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22 Octubre 2010Jon Anduaga
TECNALIA-Energía
Microrredes Eléctricas y su
potencial para maximizar la
penetración de renovables
en redes débiles
1ª Jornada Técnica del "Proyecto TRES"
Índice
1. Tecnalia (Unidad de Energía)
2. Microrredes• Definición• Componentes• Servicios Auxiliares• Sistema de Control• Normativa• Beneficios• Herramientas (Planificación-Operación)
3. Otras Líneas de Trabajo relacionadas
¿Qué es TECNALIA?
Tecnalia Research & Innovation nace en 2010, sin embargo recoge la experiencia, el recorrido y las fortalezas de organizaciones con un
amplio y extenso curriculum:
¿Qué es TECNALIA?
Comparativa con los principales Centros Europeos
TECNALIA
121millones de euros de ingresos
Datos a 31 de diciembre de 2009
Proyectos bajo contratoFinanciación pública competitivaFinanciación pública no competitiva
Distribución de ingresos:
17%
26% 57%
¿Qué es TECNALIA?
Modelo innovador basado en Unidades de Negocio
M A U
rbano e Industrial
Recursos NaturalesRecursos Naturales
Tecnologías de Tecnologías de Información y Información y
ComunicacionesComunicaciones
DesarrolloDesarrolloSostenibleSostenible
IndustriaIndustriay Transporte y Transporte
Aeroespacial
Alim
entación
Autom
oción
Construcción
Energía
Fundición y Siderurgia
Infotech
Innovación Agraria
Investigación Marina
M A y R
ecursos Naturales
Salud
Salud y C
alidad de Vida
Sistem
as de Innovación
Sistem
as Industriales
Sociedad de la Inform
ación
Telecom
Softw
are
T R A N S V E R S A L I D A DT R A N S V E R S A L I D A D
Salud y Salud y Calidad Calidad de Vidade Vida
Innovación y Innovación y SociedadSociedad
¿Qué es TECNALIA?
¿Qué es una Microrred?
Concepto de Microrred definido en 2002 por el CERTS (Consortium for Electric Reliability Technology Solutions) para el Departamento de Energía de USA
“AGREGACIÓN DE CARGAS Y MICROGENERADORES QUE SE OPERA COMO UN SISTEMA ÚNICO Y QUE PROVEE TANTO DE
ENERGÍA ELÉCTRICA COMO TÉRMICA”
• La mayor parte de micro-generadores deben estar conectados mediante convertidores de potencia para disponer de la flexibilidad necesaria que asegure su operación como un sistema agregado -> aportando fiabilidad y seguridad
• No se dice si la microrred debe estar aislada o conectada a la red eléctrica• Podrán existir sistemas de almacenamiento eléctrico y térmico• No se especifica si la conexión es en BT o MT• No se fijan límites de potencia
¿Qué es una Microrred?
MICRORRED ELÉCTRICA-TÉRMICA
¿Qué es una Microrred?RED DE TRANSPORTE
G G
µRED
GD C C
µREDµRED
C µRED
GD C C
µRED
AT
MT
BT
RED DE DISTRIBUCIÓN
GD
GD C C
Alm
C
GD
Alm
GeneradorDistribuido
Almacenamiento
Carga
Interruptor
MICRORRED
BTBT
RED DE TRANSPORTE
G G
µRED
GD C C
µREDµRED
C µRED
GD C C
µRED
AT
MT
BT
RED DE DISTRIBUCIÓN
GD
GD C C
Alm
C
GD
Alm
GeneradorDistribuido
Almacenamiento
Carga
Interruptor
MICRORRED
BTBT
Componentes de la Microrred
1. GENERACIÓNRenovables ó No-renovables en función del recurso energéticoControlables o Intermitentes (modo de operación)Recurso Energético PrimarioInterfaz basado en electrónica de potencia
2. ALMACENAMIENTOEléctrico – Térmico
3. CARGASEléctricas – TérmicasCalidad de suministro (cargas críticas, procesos industriales)Controlables o no
Componentes de la Microrred
4. INTERRUPTORPunto de Interconexión con la red eléctrica
5. PROTECCIONESTransiciones Conectado-Aislado-Conectado (detección de condición de isla)Potencias de cortocircuito para detección de faltas
6. SISTEMA DE CONTROLSistema de Control Central de la microrred (BEMS)Controladores locales (generadores controlados, cargas)Comunicaciones (Operador de Distribución, locales)Distribución de la lógica de control (control primario, regulación secundaria, servicios auxiliares)
Servicios auxiliares
• Control de Tensión (Q)• Control de Frecuencia (P) / Estabilidad de red (almacenamiento)• Seguimiento de carga (load following)• Alisamiento de picos de consumo• Suministro de back-up• Compensación de armónicos• Transiciones suaves modo conectado-modo aislado
• Reserva rodante (spinning reserve)• Reserva suplementaria
InterruptorEstático
GeneradorControlado
(Almacenam.)
GeneradorControlado
(CHP)
Cargas Eléctricas Críticas
Cargas Eléctricas Críticas
Cargas Térmicas
Cargas Eléctricas No Críticas
Punto de Interconexión(PCC)
CL CL
CL CL
CL CL
CL
CL
CL
GCCMIEC 61850-5-420
Funciones de Control:
• Optimización• Costes de operación• Emisiones CO2• Generación eléctrica• Generación térmica
• Regulación Secundaria/Terciaria• Servicios Auxiliares• Interfaz con Operador Red Distribución• Interfaz con Operador Mercado• Monitorización
Funciones de Control:
• Cumplimiento normativa interconexión • Regulación Tensión• Estabilidad (frecuencia)• Consigna de generación• Característica P-f y Q-V • Monitorización
Funciones de Control:
• Control de Cargas
Funciones de Control:
• Protección• Islanding• Reconexión• Monitorización
InterruptorEstático
GeneradorControlado
(Almacenam.)
