TasaRep=0;

F=0;

r1=0;

r2=0;

n=0; %variable para saber si en cada sorteo se produce u na interrupción


94

A excepción de la variable anteriormente definida F, el resto de variables son semejantes a las empleadas en el cálculo de EENS.

A continuación, y al igual que en la anterior función de simulación, se establece un bucle for con índice j que recorrerá los r elementos de la topología generando un valor aleatorio entre cero y uno, que será comparado con la probabilidad de fallo del componente correspondiente. En caso de ser menor que la probabilidad de fallo, se considerará la aparición de un fallo en el componente y, por tanto, se asignará el valor unidad al elemento del vector Sorteo que le corresponda. En caso contrario, se considerará que funciona perfectamente y, por lo tanto, se asignará un valor nulo al elemento del vector Sorteo asignado.

for j=1:r

x=rand;

if parametros1(j,9)<=x %parametrosparque(j,6) es la columna de probabilidades del parque

Sorteo(j)=0; %no se produce falta en el componente j

else

Sorteo(j)=1; %se produce falta en el componente j

contadorfallos=contadorfallos+1

if n==0;

n=n+1

else

end

end

end

Finalizado este bucle, se recorre el vector Sorteo con otro bucle for en búsqueda de algún fallo. En caso de encontrar el fallo de alguno de estos, se procede a asignar un valor unidad a la función de prueba del cálculo de la probabilidad, F=1, y la correspondiente tasa de reparación a la función de prueba del cálculo de la frecuencia de fallos, TasaRep=1/Tint.

for k=1:r

if Sorteo(k,1)==1

F=1;

if parametros1(k,7)>Tint % el criterio para elegir entre distintos fallos en un mismo instante será el que mayor tiempo de interrupción suponga

Tint=parametros1(k,7); %Tiempo de reparación del componente fallado

TasaRep=1/Tint;

else


95

end

else

end

end

En caso de que se produzcan múltiples fallos en el mismo instante, se escogerá aquel que suponga un mayor tiempo de interrupción de los aerogeneradores. A continuación, se procede al cálculo de los valores medios muestrales, las varianzas muestrales, los errores de la probabilidad y la frecuencia de fallos, mediante la llamada a la función secundaria Calculoprobabilidad.

%---------------------Cálculo de la probabilidad de fallo

LOLPmediaAnterior=LOLPmedia;

LOLPvarianzaAnterior=LOLPvarianza;

[LOLPmedia,LOLPvarianza,LOLPerror]=Calculoprobabili dad(LOLPmediaAnterior,LOLPvarianzaAnterior,F,Fa,c);

Fa=F;

%---------------------Cálculo de la frecuencia de f allo

LOLFmediaAnterior=LOLFmedia;

LOLFvarianzaAnterior=LOLFvarianza;

[LOLFmedia,LOLFvarianza,LOLFerror]=Calculoprobabili dad(LOLFmediaAnterior,LOLFvarianzaAnterior,TasaRep,TasaRepAnt,c);

TasaRepAnt=TasaRep;

Para acabar la simulación, se llevará a cabo el cálculo de los valores extremos de los intervalos de confianza y se asignarán los valores calculados en la simulación a la matriz auxiliar Output_indices.

LOLP1=LOLPmedia

LOLP1desv=sqrt(LOLPvarianza)

LOLPerror1=LOLPerror

LOLPint_conf_sup_1=LOLPmedia+2.576*(sqrt(LOLPvarian za/c))

LOLPint_conf_inf_1=LOLPmedia-2.576*(sqrt(LOLPvarian za/c))

LOLF1=LOLFmedia

LOLF1desv=sqrt(LOLFvarianza)

LOLFerror1=LOLFerror

LOLFint_conf_sup_1=LOLFmedia+2.576*(sqrt(LOLFvarian za/c))

LOLFint_conf_inf_1=LOLFmedia-2.576*(sqrt(LOLFvarian za/c))


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Output_indices(1,1)=LOLP1;

Output_indices(1,2)=LOLP1desv;

Output_indices(1,3)=LOLPerror1;

Output_indices(1,4)=LOLPint_conf_sup_1;

Output_indices(1,5)=LOLPint_conf_inf_1;

Output_indices(1,6)=LOLF1;

Output_indices(1,7)=LOLF1desv;

Output_indices(1,8)=LOLFerror1;

Output_indices(1,9)=LOLFint_conf_sup_1;

Output_indices(1,10)=LOLFint_conf_inf_1;

Una vez finalizadas las simulaciones de las configuraciones correspondientes, se procederá al cálculo del resto de índices de fiabilidad. Estos índices se calculan como:

• #$#%& = #$#'& × 8760 �ℎ��

• #$#-& = ./.01./.21 �34�56

5774 �

• 8%'8& = 99:;104<=>?@×:5�46 A34�56

5ñ4 C

• �8%'8& = DE90E1./.F1 �GºIG<��JKLI4G6

5ñ4 �

Para concluir la función, estos últimos valores de índices calculados son almacenados en la variable auxiliar, Output_indices, y se define la variable global que contará con los resultados completos de la función como:

Resultados_indices=Output_indices;

Valores_teóricos

Esta función secundaria permite el cálculo de los valores teóricos de la probabilidad de fallo (LOLP) y la frecuencia de fallo (LOLF).

Las variables de entrada de la función son las constantes de elección (c2, c3, c4 y c5) y los parámetros de comportamiento frente a los fallos de las topologías (parametros1, parametros2, parametros3, parametros4 y parametros5).

El cálculo de los valores teóricos se realiza mediante el método de las funciones de prueba mostrado en el anterior capítulo. Para el cálculo de LOLP, se considerará que:


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%./.0 = M N�&� × '�&�1∈P

Siendo F(x) la función de prueba, que adquirirá los siguientes valores:

N�&� = 0 �� &�� Q�RR� �� ú� ��

N�&� = 1 �� &�� R Q�RR� �� R�T�� R��

Para el cálculo de LOLF, se considera que:

%./.2 = ∑ N�&� × '�&�1∈P (fallos/hora)

Siendo F(x) su función de prueba con los siguientes valores:

N�&� = 0 �� &�� Q�RR� �� ú� ��

N�&� = V �� &�� R Q�RR� �� R�T�� R��

El algoritmo para el cálculo de los valores teóricos se realiza por medio de un bucle for, que recorre todos los elementos que componen la instalación y que a su vez lleva a cabo la suma de los valores de las funciones de prueba correspondientes multiplicadas por las probabilidades de fallo del componente. Por ejemplo, para la primera configuración básica radial:

for i=1:r1

Ind_teoricos(1,1)=Ind_teoricos(1,1)+parametros1(i,9 ); %Cálculo de LOLP

Ind_teoricos(1,2)=Ind_teoricos(1,2)+parametros1(i,9 )*(1/parametros1(i,7)); %Cálculo de LOLF

end

Una vez finalizados estos cálculos, los resultados son almacenados en la variable global anteriormente nombrada Ind_teoricos.


