redes flexibles:el reto de la universidad

Redes Flexibles: El reto en la Universidad

Guillermo Robles MuñozDepartamento de Ingeniería Eléctrica

Universidad Carlos III de MadridNoviembre 2010

2

Idiosincrasia del mundo académicoClientes

Operador del Sistema

Compañías Eléctricas

ConsultoríasFabricantes

ResultadosProyectos

IndustrialesTesis Doctorales

PublicacionesPatentes

CooperaciónInstitutos de Investigación

Proyectos EuropeosGrupos

Internacionales

Grupos de Investigación

3

Líneas de investigaciónGrupo de Control de Sistemas de Potencia

Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Grupo de Diagnóstico de Máquinas Eléctricas y Materiales Aislantes (DIAMAT)

Grupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)

Instrumentación Eléctrica

4

Control de Sistemas de PotenciaGrupo de Control de Sistemas de Potencia

Control de convertidores electrónicos conectados a la red eléctrica para aplicaciones en energías renovables

Control de aerogeneradores Control de enlaces de continua en alta tensión (HVDC)

5

Control de Sistemas de PotenciaGrupo de Control de Sistemas de Potencia

Control de convertidores electrónicos conectados a la red eléctrica para aplicaciones en energías renovables Diseño de filtros y topologías de convertidores Algoritmos de sincronización a la red en condiciones de

desequilibrio y huecos de tensión Algoritmos de modulación, PWM, Space Vector PWM (SVM) Control de convertidores ante perturbaciones de la red eléctrica

6

Control de Sistemas de PotenciaGrupo de Control de Sistemas de Potencia

Control de aerogeneradores Control de potencia con programación dinámica (DPPC) aplicado a

generadores doblemente alimentados y ante contingencias de red Algoritmos de estimación de parámetros, observadores de estado y

control sensorless Control de generadores síncronos con topologías full-converter

7

Control de Sistemas de Potencia – RIGrupo de Control de Sistemas de Potencia

Integración de fuentes de energía renovable en la red Nuevos diseños de filtros y topologías de convertidores Algoritmos avanzados de control de convertidores Reducción de potencia y oscilaciones de par en aerogeneradores Compensación de armónicos y reactiva Enlaces de HVDC para parques offshore

8

Control de Sistemas de Potencia – RIGrupo de Control de Sistemas de Potencia

Generación Distribuida y almacenamiento. Detección de islas. Control de tensión y frecuencia Filtros activos para el almacenamiento distribuido de energía Mejora de los sistemas de control para la gestión de un número

elevado de convertidores conectados al mismo punto Control de convertidores en paralelo

9

Redes y Sistemas de Energía EléctricaGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Integración de las energías renovables en la red eléctrica Calidad de suministro eléctrico

10

Redes y Sistemas de Energía EléctricaGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Integración de las energías renovables en la red eléctrica Predicción de la producción eólica a corto plazo (48h) Integración de la energía eólica en el mercado de la electricidad

11

Redes y Sistemas de Energía EléctricaGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Integración de las energías renovables en la red eléctrica Predicción de la producción eólica a corto plazo (48h)

Incorporación de modelos de incertidumbre e interdependencia espacial y temporal de las herramientas de predicción a corto plazo de la producción eólica

Modelos y herramientas de flujo de cargas probabilístico

12

Redes y Sistemas de Energía EléctricaGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Integración de las energías renovables en la red eléctrica Integración de la energía eólica en el mercado de la electricidad

Evaluación del arbitraje de la generación eólica participante en el mercado y de su efecto sobre la operación del sistema

Estrategias de optimización de ofertas de generadores hidráulicos, eólicos y de otras formas de almacenamiento

13

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Impacto de los nuevos métodos de generación y consumo sobre los mercados de energía eléctrica Integración de las energías renovables en las Redes Inteligentes, en

especial, termosolar y eólica Contribución de las energías renovables a la estabilidad del

sistema Prueba de sistemas de control y su impacto sobre la estabilidad del

sistema en PSS/E

14

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Predicción a corto plazo de energías renovables e intermitentes

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Horas

valo

r n

orm

aliz

ad

o (

0,1

)

Produccción

Irradiación prevista

Irradiación a cielo despejado

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Irradiación previstaP

rod

ucc

ión

elé

ctric

a

15

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RIGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Análisis probabilístico de los sistemas de potencia

16

Redes y Sistemas de Energía EléctricaGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Calidad de suministro eléctrico Medida y evaluación de la calidad de suministro en parques eólicos

Desarrollo de modelos para la evaluación de la calidad de suministro según IEC-61400-21

Algoritmos adaptativos para el filtrado de señales de tensión e intensidad en sistemas eléctricos.

