AB
B -1
-2/
24/2
006
Insert image here
Insert image here
Insert image here
ENERGA ELICA Y ESTABILIDAD DE RED
Asea Brown Boveri, S.A.Ignacio Rivera
AB
B -
2-
NDICE
INTRODUCCIN
CARACTERSTICAS DE LA GENERACIN ELICA
ESTABILIDAD DE LA RED
CASOS DE REFERENCIA
CONCLUSIONES
AB
B -
3-
Introduccin
Actualmente existe un gran impulso en la introduccin de energas renovables en las redes de transporte
De todas las fuentes de energa renovables, la elica es la tecnologa ms viable
En el pasado los parques elicos eran generalmente pequeos (pocos MW) y conectados principalmente a las redes de distribucin
Hoy en da los parque elicos previstos se encuentran por encima de 100 MWs y muchos contectados directamente a las redes de transporte
Aparece la necesidad de realizar anlisis de los sistemas en las fases iniciales de desarrollo de los parques elicos con el fin de asegurar su correcta integracin en las redes de transporte
AB
B -
4-
Caractersticas de la generacin elica
Tipos de generadores elicosLos ms comunes son el generador asncrono de induccin convencional y el generador asncrono de induccin doblemente alimentado (DFIG)
Otros tipos: Unidades Full converters (generadores sncronos)
Convencional DFIG Full converter
AB
B -
5-
Operacin y modelado
Alta eficiencia de un motor de induccin operando con pequeo deslizamiento negativo (super-sincrono)Absorbe energa reactiva del sistema (sin compensacin ~0.9pf)Requiere de compensacin (bateras de condensadores) a nivel mquina Una perturbacin puede llevar a la mquina a la inestabilidad al sobrepasar su par mximo, acelerndose hasta que dispara la proteccin (colapso de tensin) Las fluctuaciones de viento repentinas se transmiten rpidamente a fluctuaciones en la potencia elctricaSe emplean modelos convencionales de motores de induccin para anlisis de estabilidad transitoria
Generador de Induccin Convencional
AB
B -
6-
Operacin y modeladoGenerador de Induccin convencional
AB
B -
7-
Operacin y modelado
Operacin de velocidad variable => mayor aprovechamiendo del vientoCapacidad de generar o absorber energa reactiva (0.9pf inductivo/capacitivo)Pares transitorios ms pequeosLas fluctuaciones de viento repentinas no se transmiten en fluctuaciones en la potencia elctricaDiseo elctrico y control ms complejo con electronica de potenciaSe emplean modelos espefcicos para el anlisis de estabilidad transitoria (RMS)Para anlisis ms en profundidad de la interaccin del control son necesarios modelos ms detallados por fases (EMT)
DFIG/Full Converter
AB
B -
8-
Velocidad fija vs. Velocidad variable
AB
B -
9-
Proyecto Elico- Un Sistema Elctrico? 220 kV132 kV
P.E #360 MW
P.E #250 MW
P.E #175. MW
1. Sistema El1. Sistema Elctrico ctrico de compade compaa a distribuidora o distribuidora o transportistatransportista
2. Sistema El2. Sistema Elctrico de ctrico de subtransmisisubtransmisin n para para conectar diversos Parques conectar diversos Parques EElicos.licos.
3. Sistema El3. Sistema Elctrico de ctrico de distribucidistribucin interno al n interno al Parque.Parque.
Estabilidad de la red
AB
B -
10-
Estabilidad de la red Situacin actual
La evacuacin de la energa elica puede afectar el comportamiento del sistema.
Dependiendo de la cantidad de potencia elica instalada
Teniendo en cuenta la fortaleza de la red (Pcc/Peolica)
Necesidad de evaluar el impacto en la red Necesidad de evaluar el impacto en la red (comportamiento est(comportamiento esttico y comportamiento tico y comportamiento dindinmico)mico)
AB
B -
11-
Estabilidad de la red Comportamiento Esttico (lmite por tensin)
Los mayores limitantes en cuanto a la bondad del punto de conexin suelen venir por inestabilidad de tensiones.
Para evaluar los lmites por inestabilidad de tensin y/o las necesidades adicionales de apoyo reactivo (MVAr) en el proyecto se utilizan:
Curvas P-V para determinar el punto de colapso.
Curvas Q-V para determinar las necesidades de reactiva.
AB
B -
12-
Estabilidad de la red
Comportamiento Dinmico (lmite por estabilidad)
Es necesario evaluar el proceso de realimentacin de los huecos de tensin.