98

Calculoprobabilidad

Esta función permite la actualización de los valores de la media muestral, de la varianza muestral y del error en el cálculo de la media. La llamada a esta función se producirá en todas las interacciones de la simulación, para la actualización de los valores de LOLP y para los de LOLF. Esta función tendrá como variables de entrada las siguientes [17]:

• MediaAnterior. Valor de la media muestral en la iteración justamente anterior. • VarianzaAnterior. Valor de la varianza muestral en la iteración justamente

anterior. • Xn. Valor de la función de prueba correspondiente en la iteración actual. • Xnant. Valor de la función de prueba correspondiente en la iteración anterior. • N. Número de iteraciones llevadas a cabo en la simulación.

Quedando la función como:

Function [Media,Varianza,Error]=Calculoprobabilidad(MediaAnt erior,VarianzaAnterior,Xn,Xnant,N)

El modo de actualización de los valores de la media y varianza muestral sigue el mismo método que el explicado en el capítulo anterior [17]:

Media muestral.

WG = 1� × M &I

G

IXY= 1

� × ZWG[Y × �� − 1� + &G]

Siendo:

WG= Valor de la media hasta la iteración n.

�=Nº de muestras.

&I=Valor de la muestra i.

&G=Valor de la muestra n.

Varianza muestral.

G = � − 2� − 1 × G[Y + 1

� × ZWG[Y − &G]_

G=Valor de la varianza hasta la iteración n.


99

�=Nº de muestras.

&G=Valor de la muestra n.

En cuanto a la estimación del error cometido en el cálculo de la media, se considerará el siguiente:

%�� =�2 × �� × ` G�

a

WG

Considerando que el valor de la constante � para que la probabilidad del intervalo sea del 99% será de 2,576.

3.3.4 Bloque 3. Análisis económico de la mejora de la instalación.

Clasificación_de_la_instalación

Esta primera función del bloque de análisis económico tiene la intención de clasificar la instalación dentro del marco establecido por el Real Decreto 661-2007. Para ello, la función toma como variables de entrada las siguientes variables globales:

• Pot_turb. Potencia nominal de los aerogeneradores escogidos, en kW. • Naeros. Número de aerogeneradores que componen el parque eólico. • konshore y koffshore. Variables que permiten determinar si se trata de una

instalación en tierra firme o marítima.

Para poder clasificar la instalación, lo primero que se ha de tener en cuenta es si trata de un parque eólico en tierra firme o mar. Para esto, se emplean las anteriores variables definidas: konshore y koffshore.

Según el Real Decreto 661-2007 [8], la categoría b corresponde a aquellas instalaciones que utilizan como energía primaria alguna de las energías renovables no consumibles. Este es el caso de los parques eólicos. Al mismo tiempo, la categoría b se divide en ocho grupos, entre los que se encuentra el grupo 2 correspondiente a las instalaciones que únicamente emplean la energía eólica. De esta forma, la primera clasificación de todo parque eólico corresponde al grupo b.2. Este grupo también permite una clasificación en dos subgrupos. Por un lado, se encuentra el subgrupo b.2.1 correspondiente a los parques eólicos en tierra firme y, por otro lado, el subgrupo b.2.2 correspondiente a los parques eólicos marinos. De esta manera, según el tipo de instalación escogida, esta función proporcionará y mostrará al usuario la clasificación correspondiente por medio del interfaz gráfico generado.

También se define en el Real Decreto que las instalaciones poseen dos maneras diferentes de venta de la energía. En un sentido, se permite la venta de la energía a una tarifa regulada y única y, en otro lado, de manera libre en el mercado de producción de la energía, con la posibilidad de percibir una prima a este precio de mercado. Según el documento, aquellas instalaciones en tierra firme con una potencia menor de 50 MW poseen la posibilidad de elegir el tipo de venta de la producción. Sin embargo, para las


100

instalaciones marinas de cualquier potencia y las realizadas en tierra firme, se impone la obligación de participar en el mercado liberalizado como productores convencionales.

De esta manera, para poder determinar el tipo de venta de la instalación a simular, la función define un nuevo valor asociado a la variable global Ptotal. Este valor corresponde a la potencia nominal total, en MW, de la instalación. Su cálculo es realizado por medio de la potencia nominal de los aerogeneradores, Pot_turb, y del número de aerogeneradores que compone el parque, Naeros, de la forma siguiente:

Ptotal=Naeros*Pot_Turb/1000 %en MW

Una vez calculada la potencia total, ésta será mostrada al usuario por medio del interfaz gráfico generado.

Calculada la potencia total Ptotal con los valores de las constantes konshore y koffshore, se realiza una clasificación del tipo de venta de la energía que determina el empleo de unos algoritmos y funciones distintos. Esta clasificación será reflejada por dos constantes definidas como variables globales, kmercado y ktarifa, que harán referencia a la venta de energía en el mercado liberalizado o por medio de tarifa regulada. Para aquellas instalaciones de potencia total mayor de 50 MW o parques marinos, se asignará a la variable kmercado un valor unidad y a ktarifa el valor nulo. Además, se dará paso a una función Potencia_mayor_de_50MW correspondiente a las instalaciones acogidas al mercado liberalizado. Para las instalaciones en tierra firme y con potencia total menor de 50 MW, se permitirá al usuario la elección del tipo de venta. De modo que, las variables kmercado y ktarifa adquirirán un valor nulo y se dará paso a la función Potencia_menor_de_50MW, que permitirá al usuario la elección del tipo de venta.

if (Ptotal>50)|(koffshore==1) %la potencia mayor de 50 MW o parque marino

kmercado=1

ktarifa=0

close Clasificacion_de_la_instalacion

Potencia_mayor_de_50MW

else %potencia menor de 50 MW

ktarifa=0

Kmercado=0

close Clasificacion_de_la_instalacion

Potencia_menor_de_50MW

end


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Potencia_mayor_de_50MW

Esta función únicamente mostrará un aviso al usuario sobre la obligatoriedad de la instalación de negociar en el mercado liberalizado, con la posibilidad de percibir una prima. Posteriormente, se da paso a la función Mercado_de_produccion.

Potencia_menor_de_50MW

Esta función permite que el usuario pueda seleccionar el modo de venta de la energía. De esta forma, si elige la venta de energía en el mercado liberalizado, la función asigna un valor unidad a la variable kmercado y un valor nulo a la variable ktarifa, y se da paso a la función Mercado_de_produccion. En el caso de elegirse la tarifa regulada, se asigna un valor nulo a la variable kmercado y un valor unidad a ktarifa, y se pasa a la función Tarifa_Regulada.

Mercado_de_producción

Esta función tiene como objetivo la creación de un interfaz gráfico de usuario, que permita la elección de una serie de parámetros importantes para el análisis económico con venta en el mercado liberalizado, a pesar de que se le propongan al usuario algunos valores por defecto.

Se emplean como variables provenientes de funciones anteriores las constantes konshore y koffshore, pero se introducen una serie de variables globales que definirán el marco económico para el análisis:

• Testudio. Se trata del número de años que se quieren abarcar en el análisis económico de la inversión en la instalación. Se le proporciona al usuario un valor por defecto de 25 años.

