INTEGRACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES EN .Impacto de las energías renovables ... - Envejecimiento

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  • INTEGRACIN DE ENERGAS RENOVABLES

    EN SMART GRIDS

  • 1. Evolucin del sistema elctrico

    Impacto de las energas renovables en la red elctrica:

    Dimensiones y capacidad de las infraestructuras energticas (redes, generacin convencional,)

    Gestin de la red (aspectos operacionales)

    Fiabilidad

    Seguridad del suministro

    Calidad de la energa

    Despachabilidad

    Aspectos econmicos: modificacin del mercado

  • 1. Evolucin del sistema elctrico

    - Obsolescencia de la red elctrica tradicional

    - Alta penetracin de fuentes renovables no gestionables.

    - Fiabilidad y seguridad en el suministro.

    - Flexibilizacin y liberalizacin del mercado elctrico.

    - Cambio del paradigma de generacin elctrico: centralizado vs distribuido.

    - Diferencia entre los picos y los valles de consumo (sobredimensionamiento, diferentes tarifas).

    - Nuevos usos finales de la energa: Vehculo elctrico.

    - Incremento de la demanda elctrica de manera localizada.

    - Envejecimiento de los dispositivos y elementos del sistema elctrico.

    - Uso ms eficiente, racional y limpio de la energa.

    - Participacin de los consumidores finales de energa en el mercado elctrico

  • 1. Evolucin del sistema elctrico

  • 1. Evolucin del sistema elctrico

    El actual sistema elctrico sigue la cadena en el orden: generacin, distribucin, transporte y consumo.

    El nuevo modelo energtico pretende ser un sistema distribuido.

    Cualquier agente conectado a la red tiene la posibilidad de aportar energa, posibilitando la creacin de

    microgeneradores.

    Este tipo de red permite:

    disminuir drsticamente las prdidas por el transporte energtico,

    facilitar la conexin a la red de todo tipo de energas renovables (integracin de porcentajes crecientes de

    energas no gestionables como la elica o la solar),

    soportar las capacidades de almacenamiento energtico,

    Soportar la conexin masiva de vehculos elctricos o hbridos (tanto para cargar como para volcar energa a la

    red), etc.

  • 2. Concepto de Smart Grid

    Definicin de Red Inteligente segn la Plataforma Tecnolgica Europea de Smart Grids (Smart Grids:

    European Technology Platform)

    una red elctrica capaz de integrar de forma inteligente el comportamiento y las acciones de todos los

    usuarios conectados a ella generadores, consumidores y aquellos que realizan ambas acciones con

    el fin de distribuir de forma eficiente y segura el suministro elctrico, desde el punto de vista sostenible y

    econmico.

    Una Smart Grid se basa en el uso de sensores, comunicaciones, capacidad de computacin y control, de forma que se

    mejora en todos los aspectos las funcionalidades del suministro elctrico.

    Una Smart Grid integra sistemas de transporte y distribucin de electricidad innovadores junto con tecnologa digital

    permitiendo una comunicacin en tiempo real entre el consumidor, el distribuidor, el transportista y el generador

    optimizando el consumo energtico y facilitando la operacin en un mercado elctrico liberalizado.

  • 2. Concepto de Smart Grid

    La red del futuro debera:

    Permitir la autogestin de incidencias, tratando los errores producidos en la red y asegurando el flujo elctrico en todos los puntos.

    Estar dotada de resistencia frente a ataques y desestabilizaciones.

    Potenciar la participacin activa de los consumidores, incentivando la generacin local de energa y la entrega del exceso

    energtico a la red en horas punta.

    Tener capacidad de suministro de energa de calidad adecuada a la era digital, gracias a un mayor nmero de puntos de

    generacin que permitir la entrega de diferentes calidades energticas para cada tipo de aplicacin.

    Acomodarse a una amplia variedad de modalidades de generacin y almacenamiento, gracias a las microrredes y a la generacin

    energtica distribuida.

    Facilitar el florecimiento de mercados, debido a la inclusin de nuevos elementos en la red como el vehculo elctrico, un mayor

    nmero de energas renovables, etc.

    Realizar una optimizacin ms eficiente de sus activos y operacin, gracias a la automatizacin de todos los elementos

    implicados.

  • 2. Concepto de Smart Grid

    Tecnologas e innovaciones tecnolgicas bsicas usadas en las redes inteligentes:

    Control activo, coordinado y distribuido para proporcionar una operacin flexible de la red.

    Sistemas de proteccin y control adaptativos e integrados para proporcionar una respuesta ptima que sea rpida y flexible ante

    determinadas condiciones de en la red elctrica.