GeneradorControlado
(CHP)
Cargas Eléctricas Críticas
Cargas Eléctricas Críticas
Cargas Térmicas
Cargas Eléctricas No Críticas
Punto de Interconexión(PCC)
CL CL
CL CL
CL CL
CL
CL
CL
GCCMIEC 61850-5-420
Funciones de Control:
• Optimización• Costes de operación• Emisiones CO2• Generación eléctrica• Generación térmica
• Regulación Secundaria/Terciaria• Servicios Auxiliares• Interfaz con Operador Red Distribución• Interfaz con Operador Mercado• Monitorización
Funciones de Control:
• Cumplimiento normativa interconexión • Regulación Tensión• Estabilidad (frecuencia)• Consigna de generación• Característica P-f y Q-V • Monitorización
Funciones de Control:
• Control de Cargas
Funciones de Control:
• Protección• Islanding• Reconexión• Monitorización
Control de las Microrredes
Normativa aplicable
IEEE 1547 Series “Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems”
MICRORREDES
Afecta a:
• Interconexión eléctrica de recursos de GD
• Interconexión eléctrica de microrredes• Monitorización y control de recursos de
GD• etc
IEC 61850-7-420 Communications systems for Distributed Energy Resources
Afecta a:
• Monitorización y control de recursos de GD
IEC 60850-5-104 for power system monitoring, control & associated communications for telecontrol, teleprotection
IEC 60850-6/TASE.2 Inter-Control Center Communications Protocol
Normativa aplicable
INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA
• En España a partir de la Ley 54/1997 del Sector Eléctrico se han desarrollado una serie de RDs define el Régimen Especial. Posteriormente sustituida por la Ley 17/2007
• RD 1663/2000 sobre conexión de instalaciones PV a la red de BT
• VDE0126-1-1 Automatic disconnection device between a generator and the public low-voltage grid (Norma alemana de interconexión de inversores PV a red)
• RD 436/2004 (régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial)
• RD 661/2007 (regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial) -> Cogeneración
• EN 50438 (Requirements for the connection of micro-generators in parallel with public low-voltage distribution networks) -> Cogeneración
• Borrador de Real Decreto de Acceso y Conexión a la red eléctrica de instalaciones de producción de energía eléctrica de régimen especial (2009)
Normativa aplicable
INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA (ej. IBERDROLA)
Beneficios de las Microrredes
• Eficiencia Energética (elementos de generación y almacenamiento eléctrico y térmico). Favorecida por la legislación (CHPs, Régimen especial) ->85% en cogeneración y 90% en tri-generación
• Reducción de Gases de Efecto Invernadero• Incremento de la utilización de energías renovables (se controla las
agregaciones de diferentes fuentes y sistemas de almacenamiento)• Reducción del coste energético (participación en una planta de generación
virtual VPP)• Incremento de la seguridad de suministro y participación en los servicios
auxiliares (diferentes grados de calidad de suministro, control de frecuencia, control de tensión)
• Minimización de las pérdidas eléctricas (cercanía de los puntos de consumo)
Herramientas de Planificación-Operación
• Herramienta de cálculo desarrollada por Tecnalia, denominada CEEM-U “Cálculo Energético y Económico de Microrredes Urbanas”
• Método:Condiciones climáticas (zona geográfica)Características de la eco-comunidad (edificios residenciales, comercios, talleres, equipamientos comunes, etc.)Demanda eléctrica y térmicaEscenarios de microrred considerados (CTE, paneles fotovoltaicos, paneles solares térmicos, cogeneración, almacenamiento térmico, geotermia estacional, pequeña hidroeléctrica)Consignas de operaciónEstudio económico y de sostenibilidad de los escenarios
Operación de los elementos que conforman la microrred (DER-CAM de LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory)
PLAN
IFIC
ACIÓ
NO
PER
ACIÓ
N
Líneas de TECNALIA en MicrorredesParticipación en grupos de trabajo para desarrollar redes inteligentes
Gestión Activa de la Demanda
Líneas de Trabajo
http://www.smartgrids.eu http://www.futured.es
http://www.proyectogad.com/
http://www.addressfp7.org/
http://www.microrred-pse.es
http://www.microgrids.eu
Líneas de Trabajo
P/QDATOS
Microrredes
VPP
fenix‘… a step towards the future of
electricity networks’
fenix‘… a step towards the future of
electricity networks’
Líneas de Trabajo
http://www.fenix-project.org
VPPs Plantas de Generación Virtuales (1/2)
Cen
traliz
ed
Gen
erat
ion
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DSO
FB
FB
Market
µCHP
PV
WindF
FENIX Servers
TVPPFB
TRADER 2
Gen
Gen
Gen
CVPP 1
FBµCHP
Trading Software
TSO
DMS
TRADER 1CVPP 2
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TRADER 2
Gen
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CVPP 1
FBµCHP
Trading Software
TSOTSO
DMS
TRADER 1CVPP 2
fenix‘… a step towards the future of
electricity networks’
fenix‘… a step towards the future of
electricity networks’
VPPs Plantas de Generación Virtuales (2/2)
Líneas de Trabajo
Integración de VE en la Red Eléctrica
Líneas de Trabajo
Tecnalia copyright
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Parque Tecnológico de BizkaiaDerio, 48160
Tel.: +34-94-6073300Fax: +34-94-6073349