• PrecioAnualComerc. Se trata de una estimación del último precio de la energía en el mercado liberalizado según la Comisión Nacional de la Energía (CNE) [31], en c€/kWh. Se proporciona este valor por defecto aunque el usuario es capaz de introducir cualquier otro valor deseado.

• PrimaRef. Se trata de la prima de referencia a la venta de energía en el mercado, en c€/kWh. Los valores proporcionados por defecto dependen según se trate de una instalación en tierra firme o marina. Además, se refieren a los últimos valores proporcionados por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32].

• LimiteSup. Define el límite superior a la suma del precio del mercado y la prima de referencia, en c€/kWh. Los valores proporcionados por defecto también dependen de si se trata de una instalación en tierra firme o marina y están referidos a los últimos valores proporcionados por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32].

• LimiteInf. Define el límite inferior a la suma del precio del mercado y la prima de referencia, en c€/kWh. Los valores proporcionados por defecto también


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dependen de si se trata de una instalación en tierra firme o marina y están referidos a los últimos valores proporcionados por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32].

• IPC. Define el valor más reciente del Índice de Precios de Consumo, en tanto por ciento. El valor proporcionado por defecto debe ser el más reciente registrado.

• TasaAct. Define la tasa de actualización del precio del mercado, de la prima de referencia y de los límites inferiores y superiores, en tanto por cierto. En un principio se considera igual al IPC menos cinco puntos básicos.

Una vez introducidos los valores deseados de los anteriores parámetros, se da paso a la función Inversión.

Tarifa_Regulada

Esta función tiene el mismo objetivo que la anterior: crear un interfaz gráfico para que el usuario introduzca algunos parámetros necesarios, para el análisis económico cuando la venta de energía se acoge a una tarifa regulada y única. También, se proponen al usuario una serie de valores por defecto de estos parámetros, con la posibilidad de poder ser modificados a través del interfaz.

Estas variables introducidas en la función son:

• Testudio. Se trata del número de años que se quieren abarcar en el análisis económico de la inversión en la instalación. Se le proporciona al usuario un valor por defecto de 25 años.

• Tarifa_20. Define la tarifa única de venta de la energía de parques eólicos para los primeros veinte años de producción. El valor por defecto propuesto se corresponde con el último valor, según el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32].

• Tarifa_plus20. Define la tarifa única de venta de la energía de parques eólicos, a partir de los veinte años de producción. El valor propuesto por defecto corresponde con el último valor, según el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32].

• IPC. Define el valor más reciente del Índice de Precios de Consumo, en tanto por ciento. El valor proporcionado por defecto debe ser el valor más reciente registrado.

• TasaAct. Define la tasa de actualización del precio del mercado, de la prima de referencia y de los límites inferiores y superiores, en tanto por cierto. En un principio se considera igual al IPC menos cinco puntos básicos.

Esta función da paso a la función Inversión.

Inversión

Esta función permite determinar el tipo de inversión que se va a realizar. Mediante un interfaz gráfico, se muestra al usuario el coste de la inversión, debido a las mejoras introducidas en el parque. Además, permite determinar el modo de afrontar el gasto estableciendo los siguientes parámetros:


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• Porcentaje de financiación del coste total de la inversión y tipo de interés de ésta.

• IVA aplicado al coste total de la inversión. • Cuota de mantenimiento anual de las mejoras introducidas, definida como el

porcentaje del coste total de inversión. • Tiempo de amortización de la inversión deseado.

Con estos datos, la función permite calcular la cuota del préstamo anual y la inversión total, y proporciona estos valores al usuario por medio del interfaz.

Para ello, en la función se definen una serie de variables globales cuyos valores quedan reflejados en el interfaz. Estos son:

• CostInv. Se define como el coste total de la inversión, en euros. Su valor se obtiene por medio de otra función secundaria a la presente. Permite calcular y definir los precios principales de los materiales y de la obra civil, Calculo_coste_inversión.

• Financiación. Se trata del porcentaje del coste total de inversión, que será afrontado mediante préstamo con interés fijo. Se propone un valor por defecto, aunque puede ser modificado libremente por el usuario.

• Int. Se define como el interés fijo en tanto por ciento del préstamo realizado para la inversión. Se propone un valor por defecto, aunque puede ser modificado libremente por el usuario.

• IVA. Se trata del último valor actualizado del impuesto sobre el valor añadido, en tanto por ciento. Éste dará lugar al valor definitivo de la inversión. Se propone por defecto el último valor del 18%, aunque también puede verse modificado por el usuario.

• CuotaMant. Se define como el coste de mantenimiento anual de la mejora y modificación del parque, establecido como tanto por ciento del coste total de inversión.

• T_amort. Se trata del tiempo establecido para la amortización del préstamo, en años.

• InvTotal. Se define como el coste total de inversión, teniendo en cuenta el impuesto sobre el valor añadido, en euros.

• CuotaPrestAnual. Se trata de la cuota anual del préstamo a plazo fijo establecido, en euros.

Tras introducir los valores del coste de inversión total de la función secundaria Calculo_coste_inversión, el porcentaje de financiación, el interés de la financiación, el IVA, la cuota de mantenimiento y el tiempo de amortización del préstamo se procede al cálculo de la inversión total teniendo en cuenta el IVA establecido:

InvTotal=CostInv*(1+IVA/100) % en €

También, y para finalizar, se calcula la cuota de préstamo anual según la fórmula establecida en al capítulo del análisis económico:

CuotaPrestAnual=(int/100)*CostInv*(Financiacion/100 )*(1+IVA/100)*((1+(int/100))^(t_amort))/(((1+(int/100))^(t_amort))-1) % en €


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Una vez calculado los valores, se da paso a la siguiente función en el análisis económico: Analisis_Inversión.

Calculo_coste_conductor

Esta función permite el cálculo del coste total de conductor en la instalación de media tensión. A través de ésta se determina la sección de conductor necesaria para cada tramo de conductor, así como la intensidad máxima de circulación, y el coste de cada tramo de conductor.

Las principales variables que serán entrada necesaria para el cálculo de la sección y el coste serán:

• kcu y kal, que determinarán si se trata de conductores de cobre o aluminio. • k_tub_ent y k_dir_ent, que establecen si la instalación de los conductores es

tubular enterrada o directamente enterrada. • k_RHZ1 y k_HEPRZ1, que establecen el tipo de conductor escogido. • Resistividad, resistividad del terreno de la instalación. • Profundidad, distancia de profundidad de enterramiento de los conductores. • Temp_terreno, temperatura del terreno de enterramiento.

Para determinar la máxima intensidad que puede circular por el conductor en determinadas condiciones de instalación es necesario establecer unos factores de la intensidad máxima.

En el caso del factor de la temperatura del terreno, se determina el factor de corrección k_temp a partir de la temperatura establecida y de la tabla proporcionada en la norma. Esta tabla es cargada en la función por medio del archivo de texto adjuntado k_temperaturas.txt y a partir de ella se obtiene el factor correspondiente.

En cuanto a la resistividad del terreno, el factor correspondiente de la intensidad máxima Fac_resis se obtiene de manera semejante a partir de las tablas proporcionadas en la norma. Las tablas correspondientes se cargan por medio de los archivos adjuntados Resistividad_DirEnt.txt y Resistividad_TubEnt.txt según se trate de conductores directamente enterrados o bajo tubo.