Compensación de perturbaciones mediante dispositivos electrónicos Diseño de equipos electrónicos de compensación serie DVR y

paralelo STATCOM

17

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Coordinación de protecciones en Redes Flexibles Efecto de la Generación Distribuida en la operación de

protecciones Problemas de sensibilidad y ajuste de las protecciones Problemas asociados con la protección de reenganche Problemas de detección de faltas a tierra y fallos de alta

impedancia Problema de coordinación entre relés, fusibles y reenganchador

de línea Diseño de protecciones para la detección de funcionamiento en isla Nuevas arquitecturas de comunicación entre protecciones según

IEC-61850 Desarrollo de protecciones adaptativas en redes con Generación

Distribuida para la detección y localización de faltas en tiempo real

18

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Aplicación de tecnologías D-FACTS (Distributed Flexible AC Transmission Systems) en Redes Flexibles para la regulación de tensión y control de potencia reactiva en situaciones de Inestabilidad y colapso de tensión Variaciones de disponibilidad energética Variaciones en la demanda Variaciones en la conexión de cargas móviles dispersas Faltas y emergencias

0 1 2 3 4 5 6 70.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

PD , X=0.1pu, E =1.0pu, cos=1.0

V v

olta

ge

QWT

= 0

0.95 pu

QWT

= 1.5

19

Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)

Ubicación óptima de los dispositivos D-FACTS (Distributed Flexible AC Transmission Systems) utilizando algoritmos de optimización Maximizar el margen de estabilidad y cargabilidad del sistema Disminuir las pérdidas Maximizar la transmisión de potencia Amortiguar las oscilaciones de potencia

1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 127 1360.950000000000001

0.960000000000001

0.970000000000001

0.980000000000001

0.990000000000001

1

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

Nodos de la red

Tens

ión

(p.u

.)

20

Almacenamiento de EnergíaGrupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)

Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas de combustible

Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento para su funcionamiento en redes inteligentes

Modelado dinámico no lineal de sistemas de almacenamiento y simulación en aplicaciones tanto de transporte como estacionarias

Sistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos

21

Almacenamiento de EnergíaProcedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la frecuencia

para sistemas de almacenamiento de energía y pilas de combustible

Los sistemas de almacenamiento de energía están todavía en desarrollo, por lo que es necesario desarrollar procedimientos de ensayo, para por ejemplo espectroscopía a elevada corriente.

22

Almacenamiento de EnergíaEstudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento en

redes inteligentes

El origen de los sistemas de almacenamiento es el mundo electroquímico, pero debe adaptarse al eléctrico para su uso en, por ejemplo, redes inteligentes.

Es necesario un estudio en profundidad de cómo llevar a cabo esta adaptación: variables en valores absolutos o en por unidad, nuevas herramientas de análisis de circuitos eléctricos.

23

Almacenamiento de EnergíaModelado dinámico no lineal y simulación en aplicaciones

tanto de transporte como estacionarias

Supercapacitor impedance for 150 A

24

Almacenamiento de EnergíaSistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos

Decisión de los sistemas de almacenamiento requeridos y su escalado, teniendo en cuenta todo el conjunto: coste, volumen, ciclado, etc.

Optimización en tiempo real.

25

Almacenamiento de EnergíaInteracción vehículo-red: carga y descarga de la batería del

vehículo para su uso como almacenamiento en red

Sistemas de almacenamiento concretos para su uso en sistemas estacionarios a nivel de red de distribución: baterías de flujo

Integración del almacenamiento de energía en otros sistemas de transporte también conectados a la red eléctrica: tracción eléctrica

26

Instrumentación EléctricaInstrumentación Eléctrica

Integración de sensores en la red para estudios de cargabilidad y mantenimiento Identificación y optimización de grupos de variables disponibles para

caracterizar los mecanismos de degradación en los activos Identificación de las técnicas de vigilancia más utilizadas en los activos

de la red Interacción de los distintos mecanismos de degradación para la

prevención de fallos en los activos Desarrollo de un sistema de decisión sobre el estado de degradación del

activo y establecer un sistema de alertas para su mantenimiento o sustitución

Estudio de nuevos sensores para la medida de las variables de los mecanismos de degradación

Redes Flexibles: El reto en la Universidad

Guillermo Robles MuñozDepartamento de Ingeniería Eléctrica

Universidad Carlos III de MadridNoviembre 2010