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Workshop ALMACENAMIENTO ELÉCTRICO EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

Caso de uso: PROYECTO LA GRACIOSA

Estudios de estabilidad eléctrica del proyecto Graciosa

Jesús Manuel de León Izquier

Instituto Tecnológico de Canarias

- Recopilación y análisis de los datos de partida

- Red eléctrica actual de La Graciosa

- Desarrollo de modelos estacionario BT y MT del sistema actual de La Graciosa

- Estudios estacionarios de máxima integración FV

➢ Estudio de afección eléctrica de la FV actual.

➢ Estudio de afección de FV máxima. Sin control en la FV y Sin HESS.

➢ Estudio de afección de FV máxima. Con control Q/V en la fotovoltaica y sin HESS

➢ Estudio estacionario ubicación del HESS

➢ Estudio estacionario con HESS en el final de una línea de BT

➢ Estudio estacionario del desequilibrio de la tensión entre fases con FV y HESS

CONTENIDO

Recopilación y análisis de los datos de partida

Las series temporales solares para el año 2013 han sido facilitadas

por el Instituto Tecnológico de Canarias.

La estación de medida está ubicada en Caleta de Sebo.

✓ Datos de distribución horaria de la radiación solar con una media

anual de 4,95 kWh/m2/d

✓ Temperatura media anual en torno a los 20º C, con valores nunca

inferiores a los 15-16º C

Distribución anual de la temperatura ambiente

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0

1

2

3

4

5

6

7

Da

ily

Ra

dia

tio

n (

kW

h/m

²/d

)

Global Horizontal Radiation

Cle

arn

es

s I

nd

ex

Daily Radiation Clearness Index

10 15 20 25 30 350

4

8

12

16

Fre

qu

en

cy (

%)

Baseline data PDF

Value (°C)

Recopilación y análisis de los datos de partida:

Recurso solar y temperatura ambiente

Estudio de potencia FV instalable en superficies

disponibles

Según datos del catastro de Teguise para Caleta de Sebo:

▪ 219 viviendas, 75 m2, superficie total de 22.050 m2

▪ superficie aprovechable entre 10% y 40%

▪ 1 kWp equivale a 16 m2

➢ se podrían instalar entre 100 y 400 kWp fotovoltaicos

Otras superficies o edificios (terrenos, colegio, centro de salud, cofradía de pescadores,

campo de fútbol, etc.)

➢ se podrían instalar unos 1000 kWp fotovoltaicos

POTENCIA TOTAL INSTALABLE: 1400 kWp fotovoltaicos

Se analizó la capacidad de implantación de energía solar fotovoltaica en azoteas e

infraestructuras públicas de Caleta de Sebo.

Fotovoltaica instalable

800 -1400 kWp

Campaña de medida

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Ann100

200

300

400

500

600

700

Avera

ge V

alu

e (

kW

)

Baseline data Monthly Averages

Month

max

daily high

mean

daily low

min

Registradores analizadores de potencia Instalados en los centros de transformación

Recopilación y análisis de los datos de partida:

evaluación de la demanda

7

Sistema eléctrico actual Lanzarote-La Graciosa

Red de distribución submarina y subterránea

✓ Interconectada con el sistema eléctrico de Lanzarote y Fuerteventura

• Cable submarino, 20 kV

✓ La Graciosa (630 kVA)

✓ La Graciosa II (400 kVA)

✓ La Graciosa III (400kVA)

Metodología y Software

La red eléctrica actual de La Graciosa

La red eléctrica actual de La Graciosa

MODELO EQUIVALENTE INNTERCONECTA LA GRACIOSA

Se desarrolló un modelo equivalente de red para simplificar el

modelado y los estudios del proyecto, y se modelaron los tramos

aéreo, subterráneo y submarino.

Desarrollo de modelos estacionario BT y MT

del sistema actual de La Graciosa

Desarrollo de modelos estacionario BT y

MT del sistema actual de La Graciosa

Identificación de líneas y contadores

Previamente se ha realizado la identificación de las

líneas y datos de la Red MT/BT en la isla de La

Graciosa.