La profundidad del enterramiento también tiene asociado un factor, Fac_prof, que también es calculado a partir de las tablas correspondientes mostradas en la norma y cargadas por los archivos adjuntos Prof_soterramiento_directo.txt y Prof_soterramiento_tubular.txt para conductores directamente enterrados o bajo tubo, respectivamente.

Una vez establecidas las condiciones de instalación y el tipo de conductor, se carga y emplea la tabla correspondiente de intensidad máxima para cada sección de conductor distinto. Esta tabla es extraída de uno de los archivos adjuntos que reflejan las tablas propias de la norma: Secc_HEPRZ1_Al_DirEnt.txt, Secc_HEPRZ1_Al_TubEnt.txt, Secc_HEPRZ1_Cu_DirEnt.txt,Secc_HEPRZ1_Cu_TubEnt.txt,Secc_RHZ1_Al_DirEnt.txt,Secc_RHZ1_Al_TubEnt.txt,Secc_RHZ1_Cu_DirEnt.txt y Secc_RHZ1_Cu_TubEnt.txt. La elección de la sección debe cumplir la condición del criterio térmico de elección de la sección de conductor. Esta es que la intensidad máxima estimada que circulará por el


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tramo de línea sea menor que la intensidad máxima permitida para el conductor, teniendo en cuenta los factores de corrección:

8b51.6<Ib5c5 < 8b51.K�bI<Ic5 L4GcJL<4� × e_�� × e_��Q × e_��

De esta manera, la función recorre todos los tramos de conductor en la instalación, y determina qué elección de conductor es el más apreciado desde el punto de vista económico y que cumpla con la anterior condición.

La instalación de media tensión es considerada de una tensión de 30 kV, de modo que el número de conductores en paralelo puede ser de 1, 2 o más. El empleo de varios conductores en para lelo irá acompañado con un factor de máxima intensidad de 0.9.

Los costes de las distintas secciones de conductor para cada tipo de material y conductor se introducen en el programa por medio de los archivos de texto Coste_Al_HEPRZ1.txt y Coste_Al_RHZ1.txt que almacenan los precios de los conductores en su segunda columna en función de su sección en la primera columna, en euros por kilómetro de longitud. De esta manera, si el usuario desea introducir unos valores distintos de los propuestos, deberá introducir un nuevo archivo con los costes deseados en la carpeta que ubica el programa.

Una vez calculados los costes, estos se almacenan en una serie de variables globales para su posterior estudio:

• global Coste_cond_Conf1 para configuración radial básica. • global Coste_cond_Conf2 para la configuración radial con protección

intermedia. • global Coste_cond_Conf3 para la configuración mallada. • global Coste_cond_Conf4 para la configuración serie. • global Coste_cond_Conf5 para la configuración mallada con protección

intermedia.

Calculo_coste_inversión

Esta función secundaria permite el cálculo del coste total de la inversión en función de los precios unitarios del material y la obra civil.

Para poder realizar el cálculo es necesario el valor de las constantes de elección de la topología (c2, c3, c4 y c5), el número de aerogeneradores del parque Naeros, el número de ramas Nramas, el número de conexiones malladas del parque en caso de necesitar Nconex y las principales dimensiones de la instalación: Long_BT, Dist_ramas, Dist_aeros, etcétera, y el coste de los conductores para cada tipo de configuración (Coste_cond_Conf1, Coste_cond_Conf2, Coste_cond_Conf3, Coste_cond_Conf4, Coste_cond_Conf5) .

Además, define nuevas variables necesarias para el cálculo del coste:

• Coste. Variable que establece el coste total de la inversión realizada. • N_int_adic. Variable que define el número de interruptores adicionales respecto

a la configuración básica que supone la topología escogida.


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• N_secc_adic. Variable que define el número de seccionadores adicionales respecto a la configuración básica.

• Long_cond_adic. Longitud de conductor enterrado adicional, en kilómetros, frente al necesario en la configuración básica.

• C_int_adic. Precio unitario en euros de los interruptores automáticos adicionales.

• C_secc_adic. Precio unitario en euros de los seccionadores adicionales. • C_obra_civil. Precio unitario del kilómetro de la obra civil realizada sobre los

conductores enterrados adicionales.

Al usuario se le ofrecen por defecto unos valores de costes unitarios de materiales y obra civil, que pueden ser libremente modificados por él. De este modo, según la constante de elección de la topología, se empleará un algoritmo distinto para el cálculo del número de interruptores, seccionadores y longitud de conductor adicional frente a la topología básica radial.

El coste de conductor de la instalación de media tensión se define como la diferencia entre el coste correspondiente a la configuración escogida y la configuración básica radial, y es almacenada en la variable Cost_cond.

g��_�� = g��_��_g��Q& − g��_��_g��Q1

Y mediante el empleo de los costes establecidos, se realizará el cálculo del coste total de la inversión, que será empleado en siguientes funciones del bloque de análisis de inversión.

Coste = N_int_adic x C_int_adic+N_secc_adic x C_secc_adic+

+ Long_cond_adic x Cobra_civil + Cost_cond

Analisis_Inversión

Esta función genera un interfaz gráfico mediante el que el usuario puede determinar el valor deseado de WACC (Coste Ponderado del Capital), y con ello calcular la rentabilidad de la inversión proporcionando su Valor Actual Neto (VAN), su Tasa Interna de Rentabilidad (TIR) y el tiempo de retorno (Payback).

El cálculo de la rentabilidad de la inversión se realizará llamando a una función auxiliar, que contendrá los algoritmos necesarios, CalculoInversión.

De esta manera, en la función se definirán cuatro nuevas variables globales:

• WACC. Se trata del coste ponderado del capital, en tanto por ciento. En el análisis económico será empleado como tasa de descuento o rendimiento mínimo esperado. Se propondrá como valor por defecto de éste el tipo de interés de las Letras del Tesoro a 12 meses más, ya que se trata de la inversión de menor riesgo frente a la que comparar la rentabilidad de la inversión.

• VAN. Variable que define el Valor Actual Neto de la inversión calculado en la función CalculoInversion.


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• TIR. Tasa Interna de Rentabilidad de la inversión calculada en la función CalculoInversion.

• Tretorno. Tiempo total de retorno de la inversión calculada en la función CalculoInversion, en años.

Por lo tanto, una vez introducido el valor de WACC la propia función realiza una llamada a la función auxiliar CalculoInversión, en la que se lleva a cabo el algoritmo de cálculo de rentabilidad y se proporcionan al usuario los resultados de manera gráfica por medio del interfaz. Todo cambio en cuanto al valor de la tasa WACC supondrá un nuevo cálculo de la rentabilidad de la inversión.

