c35 desarrollo de transformadores de distribución para aplicación solar

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Desarrollo de Transformadores de Distribución para aplicación solar –Tendencias y Perspectiva de la Industria

09 de Octubre del 2014

2Impulsando soluciones confiables

Agenda

� Introducción

� Pronóstico del crecimiento del mercado solar global

� Pronóstico del crecimiento del mercado solar en México

� Principios de generación solar

� Configuración de las plantas generadoras fotovoltaicas

� El transformador Solar

� Conclusiones

3Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento del mercado renovable a nivel mundial

4Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar global

Incremento de capacidad de generación renovable en mercados emergente (2010-2030)

Crecimiento en generación eólica y solar (PV) domina el mercado renovable

5Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar a nivel mundial

Incremento de generación renovable al 2030 en mercados emergentes

México … segundo mercado emergente más importante para energías renovables

6Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento del mercado renovable en México

7Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México

México es considerado uno de los paises con más y mejores condiciones para la generación solar PV

Radiación Anual del sol en américa latina

8Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México

Evolución de las energías renovables en el sistema eléctrico Mexicano (Escenario de planeación) 2012-2026

MW

México cuadriplicará su generación a partir de las fuentes renovables en los siguientes 15 años

20GW

4.8 GW

9Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México

Detalle de las energías renovables del tipo “Autoabastecimiento”

En 2025 las centrales Solares PV generarán los mismos niveles de energía que lascentrales del tipo Hidroeléctricas

10Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México

Detalle de las energías renovables del tipo “generación distribuida”

La generación solar PV es por naturaleza la tecnología fácilmente aplicable en sistemas de generación distribuida

11Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México

Evolución de los precios de los módulos solares PV a nivel mundial

La tecnología solar PV ha incrementado su competitividad agresivamente en los últimos 5 años

12Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar en México

Programa de centrales para 2011 – 2026

Se muestra un crecimiento considerable a partir del 2019 en granjas solares PV dentro del sistema eléctrico Mexicano

Del 2011 al 2017 se tienen planeadas:

� Gobierno del estado de Guerrero …. ..1 MW� Autoabastecimiento renovable……..2.8 MW� Consorcio integrador Sonora……..…20 MW

Del 2018 al 2026 se tienen planeadas:

� Proyecto Solar I……………………..100 MW� Proyecto Solar II…………………….150 MW� Proyecto Solar III………..…………..150 MW� Proyecto Solar IV.….………………..200 MW� Proyecto Solar IV.….………………..100 MW

13

Tecnologías de generación Solar

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Tecnologías de generación Solar

La incorporación de nuevas tecnologías demandará nuevos desarrollos en todos los equipos de la red eléctrica.

El futuro de los sistemas eléctricos de potencia con generación del tipo renovable

PresenteGeneración convencional:

Hidroeléctricas

Termoeléctricas

Cargas convencionales

Industrial

Comercial

Residencial

FuturoGeneración

Estado actual + distribuida

Granjas Eólicas

Granjas Solares

Almacenamiento

Cargas

Estado actual + cargas con armónicos

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Tecnologías de generación Solar

Concentradores solares de calor (CSP)• Espejos para captar un área grande de energía solar para

ser enviado a un punto en específico, la cual es utilizada en

una planta convencional de generación eléctrica.

Solares Fotovoltaicas (PV)Celdas solares que producen DC esto debido a la absorción

de los electrones por el material fotosensible.

• Conversión de DC a AC por medio de inversores

1) Celdas de Silicio, (cristalinas)

2) Celdas de película delgada (pelicula delgada)

3) Multi uniones (cascada o celdas tándem)

1) Receptor Central

2) Plato parabólico

3) Canal parabólico y lineal fresnel

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Tecnologías de generación Solar

Las tecnologías solares fotovoltaicas se encuentran en un estado de madurez y reducción de costo

Comportamiento de las tecnologías de generación solar

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La interconexión de las celdas dependerá de los niveles de potencia-voltaje de la planta

Arreglo de paneles solares

Celda

Modulo

Arreglo

Cadena de módulos

Tecnologías de generación Solar

18Impulsando soluciones confiables

Agua Caliente – Palm Spring, California(290MW)Aurrera – Aguascalientes, México(174kW)Schuco Solar, Roseville, California (7kW)

GeneraciónComercial-IndustrialResidencial

Mar

ket s

egm

ent

Tecnologías de generación Solar PV

Fuente: U.S. Solar Market Insight Report / Q2 2012 / Executive Summary

19Impulsando soluciones confiables

Agua Caliente – Palm Spring, California(290MW)Aurrera – Aguascalientes, México(174kW)Schuco Solar, Roseville, California (7kW)

GeneraciónComercial-IndustrialResidencial

Mar

ket s

egm

ent

Tecnologías de generación Solar PV

Fuente: U.S. Solar Market Insight Report / Q2 2012 / Executive Summary

Internalloads

20Impulsando soluciones confiables

Agua Caliente – Palm Spring, California(290MW)Aurrera – Aguascalientes, México(174kW)Schuco Solar, Roseville, California (7kW)

GeneraciónComercial-IndustrialResidencial

Mar

ket s

egm

ent

Tecnologías de generación Solar PV

Considera un transformador de distribución conectado directamente al inversor del bloque de generación

21

Plataformas Solares

Características de la plataforma• De 2 a 4 inversores de 1000 kW, 1 panel de control y 1

transformador de 2000 kVA

Requerimientos del transformador• Voltaje primario 200 a 600 Volts

•Devanado sencillo en BT

• Clase 15 kV, Clase 25 kV y Clase 34.5 kV.