Modelado de elementos activos del sistema (generadores, FACTS, protecciones, aerogeneradores, carga,).La inestabilidad puede producirse varios segundos despus de producirse el evento.
AB
B -
13-
Estabilidad de la red
P
Q V
Ejemplo Inestabilidad dinmica
AB
B -
14-
Estabilidad de la red
Para un sistema con gran cantidad de generacin elica muchos parques elicos podran disparar ante una perturbacin sin el diseo y condiciones apropiadas
Los requerimientos para el soporte de huecos de tensin de los generadores elicos durante y despus de una perturbacin incluyen dependiendo de la tecnologa
Compensacin dinmica adicional para asegurar la estabilidad
Prevencin de disparos intempestivos para proteger la electrnica de potencia
Comportamiento Dinmico (lmite por estabilidad) (II)
AB
B -
15-
Generador de induccin convencional
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Time(seconds)
Volta
ge(p
u)
42.5
44.5
46.5
48.5
50.5
52.5
54.5
56.5
Uni
t spe
ed (H
z)
VOLTAGE SPEED
Falta 3ph 350ms
AB
B -
16-
Generador de induccin convencional
Falta 3ph 350ms
-500
500
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Time(seconds)
MW
/MVA
r
REACTIVE POWER ACTIVE POWER
AB
B -
17-
Generador de induccin convencional + compensacin dinmica
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Time(seconds)
Volta
ge(p
u)
42.5
44.5
46.5
48.5
50.5
52.5
54.5
56.5
Uni
t spe
ed (H
z)
VOLTAGE SPEED
Falta 3ph 350msCompensacin dinmica 30% Peolica
AB
B -
18-
Generador de induccin convencional + compensacin dinmica
Falta 3ph 350msCompensacin dinmica 30% Peolica
-500
500
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Time(seconds)
MW
/MVA
r
REACTIVE POWER ACTIVE POWER
AB
B -
19-
DFIG sin capacidad de soporte de huecos
Falta 3ph 350ms
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Time(seconds)
Volta
ge(p
u)
52.5
54.5
56.5
58.5
60.5
62.5
64.5
66.5
Uni
t spe
ed (H
z)
VOLTAGE SPEED
AB
B -
20-
DFIG con capacidad de soporte de huecos
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Time(seconds)
Volta
ge(p
u)
52.5
54.5
56.5
58.5
60.5
62.5
64.5
66.5
Uni
t spe
ed (H
z)
VOLTAGE SPEED
Falta 3ph 350ms
AB
B -
21-
Necesidades del clienteDefinir el capital de inversin para PECumplir con la normativa actualMaximizar el retorno de la solucin a aplicar
Respuesta de ABBDefinicin de la compensacin de reactiva. Mejor solucin tcnico-econmica. Opciones:
1. Compensacin a travs de la capacidad del aerogenerador (BT)
2. Compensacin a travs de un sistema mixto (BC + STATCOM) (MT)
3. Compensacin a travs de un SVC/STATCOM (AT)
Precios presupuestados.
Beneficio del clienteClara y completa imagen de las soluciones de compensacin (pros/cons)Contacto directo con el proveedor de soluciones
Caso de referencia: Gestin de la compensacin de reactiva
AB
B -
22-
Necesidades del clienteDefinicin conceptual de sistema de transporteEvacuacin de generacin elica OffshoreCumplir con normativas de diferentes pases
Respuesta de ABBAnlisis normativas de los distintos TSOs para determinacin de caractersticas de respuesta bsicas
Diseo conceptual del sistema de transporte para evacuacin elica
Desarrollo del sistema en base a nuevas aplicaciones / soluciones
Beneficio del clienteViabilidad de una infraestructura offshore para gran cantidad de evacuacin elica Sistema completo adaptado a nuevos requerimientos de interconexin
Caso de referencia: Definicin de sistema conceptual offshore
AB
B -
23-
CONCLUSIONES
Los principales condicionantes a tener en cuenta desde el punto de vista del sistema para la conexin de generacin elica:
Diseo apropiado de los controles y protecciones del generador elico para minimizar la posibilidad de disparos intempestivos y asminimizar el potencial disparo en cascada de generacinNiveles y tipos apropiados de compensacin que permitan asegurar la operacin estable de los parques elicos ante perturbaciones y ante posibles condiciones de operacin del sistema ms dbiles tras una contingencia
Estos condicionantes pueden ser perfectamente solventados si son adecuadamente estudiados durante la fase de planificacin de un parque elico, en colaboracin con el fabricante y el operador del sistema, o propietario d