CalculoInversión

Esta función lleva a cabo el cálculo de la rentabilidad de la inversión proporcionando los valores de Valor Actual Neto, Tasa Interna de Rentabilidad y el tiempo de retorno. Para este cálculo es necesario emplear variables definidas a lo largo del bloque tercero de análisis, como por ejemplo:

• Constantes de elección de las configuraciones c2, c3, c4 y c5. • Constantes kmercado y ktarifa, que establecen la venta de energía en el mercado

de producción y a tarifa regulada respectivamente. • Variables definidas en la función de Inversion: CostInv, Financiacion, int, IVA,

CuotaMant, t_amort, InvTotal y CuotaPrestAnual. • Número de años del análisis económico, Testudio. • Tarifa_20 y Tarifa_plus20, tarifas de venta de energía para periodos de

producción menor y mayor de 20 años respectivamente. • PrecioAnualComerc, PrimaRef, LimiteSup y LimiteInf. Estimación del precio de

la energía en el mercado liberalizado, prima de referencia y límites superior e inferior de la suma de la prima de referencia y el precio de venta.

• IPC y TasaAct, valores del Índice de Precios de Consumo y tasa de actualización, respectivamente.

• WACC, TIR, VAN y Tretorno.

El primer paso del algoritmo para el análisis consiste en obtener el ahorro energético que supone la mejora de la instalación. Para ello, se define una variable global denominada AhorroEnergético, que tomará la diferencia de energía perdida de la topología escogida frente a la básica radial, en kWh.

A continuación, se definirá un vector que contenga el precio de la energía vendida en todos los años de análisis económico. Esta variable será ListaPrecio. El cálculo de estos precios de venta depende de si se escoge la venta en el mercado de producción o tarifa única.

Si se trata de venta con tarifa regulada, los precios de venta serán igual a la tarifa correspondiente, Tarifa_20 o Tarifa_plus20, actualizada por la tasa de actualización escogida, TasaAct. Si por el contrario, es una venta en el mercado de producción, los precios serán igual a la suma de la estimación del precio de venta, PrecioAnualComerc, más la prima de referencia establecida, PrimaRef, actualizada según la tasa de actualización.


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Posteriormente, se define una matriz en la que se establecen los ingresos en los años de producción, Ingresos. Estos valores se calculan multiplicando el precio correspondiente a ese año de estudio, en c€/kWh, por el ahorro energético que supone al año la configuración, en kWh.

El siguiente paso consiste en calcular el coste de mantenimiento anual de la inversión. Este coste es definido por medio de la variable Mantenimiento y se define como el coste de la inversión, CostInv, por la cuota de mantenimiento definida, CuotaMant.

Mantenimiento(i,1)=CostInv*CuotaMant/100; %en €

Otro importante paso tiene lugar en el ajuste del IVA repercutido y soportado. El IVA que tiene que soportar la inversión se establece en la variable IVAsoportado, y éste es igual al coste de la inversión por el valor del IVA en tanto por uno.

La devolución del IVA se produce de manera anual en función del ingreso correspondiente y al coste de mantenimiento. De esta manera, cada año se producirá la devolución del IVA correspondiente, definida en la matriz IngIVA. Los valores de esta matriz se definen por:

IngIVA(i,1)=(Ingresos(i,1)-Mantenimiento(i,1))*(IVA /100);

También se establecerá una matriz que registre la cantidad de IVA devuelto hasta el año correspondiente, IngIVAAcum.

Una vez establecida la devolución del IVA, se procede a calcular el flujo neto de las operaciones. Para ello, se define una matriz, NetoOperaciones, que registra este flujo como la suma de los ingresos de cada año, más la devolución del IVA correspondiente, menos el coste de mantenimiento.

NetoOperaciones(i,1)=Ingresos(i,1)-Mantenimiento(i, 1)+IngIVA(i,1)

De igual modo, se define una matriz que registra el ingreso acumulado hasta el año correspondiente, IngAcum.

A continuación, se define una nueva matriz en la que se definen las cuotas anuales del préstamo recibido en la financiación, CuotaPrest. Estos valores son constantes e iguales a CuotaPrestAnual para los años de amortización del préstamo definido en la variable t_amort y nulos para el resto de años.

El beneficio resultante será definido en una matriz, Beneficio, y será igual al flujo neto de operaciones, NetoOperaciones, menos la cuota anual del préstamo, CuotaPrest.

Beneficio(i,1)=NetoOperaciones(i,1)-CuotaPrest(i,1) ;

También, se registrará el beneficio acumulado para cada año en la matriz BeneficioAcum.


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Una vez calculado los beneficios anuales, será posible calcular el valor del VAN, TIR y el tiempo de retorno.

Para empezar con el cálculo del VAN, primero se calculará el flujo total de caja de los años de estudio actualizados con el WACC seleccionado. Este valor será registrado en la nueva definida variable qact.

qact=0;

for i=1:n

qact=qact+Beneficio(i,1)/((1+WACC/100)^i);

end

El valor de la inversión inicial desembolsada es registrado en la variable C y es igual al porcentaje del coste de inversión soportado por los recursos propios y su IVA correspondiente.

De esta forma, el VAN es igual a la suma del coste de inversión inicial C y el flujo total de caja actualizado.

Para el cálculo de la Tasa Interna de Rentabilidad, se define un vector que contenga como primer elemento el coste de inversión inicial y como siguientes el vector de beneficios, Beneficio:

CF=[C,Beneficio']

Y el cálculo del TIR tendrá lugar por medio de la función irr , de la manera siguiente:

TIR=irr(CF)

Por último, se realiza el cálculo del tiempo de retorno de la inversión, definiendo para ello la variable Tretorno. El año en el que se recuperará la inversión será aquel en el que el beneficio acumulado sea mayor que la inversión inicial realizada, C.

i=1

Tretorno=0

while (i<=n)&(Tretorno==0)

if BeneficioAcum(i,1)>(-C)


110

Tretorno=i

i=n+1;

else

i=i+1;

end

end

3.4 Manual de usuario

Al inicio de la herramienta informática, se presenta una pequeña ventana de presentación del programa y del estudio. Esta presentación corresponde a la mostrada en la Figura 3.2.

Figura 3.2

Tras pulsar la tecla “Continuar” que aparece en la imagen, se abrirá un menú principal tal como en la Figura 3.3.


111

Figura 3.3 Interfaz gráfico del menú principal.

Esta función corresponde a Menu_principal. A través de este interfaz se permite al usuario escoger con qué bloques del programa trabajar.

Como se ha mencionado anteriormente, la estructura de la herramienta se compone de tres bloques diferenciados entre si, como además se puede observar en el menú. Para el uso correcto del programa, es necesario seguir las funciones de manera ordenada empezando por el primer bloque, de modo que el orden guardado sea:

1. Definición y caracterización de la configuración del parque eólico.

2. Simulación y cálculo de los índices de fiabilidad y de la energía no suministrada.

3. Análisis económico de la mejora de la instalación.

El recorrer los bloques en otro orden puede dar lugar a la aparición de errores en el cálculo.

De esta manera, para entrar en cada uno de los bloques el usuario debe pulsar sobre su botón correspondiente y seguir todos los pasos y menús que aparezcan. Una vez finalizado el bloque, puede continuarse por el siguiente.

3.4.1 Definición y caracterización de la configuración del parque eólico

Para iniciar este bloque es necesario pulsar el botón correspondiente en el anterior menú principal. Este bloque tiene como objetivo la entrada de los principales datos del parque eólico que permitan caracterizarlo para someterlo en el siguiente bloque a la simulación.