    Dispositivos de electrnica de potencia tanto para la interfase entre las fuentes de generacin distribuida y FACDS.

    Sensores y sistemas de medida avanzados para lograr una automatizacin del sistema mayor as como una operacin de la red

    ms transparente.

    Metodologas para la interpretacin de la informacin a travs del uso de sistemas inteligentes

    Redes de comunicacin altamente distribuidas y predominantes para lograr una automatizacin, monitorizacin, control y

    proteccin del sistema ms eficientes.

    Nuevos diseos del sistema de transporte y distribucin

    Sistemas de almacenamiento de energa.

  • 2. Concepto de Smart Grid

    Aproximaciones a las redes inteligentes:

    Microrredes: Sistemas de distribucin en baja tensin+generacin distribuida+almacenamiento. Modo no autnomo

    como autnomo. La operacin de sus elementos puede proporcionar beneficios globales al sistema si se gestionan y

    coordinan de manera eficiente

    Celdas: red de distribucin equipada con un controlador que incorpora una red de comunicacin con todos los equipos

    de generacin distribuida y consumos locales as como con los equipos de sincronizacin de los interruptores en la

    subestacin de unin de la red de distribucin con la de transporte (o de distribucin de ms alto nivel de tensin).

    Puede funcionar aislada.

    Plantas de generacin virtuales (VPP): Representacin flexible de un catlogo de fuentes de generacin distribuida.

    Agrega la capacidad de muchas y diversas DER y crea un perfil de operacin nico a travs del conjunto de

    caractersticas que definen cada una de las fuentes teniendo en cuenta las restricciones espaciales (por ejemplo, de la

    red elctrica).

    Las fuentes de generacin distribuida individuales pueden ganar acceso y visibilidad

    Uso ptimo de toda la capacidad disponible, ms eficiencia en la operacin

  • 3. Microrredes

    Una microrred es una red inteligente

    Gestin de generacin, consumos y sistemas de

    almacenamiento

    El controlador central de la microrred da una respuesta nica:

    Equilibrio entre generacin y demanda internas

    Coordinacin eficiente de los elementos para dar una

    respuesta agregada y transparente a la red externa

    El operador ve a la microrred como un nico

    consumidor/generador agregado

    Incremento de la penetracin de renovables. Se mejora su

    gestin y su visibilidad

    El concepto de microrred permite una transicin clara y

    transparente del paradigma actual hacia redes inteligentes de

    mayor tamao.

    Funcionan como elementos integrantes en las mismas

    Resultados y experiencias tiles

  • 3. Microrredes

    Tipos de fuentes en la microrred

    Fuentes de conformado

    Sistemas de almacenamiento+convertidor electrnico

    Ajustan su punto de funcionamiento automticamente

    Diferentes estructuras de control

    Single Master Operation

    Multi Master Operation

    Fuentes de apoyo

    Fuentes de generacin (con inversores PQ)

    Reaccionan a las consignas del MGCC

    Fuentes paralelas

    Fuentes renovables no gestionables

    nicamente ceden la mxima potencia disponible

  • 3. Microrredes

    Niveles de control en una microrred

    Control primario: repartir de forma correcta

    la potencia activa y reactiva a travs de los

    distintos convertidores puestos en paralelo.

    Control local del convertidor:

    Lazos superiores (potencia de salida)

    Lazos internos

    Control secundario: restablecer los valores

    de frecuencia y amplitud de la tensin en el

    punto de conexin comn.

    Control terciario: Optimizar intercambio

    energa Red-Micrrored segn parmetros

    econmicos, de control de emisiones

  • 3. Microrredes

  • 4. Almacenamiento de Energa

    Generacin Transporte Distribucin Consumo

    Arbitraje Recorte de picos,seguimiento de cargas

    Capacidad

    ER: firming

    Black Start

    ER: restricciones

    ER: suavizado

    Aplazamiento de inversiones

    Gestin de energa:

    autoconsumo, reduccin de

    factura

    Fiabilidad

    Backup

    Eficiencia del sistema

    Servicios auxiliares: regulacin de frecuencia, regulacin de tensin

    Seguridad del suministro

    Calidad del suministro

    E

    P

    Aplicaciones del almacenamiento

  • 4. Almacenamiento de Energa

    Integracin de renovables usando almacenamiento:

    Suavizado de variaciones de potencia rpidas y frecuentes del orden de segundos.

    Atenuacin de rampas de subida y bajada debidas a fenmenos como paso de nube o cambios bruscos de la velocidad

    del viento.

    Firming o gestin de energa para obtener una potencia de salida constante mediante la aportacin de energa durante

    aquellos perodos en los que la produccin est por debajo del valor previsto.

    Ajuste de la generacin y la demand