Plataforma solar con transformador 2 devanados

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Plataformas Solares

Plataforma solar con transformador 3 devanados

Requerimientos del transformador• Voltaje primario 200 a 600 Volts

• Doble devanado en BT

• Clase 15 kV, Clase 25 kV y Clase 34.5 kV.

Características de la plataforma• Dos inversores de 500 a 800 kW, 1 panel de control y 1

transformador de 1000 a 1600 kVA

La tecnología de 2 o 3 devanados puede ser utilizada indistintamente en lasplataformas solares PV

23Impulsando soluciones confiables

Transformador

24

El transformador solar

Existen 2 tipos de transformadores para la aplicación solar

El mercado solar PV utiliza transformadores solares doble devanado

Transformador Pedestal trifásico convencional Transformador solar doble devanado

25

El transformador solar

Nomenclaturas para el transformador solar PV

El mercado solar PV utiliza transformadores solares de 3 devanados

Transformador 3 devanados Transformador 4 devanados

Requerimientos comunes del transformador solar:

-Impedancia BT1-AT (4-6%)

-Impedancia BT2-AT (4-6%)

-Impedancia BT1-BT2 (>9%)

-Uso de pantalla electrostática

BT1BT2

AT

AT

BT2

BT1

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Conclusiones de la presentación

�Los sistemas de generación solar serán un tema de importancia en los siguientes años principalmente en Solar y Eólica

�Adicionalmente la tecnología solar PV ya se encuentra madura y en proceso de reducción de costos

�La reducción de costos de los paneles solares incrementan la viabilidad en la utilización de esta tecnología como fuente de generación de energía.

�México se muestra como uno de los países fuertes dentro de los mercados emergentes en el ámbito solar

�El transformador de distribución para aplicación solar puede ser de 2 o 3 devanados y es 100% compatible dentro de las plataformas solares

PROLEC GE tiene una amplia experiencia en el diseño y manufactura detransformadores solares PV, así como participación activa en la definición deestándares internacionales relacionados con las granjas solares.

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Desarrollo de Transformadores de Distribución para aplicación solar –Tendencias y Perspectiva de la Industria

Transformadores Comerciales

3 de Abril del 2014

28Impulsando soluciones confiables

Gracias !!!

29Impulsando soluciones confiables

Back Up (Caso de análisis)

30

El transformador solar

Configuración típica del arreglo PV a nivel generación

Esquemas de protección sencillos en la aplicación solar

Inversor Inversor

Fusibles expulsióny

fusible limitador

Conexión al siguiente

transformador

31Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar global

México muestra un equilibrio entre las secciones residencial-comercial-Generación

Segmentación de los sistemas renovables por categoría (2012-2017)

32Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar global

Estimación de objetivos de la generación renovable por tecnología

México muestra liderazgo mundial en generación geotermica

33Impulsando soluciones confiables

Pronóstico de crecimiento de mercado solar global

Regiones en las que se ofrecen incentivos para el desarrollo de la generación fotovoltaica

México no cuenta con un incentivo gubernamental que impulse el desarrollo de la generación solar

34

CASO DE ANALISISSISTEMA DE PRUEBA

Se consideran 2 fallas trifásicas sólidamente aterrizadas en los sistemas de

prueba para la evaluación de CC y flujos de potencia para la evaluación de

regulación de voltaje

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CASO DE ANALISISRESULTADOS

Los valores obtenidos por las pruebas efectuadas son:

Considerando los requerimientos del cliente y la norma para el caso

mostrado, se seleccionaron 2 transformadores para efectuar el análisis

comparativo, las características de los diseño fueron:

Sistema con transformador de 2 devanados Sistema con transformador de 3 devanadosIcc en CC AT (kA) 0.014 0.0145Icc en CC BT (kA) 12.96 21.1Regulacion V (%) 99.59% 99.73%

1 transformador de 3 devanados 2 transformadores convencionales

Largo 2425.8 mm 1770 mm

Ancho 1829 mm 1534 mm

Altura 2269 mm 1696 mm

Área 4.436 m2 5.430 m2

36

El transformador solar

Grupos vectoriales utilizados para la aplicación solar

Condición Neutro flotado en AT

Estrella aterrizada en AT

Aterrizamientode baja resistencia en neutro

Grupo vectorial Dy11y11Dy5y5Dy1y1Yd11d11Yd5d5Yd11d11

YNy0y0YNd11d11YNd5d5YNd1d1

YNy0y0

Estos grupos se recomiendan solo si la BT no es con neutro aterrizado

37Impulsando soluciones confiables

Costo por generación de W en las principales tecnologias PV