Cuando se inicia este primer bloque, se presentan los siguientes menús:


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• Menú “Número_de_Aerogeneradores_y_Ramas”

Éste se trata del primer menú del bloque de caracterización. Como se puede observar en la Figura 3.4, este menú permite introducir el número de aerogeneradores que compondrá el parque eólico, el número de ramas en que se distribuirán y su clasificación en parque eólico en tierra firme o marino.

Figura 3.4 Menú “Número_de_Aerogeneradores_y_Ramas”

Para introducir el número de aerogeneradores o ramas, el usuario debe seleccionar la casilla correspondiente e introducir el valor deseado. Estos valores deben ser valores numéricos y mayores de cero de manera obvia, para evitar avisos como los mostrados en las Figura 3.5 y Figura 3.6.

Figura 3.5


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Figura 3.6

También es necesario seleccionar uno de los tipos de parques eólicos seleccionando con el ratón el círculo blanco correspondiente. Solo es posible seleccionar uno de los tipos. En caso contrario aparecerá el aviso de la Figura 3.7.

Figura 3.7

Una vez introducidos los valores y seleccionado el tipo de parque, se pasará al siguiente menú pulsando el botón “Continuar” inferior.

• Menú “Configuración_del_parque_eólico”

Este menú se presenta tal como aparece en la Figura 3.8 con cuatro imágenes de las configuraciones de parque eólico para elegir. Estas imágenes están acompañadas de su correspondiente círculo de selección.


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Figura 3.8 Menú “Configuración_del_parque_eólico”.

La selección del parque eólico deseado se realiza marcando el círculo correspondiente. En caso de escogerse dos configuraciones simultáneas, se producirá la aparición de un aviso como el de la Figura 3.9.

.

Figura 3.9

Al seleccionar alguno de las configuraciones, aparecerán los siguientes menús secundarios:

• Menú “Distancias_configuración_1”

Este menú permite introducir las principales distancias de la configuración radial básica del parque. En el interfaz mostrado en la Figura 3.10, el usuario introduce el valor deseado de distancia en las casillas correspondientes. Estos valores introducidos deben ser numéricos y mayores de cero para evitar la aparición de los avisos mostrados anteriormente. Una vez introducidos, se valida pulsando el botón “Aceptar”.


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Figura 3.10 Menú “Distancias_configuración_1”.

• Menú “Distancias_configuración_2”, “Distancias_configuración_3”, “Distancias_configuración_4” y “Distancias_configuración_5”

Estos menús aparecen en función de la topología seleccionada y se presentan con menús como el de la Figura 3.11. Al igual que en el menú para la configuración radial, los valores deben introducirse en las casillas y deben tratarse de valores numéricos y mayores de cero. Para validar los datos introducidos, se debe pulsar el botón “Aceptar”.


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Figura 3.11 Menú “Distancias_configuración_2”.

• Menú “Posición_del_interruptor_intermedio_Configuración_2” y “Posición_del_interruptor_intermedio_Configuración_5”.

Este menú se presenta con el interfaz de la Figura 3.12. Para seleccionar el aerogenerador a partir del cual colocar el interruptor intermedio, debe introducirse el valor en la casilla indicada. Este valor debe ser numérico, entero, mayor de cero y menor al número de aerogeneradores que corresponda a cada rama. Para validar es necesario presionar el botón “Continuar”.

Figura 3.12 Menú “Posición_del_interruptor_intermedio_Configuración_2”


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• Menú “Tasa_de_fallos_de_componentes”.

Este menú permite la introducción de los valores de tasa de fallos de los componentes deseados. El menú se muestra en la Figura 3.13.

Figura 3.13 Menú “Tasa_de_fallos_de_componentes”

Los valores deseados de tasas de fallos deben introducirse en las casillas correspondientes. Estos valores deben ser numéricos y mayores de cero. Aún así, se permite el empleo de valores propuestos para parques en tierra firme y marinos. Para cargar los valores propuestos se debe pulsar en el botón “Valores por defecto para parques eólicos en tierra firme” o “Valores por defecto para parques marinos”, según se escoja entre tierra firme o marino, respectivamente.


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• Menú “Tiempos_medios_de_reparación”.

Este menú permite la introducción de los valores de tiempos medios de reparación de los componentes deseados. El menú se muestra en la Figura 3.14.

Figura 3.14 Menú “Tiempos_medios_de_reparación”.

Los valores deseados de tasas de fallos deben introducirse en las casillas correspondientes. Estos valores deben ser numéricos y mayores de cero. Aún así, se permite el empleo de valores propuestos para parques en tierra firme y marinos. Para cargar los valores propuestos se debe pulsar en el botón “Valores por defecto para parques en tierra firme” o “Valores por defecto para parques marinos”, según se escoja entre tierra firme o marino, respectivamente.


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• Menú “Tiempo_medio_de_actuación”

Este menú permite seleccionar el tiempo medio en horas de la primera fase de actuación ante un fallo (detección del fallo, aislamiento, apertura de seccionadores y actuación sobre interruptores). Dicho menú puede verse en la Figura 3.15.

Figura 3.15 Menú “Tiempo_medio_de_actuación”

• Menú “Selección_conductores”

Este menú con interfaz mostrado en la Figura 3.16 permite la selección de las principales características de los conductores de la instalación de media tensión. Por medio de listas desplegables, se permite la elección del material del conductor, de la profundidad de soterramiento, de la temperatura del terreno, de la resistividad térmica del terreno, el tipo de cable unipolar empleado y la instalación empleada en el enterramiento.

Una vez seleccionadas las características, es necesario pulsar “Continuar” para avanzar.


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Figura 3.16 Menú “Selección_conductores”

• Menú “Perfil_viento_y_Curva_de_potencia”

Éste se trata de un menú como el mostrado en la Figura 3.17. Permite la selección del perfil de velocidad anual del viento, así como la curva de potencia-velocidad de los aerogeneradores seleccionados.

Figura 3.17 Menú “Perfil_viento_y_Curva_de_potencia”


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El panel izquierdo está referido al perfil de velocidad. Pulsando en el botón “Buscar Perfil de Viento”, se abrirá un menú auxiliar para la selección del archivo que contenga el perfil a emplear, tal como en la Figura 3.18.

Figura 3.18

De esta forma, se selecciona el archivo de tipo texto que deseemos. En el menú aparecerá la ruta del archivo seleccionado

Al escoger el perfil de viento, debe conocerse la altura a la que se hayan realizado las medidas de la velocidad, e introducirla en la casilla correspondiente a la altura de referencia, en metros.

También se debe escoger la altura a la que se encontrarán los aerogeneradores e introducirlos en la casilla de altura de estudio, en metros. La longitud de rugosidad del terreno puede modificarse respecto al valor propuesto por defecto de 0.2 metros. Únicamente es necesario borrar el valor dado e introducir el deseado.

Otro dato necesario a conocer en el perfil de velocidad es el intervalo de muestreo o cada cuánto tiempo se realizan las medidas de velocidad. Por ejemplo, para los casos propuestos de perfiles de velocidad este intervalo es de 10 minutos, o lo que equivale a 0.16667 horas.