ACT1. DEFINICIÓN DE ESCENARIOS Y DIRECCIÓN DEL PROYECTO

Subtarea 2.3: Modelos desagregado en el valle, punta y horario de máx. radiación con demanda

detalladas por contador y FV detalladas según PCC individual.

Estudio de afección eléctrica de la FV actual.

Régimen estacionario

✓FV actual,

✓FV actual + FV Subvención.

✓FV Actual + Subvención con control Q/V en la FV.

✓FV Actual + Subvencionada con control Q/V en la FV + HESS en la línea de BT.

Estudio de afección eléctrica de la FV actual. Régimen

estacionario

✓ Afección de la FV sobre la tensión en sistemas eléctricos radiales como la distribución en MT y BT. Su

relación con la Scc.

✓ Estudios de la potencia de cortocircuito.

✓ Capacidad térmica de líneas y transformadores.

✓ Norma, Criterio 1 (±7%) y Criterio 2(±5%), Criterio 3 (±2,5%)

En estos estudios de afecciones eléctricas, estudiando el comportamiento de las tensiones en los nudos bajo los siguientes

criterios.

▪ Criterio 1: ±7% de la tensión nominal de la red. El funcionamiento del conjunto de las PRE (Potencia en régimen

especial) conectados, no provocará en ningún punto de la red de distribución, que la tensión sobrepase los márgenes

reglamentarios del ±7% de la tensión nominal de la red.

▪ Criterio 2: ±5% de la tensión. La conexión-desconexión de la Instalación Fotovoltaica no provocará en el Punto de

Conexión variaciones superiores al 5% de la tensión.

▪ Criterio 3: ±2,5% de la tensión. La conexión-desconexión de la Instalación Fotovoltaica no provocará en el Punto de

Conexión variaciones superiores al 2,5% de la tensión. (Real Decreto 1699/2011)

Aplicación de la normativa vigente. Criterios.


estacionario


estacionario.

Se realiza un primer estudio que determinará, cuál será la afección de la FV actualmente instalada por

el CLZ correspondiente a un total de 4,6 kWp + 29,6 kWp = 34,2 kWp.


estacionario.

LINEA 06, CONTADOR

393500, 29,6 kWp FV

COLEGIO

LINEA 07, CONTADOR

389718, 4,6 kWp FV

OFICINAS MUNICIPALES


estacionario.


estacionario.

Estudio de afección de FV máxima. Sin control

en la FV y Sin HESS. Régimen estacionario

CRITERIO 3:

+/- 2,5%



C300571 CT17-2806GEN-LZ

DEM2

DEM-LZ C300245

P= 16,55kW

Q= 58,26 kVAR

L6

P= 24,71kW

Q= 5,57 kVAR

P= 74,31kW

Q= 0,00 kVAR

P= 68,03 kW

Q= 28,52 kVAR

L7

P= 16,45kW

Q= 20,17 kVAR

L4

P= 1,937 kW

Q= 3,665 kVAR

DEM3 FVDEM1 FV

P= 64,02 kW

Q= 8,62 kVAR

P= 36,62 kWSISTEMA ELÉCTRICO

EQUIAVLENTE LANZAROTE-

FUERTEVENTURA

FV

P= 1,192 kW

Q= 0,197 kVAR

FV

P= 0,498 kW

Q= 0,197 kVAR

NUDO 389515Pcontratada=13kW

P= 1,69 kW

Q= 0,00 kVAR

P= 16,607 kW

Q= 58,04 kVAR

Q= 28,63 kVAR

V= 1,0219 pu

V= 1,0321 pu

Integración en el C300245 de 155,01kWp de FV con un 8,6% Pcontratada

SCC de -20% - Criterio 3 (2,5%)

P= 36,62 kW

Q= 8,62 kVAR

P= 68,03 kW

Q= 28,52 kVAR







Estudio de afección de FV máxima. Con control

Q/V en la fotovoltaica y sin HESS

CRITERIO 3:

+/- 2,5%

Estudio de afección de FV máxima. Con control Q/V

en la fotovoltaica y sin HESS

Integración en el C300245 de 498,8kWp de FV con un 28% Pcontratada

CT17-2806GEN-LZ DEM-LZ

P= 350,05kW

Q= 427,28kVAR

P= 50,31kW

Q= 32,34 kVAR

P= 285,83kW

Q= 214,37 kVAR

P= 67,84 kWQ= 28,45 kVAR

L7

P= 63,09 kW

Q= 108,93 kVARP= 18,87 kW

Q= 24,91 kVAR

DEM1 FV

P= 63,13 kW

Q= 8,60 kVAR

P= 36,53 kW

P= 6,00 kW

Q= 5,07 kVAR

P= 0,50 kW

Q= 0,20 kVAR

NUDO 389515Pcontratada=13kW

P= 354,99kW

Q= 28,23 kVAR

P= 6,5 kW

Q= 4,87 kVAR

V= 1,0215 pu

V= 1,011 puSISTEMA ELÉCTRICO

EQUIAVLENTE LANZAROTE-

FUERTEVENTURA

C300571 C300245

DEM2 FV FVDEM3

L4 L6

Q= 408,80kVAR

TRANSFORMADOR

100%

SCC de referencia - Criterio 3 (2,5%)





Estudio estacionario ubicación del HESS

CRITERIO 3:

+/- 2,5%


ACT1. DEFINICIÓN DE ESCENARIOS Y DIRECCIÓN DEL PROYECTO

Subtarea 2.3: Modelos desagregado en el valle, punta y horario de máx. radiación con demanda

detalladas por contador y FV detalladas según PCC individual.



Estudio estacionario final de línea de BT


Cuantificar la energía producida por la FV y la energía almacenada por la batería (HESS, capacidad de almacenamiento

y potencia pico) de tal forma que se cumplan con los parámetros y criterios de tensión de la red de distribución desde

bornes del CT hasta el final de la línea de BT.

Consideraciones:

• Los datos de radiación fotovoltaica horarios, desde la 7:00 a las 19:00, aproximando la energía diaria como la

suma de las energías horarias

• El HESS diseñado en el proyecto que está basado en un sistema de baterías con una capacidad de almacenamiento

de 99 kWh y 45 kW pico.

• En el modo agregado se ha simulado la integración de un solo equipo HESS, con todos los módulos electroquímicos

en una única ubicación. Ateniendo a la distribución de las líneas se propusieron 5 ubicaciones diferentes, afectando

concretamente a la Línea 4, la ubicación 5, situada al final de línea.

• En el modo desagregado se ha simulado la integración de pequeños sistemas HESS instalados en cada punto de

generación fotovoltaica de la línea 4. Siendo el tamaño total del sistema HESS la suma de los sistemas individuales.


Estudios FV Actual Línea 4 (4,6 kWp). Caso base


Estudios Máxima FV Línea BT sin HESS (hasta 50kWp caso frontera)




Estudio estacionario del desequilibrio de la tensión

entre fases con FV y HESS

Estudio estacionario del desequilibrio de la

tensión entre fases con FV y HESS



CASO EQUILIBRADO SIN HESS



• FV DISTRIBUIDA SEGÚN POTENCIA CONTRATADA A LO LARGO DE LA LÍNEA DE BT DE MANERA

DESEQUILIBRADA.

• SIN FV EN EL RESTO DEL SISTEMA.

• MODELO CON UN 20% MENOS DE LA POTENCIA DE CORTOCIRCUITO DE REFERENCIA.

• SIN BATERÍAS

• SIN CONTROL DE TENSIÓN Q/V EN LOS INVERSORES DE FOTOVOLTAICA.

• DISTRIBUCIÓN DE LA POTENCIA POR FASE

R 50,40%

S 30,88%

T 18,71%

Distribución de la demanda por fase

CASO DESEQUILIBRADO SIN HESS















CASO EQUILIBRADO CON HESS





CASO EQUILIBRADO CON HESS

Voltage Source Inverters - VSI



HESS

Máxima transferencia de

potencia cuando δ = 90º



HESS

COMPARATIVA CON FV DE 0kWp



DESEQUILIBRADO CON HESSDESEQUILIBRADO SIN HESS



CASO DESEQUILIBRADO CON HESS










Documents

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