Por último, para calcular la velocidad a la altura de estudio deseada es necesario pulsar permite el botón “Calcular y Mostrar perfil”, con lo que se calculará la velocidad a la altura deseada y se mostrará una gráfica con la velocidad del viento frente al número de medidas, como por ejemplo en la Figura 3.19.


122

Figura 3.19. Perfil anual de velocidad del viento de Isla Laitec a una altura de 20 metros.

El panel de la derecha corresponde a la curva potencia-velocidad del aerogenerador. Para cargar la curva deseada, debe pulsarse de igual modo en el botón “Buscar Curva P-V del aerogenerador”. De nuevo, se abrirá un menú auxiliar como el mostrado en la Figura 3.20 para escoger el archivo de texto que contenga la curva deseada.

Figura 3.20

0 1 2 3 4 5 6

x 104

0

5

10

15

20

25

Nº medida

Vel

ocid

ad d

el v

ient

o (m

/s)


123

En el menú también se mostrará la ruta de la curva seleccionada.

Es necesario introducir datos de la curva de potencia del aerogenerador, como la velocidad de conexión, la velocidad de corte y la potencia nominal del aerogenerador rellenando las casillas correspondientes.

En caso de no producirse correspondencia entre la potencia nominal introducida y el valor máximo de potencia de la curva, aparecerá un mensaje de aviso como el de la Figura 3.21.

Figura 3.21.

Al igual que para el perfil de velocidades, se permite la representación de la curva de potencia del aerogenerador. Para ello es necesario pulsar el botón “Mostrar Curva P-V”. La gráfica que aparecerá será del mismo tipo que en la Figura 3.22.


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Figura 3.22. Curva de potencia-velocidad de un aerogenerador de 8250kW de potencia nominal

Una vez introducidos todos los datos de este menú, se debe pulsar el botón “Continuar” para cerrar el menú y terminar con el primer bloque con un mensaje de aviso como el de la Figura 3.23.

Figura 3.23.

0 5 10 15 20 25 30-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Velocidad del viento (m/s)

Pot

enci

a (k

W)


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3.4.2 Simulación y cálculo de los índices de fiabilidad y de la energía no suministrada (EENS)

Para el inicio del segundo bloque es necesario pulsar su botón correspondiente en el menú principal. Este bloque se componen principalmente, como ya se ha mencionado, de dos funciones de cálculo de los índices de fiabilidad y de la energía perdida. De esta manera, no se requiere ningún tipo de menú o interfaz para que el usuario interactúe, ya que los cálculos se realizan en los algoritmos de las dos funciones con los datos introducidos en el anterior bloque.

Sin embargo, al iniciar el bloque, si es necesario determinar el número de repeticiones de la simulación anual realizada en la primera función de simulación. La elección del número de repeticiones se lleva a cabo por medio de un interfaz generado por la función Número_de_repeticiones. Este interfaz es el mostrado en la Figura 3.24

Figura 3.24. Menú “Número_de_repeticiones”

La elección del número de repeticiones es importante en el sentido de que un número alto de repeticiones proporcionará valores más fiables y fieles a la realidad, permitiendo observar mejor las diferencias entre configuraciones. Sin embargo, esto conlleva como desventaja el alto tiempo necesario de computación.

Una vez finalizada la simulación, se presentará un mensaje como el de la Figura 3.25 para informar de que la simulación se ha concluido y que se puede pasar al siguiente bloque. Para cerrar el menú y pasar al menú principal es necesario pulsar el botón “OK” que aparece.

Figura 3.25.


126

3.4.3 Análisis económico de la mejora de la instalación

Para iniciar este bloque debe pulsarse su botón correspondiente en el menú principal. Como ya se ha especificado antes, este bloque realiza el análisis económico de la mejora empleando para ello la energía no suministrada calculada en del segundo bloque y los datos de la configuración a estudiar del primero.

El bloque consistirá en una serie de menús encadenados en los que se irán definiendo las condiciones de venta de la energía, la financiación, préstamo, coste, etcétera, para el análisis. Finalmente, en el último menú se mostrarán los valores de los principales parámetros que definen la rentabilidad de la inversión.

• Menú “Clasificación_de_la_instalación”

Este primer menú tiene la intención de dar a conocer al usuario el tipo de parque eólico que está estudiando, indicando la categoría, grupo y subgrupo al que pertenece según el Real Decreto 661-2007, como se puede observar en la Figura 3.26.

Figura 3.26 Menú “Clasificación_de_la_instalación”

La categoría es b para toda instalación que emplee energías renovables. El grupo 2 corresponde a las instalaciones de la categoría b que se abastezcan de la energía eólica. En cuanto al subgrupo, el subgrupo 1 corresponde a los parques eólicos en tierra firme, y el subgrupo 2 a los parques eólicos marinos.

También se indica la potencia nominal total con la que cuenta el parque, cálculo que se obtiene multiplicando la potencia nominal de cada aerogenerador por el número de aerogeneradores que lo componen.

Para seguir avanzando en el bloque, debe pulsarse el botón “Continuar” que se encuentra en el menú.

También se debe mencionar que la clasificación de la instalación está encaminada a determinar el modo de venta de la energía, que puede ser bien por medio de una tarifa


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única regulada, o bien por venta de manera libre en el mercado de producción. De esta manera, según el Real Decreto 661/2007 [8], aquellos parques eólicos en tierra firme con potencia nominal total superior a 50 MW y los parques eólicos marinos de cualquier potencia están obligados a la venta en el mercado de producción. Sin embargo, los parques eólicos en tierra firme con potencia menor a 50 MW pueden elegir entre venta con tarifa regulada o en el mercado de producción.

Debido a esta clasificación, a continuación se desplegarán dos menús distintos según la clasificación del parque.

• Menú “Potencia_menor_de_50MW”

Este menú se despliega en el caso de que el parque en estudio se trate de un parque en tierra firme con potencia menor de 50MW. De esta manera, se da la posibilidad de elegir el tipo de venta seleccionando con el ratón sobre el círculo blanco de la opción correspondiente, como se puede observar en la Figura 3.27.

Figura 3.27 Menú “Potencia_menor_de_50MW”

En el caso de seleccionar las dos opciones, se mostrará un mensaje de aviso como el de la Figura 3.28.

Figura 3.28


128

Una vez seleccionada la opción se debe pulsar el botón “Continuar” para pasar al siguiente menú.

• Menú “Potencia_mayor_de_50MW”

Este menú surge para los parques eólicos en tierra firme con potencia mayor de 50 MW y para cualquier potencia en los parques marinos. El único objetivo del menú es informar al usuario de que el parque en estudio se verá obligado a la venta de la energía en el mercado de producción según ordena el Real Decreto 661-2007 [8]. Puede observarse este menú en la Figura 3.29.

Figura 3.29 Menú “Potencia_mayor_de_50MW”

Para seguir avanzando, se debe pulsar en el botón “Continuar”.

• Menú “Tarifa_Regulada”

El menú que se presenta cuando se escoge la venta de la energía con tarifa regulada única es el mostrado en la Figura 3.30.


129

Figura 3.30 Menú “Tarifa_Regulada”

En éste, el usuario debe introducir el tiempo en el cuál se analizará la inversión. Para ello, debe escribir en la casilla de “Tiempo de estudio (años)” el número de años mayor de uno que se analizará la inversión.

En cuanto al valor de la tarifa, el Real Decreto diferencia dos periodos de tiempo. El primero de ellos es el correspondiente a los veinte primeros años de funcionamiento del parque, y durante este tiempo se tendrá una tarifa única establecida. El segundo abarca a partir de los veinte años, y la instalación percibirá una tarifa distinta y normalmente menor a la del anterior periodo.

De esta manera, el usuario deberá introducir de la tarifa en ambos periodos rellenando la casilla correspondiente. Sin embargo, lo conveniente es emplear los valores por defecto propuestos que corresponden a los últimos valores establecidos por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32]. También es recomendable el actualizar estos valores por defecto propuestos de manera periódica.

El usuario también debe introducir el valor del Índice de Precios de Consumo (IPC) que el usuario desee rellenando su casilla correspondiente. Al usuario se le propone por defecto el valor más actualizado de éste.

Por último, también es posible establecer la tasa de actualización anual de las tarifas establecidas. Se propone por defecto una tasa de actualización igual al IPC introducido en la casilla correspondiente, pero también es modificable por el usuario.


130

Una vez introducidos los valores, se debe pulsar el botón actualizar para continuar con el análisis.

• Menú “Mercado_de_producción”

El menú que surge cuando se escoge la venta en mercado de producción es el que se muestra en la Figura 3.31.

Figura 3.31 Menú “Mercado_de_producción”


131

Al igual que en el caso de venta con tarifa regulada, el usuario debe introducir el tiempo de estudio para el análisis económico. Para ello sólo hay que rellenar el número de años en la casilla correspondiente.

También es necesario establecer el precio anual de venta de la energía, aunque por defecto será propuesto el último precio final anual de comercializadores libres y consumidores directos en el mercado según la Comisión Nacional de la Energía (CNE) [31].

Además, según el Real Decreto 661-2007, se permite la percepción de una prima sobre el precio de venta de la energía estableciendo unos límites inferiores y superiores en la suma del precio y de la prima. De esta manera, según el Real Decreto se define una prima de referencia y los límites inferiores y superiores para los parques eólicos en tierra firme y marinos.

El usuario puede introducir los valores deseados de la prima de referencia y de los límites, aunque por defecto se proponen los últimos valores según Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) [32].

En cuanto al IPC correspondiente, el usuario debe introducir el valor deseado rellenando la casilla correspondiente. Para la tasa de actualización de la prima de referencia y los límites, el usuario puede introducir en la casilla el valor deseado o tomar el valor propuesto de IPC para dicha tasa.

Una vez finalizado, para seguir con el bloque el usuario debe pulsar el botón “Continuar”.

• Menú “Inversión”

Este menú, mostrado en la Figura 3.32, tiene como función establecer las condiciones de financiación y de pago de la inversión realizada en la instalación frente a la configuración radial básica.


132

Figura 3.32 Menú “Inversión”

Para ello, primero es necesario calcular el coste que supone la inversión. Para ello, el usuario debe pulsar el botón “Coste Inversión (€)”. De esta forma se abrirá un menú secundario, Calculo_coste_inversión, a través del cual se calculará la inversión. Éste menú se explicará a continuación. Una vez calculado el coste, éste aparecerá en la casilla correspondiente.

De este coste de inversión existirá un porcentaje que sea financiado a través de un préstamo a interés fijo. De ésta manera, el usuario debe seleccionar el porcentaje del coste de inversión que sea financiado por préstamo, y el interés del préstamo. Para ello sólo es necesario rellenar los huecos correspondientes.

A continuación es necesario fijar el Impuesto sobre el Valor Añadido (IVA). Se propone por defecto el último valor del IVA establecido del 18%, aunque el usuario puede establecer el valor que desee rellenando la casilla correspondiente.

También es necesario determinar el periodo de devolución del préstamo establecido rellenando el número de años en la casilla correspondiente al periodo de amortización.


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De esta forma, el menú permitirá conocer la inversión total de la mejora y la cuota de préstamo anual a devolver. Para ello, el usuario debe pulsar el botón “Calcular” y aparecerán los valores correspondientes en las líneas de “Cuota Préstamo anual (€)” e “Inversión Total (€)”. El valor de la inversión total es calculado añadiendo al valor del coste de inversión el IVA correspondiente.

Una vez calculado la inversión total y la cuota de préstamos, el usuario debe pulsar el botón de “Continuar” para seguir avanzando en el tercer bloque.

• Menú “Cálculo_coste_inversión”

Este menú, mostrado en la Figura 3.33, permite calcular el coste de la inversión. Para ello, el programa muestra el número de interruptores automáticos, seccionadores y longitud de línea adicional respecto a la configuración básica radial. Estos valores se muestran en las casillas de texto sombreadas correspondientes a cada uno.

Figura 3.33 Menú “Cálculo_coste_inversión”

Posteriormente, el usuario debe introducir los costes unitarios deseados: precio del interruptor automático de media tensión adicional, del seccionador de media tensión adicional y el coste de la obra civil de la línea subterránea, por kilómetro. Sin embargo se proponen valores por defecto de estos costes que pueden ser empleados por el usuario.

Finalmente, una vez introducidos estos valores el programa calcula el coste total de todos los componentes adicionales y lo muestra en el menú en el texto sombreado correspondiente a “Coste Total de la Inversión”.


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Una vez calculado el coste, el usuario debe pulsar el botón “Cerrar” para continuar con la anterior función.

• Menú “Análisis_Inversión”

Este menú mostrado en la Figura 3.34 permite el cálculo del Valor Actual Neto (VAN), de la Tasa Interna de Rentabilidad (TIR) y el tiempo de retorno de la inversión.

Figura 3.34 Menú “Análisis_Inversión”

El usuario debe introducir el valor del Coste Ponderado del Capital (WACC), en tanto por ciento. Este valor será empleado como la tasa de descuento o rendimiento mínimo esperado. El usuario puede introducir el valor deseado rellenando la casilla correspondiente. Sin embargo se propone por defecto el tipo de interés de la última subasta de Letras del Tesoro Público a doce meses por tratarse de la inversión de menor riesgo para comparar la inversión.

A continuación el usuario debe pulsar el botón “Calcular” para que se muestre el valor del VAN, TIR y el tiempo de retorno de la inversión establecida en las correspondientes casillas.

Una vez realizados estos cálculos, se generará un documento de tipo texto en el cual se recogerán las principales características del parque analizado y los resultados de la simulación y del estudio económico de la inversión así como la evolución de los flujos


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de caja anual y su descomposición a lo largo de la vida útil de la instalación. Este documento podrá ser guardado y empleado por el usuario.

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Capitulo 3. Herramienta Inform ticabibing.us.es/proyectos/abreproy/4934/fichero...3.3 Estructura de la herramienta informática El funcionamiento de la herramienta informática se