expediente: pse-120000-2009-05 plataforma española de redes eléctricas futured iv asamblea 02 de...

Expediente: PSE-120000-2009-05

Plataforma Española de Redes EléctricaS

FUTUREDIV Asamblea

02 de Febrero de 2011

UNESA - Madrid

Desarrollo de soluciones tecnológicas para la RED eléctrica ESpañola del 2025

FUTURED – IV Asamblea 2 de febrero de 2011 _2

– Objetivos, alcance y subproyectos– Calendario de desarrollo– Participantes– Principales resultados por subproyecto

INDICE



Objetivos y alcance (I)

Objetivo principal

Partiendo de la Visión y de la Agenda de Investigación de FUTURED, diseñar, especificar y desarrollar soluciones tecnológicas que posibiliten el hacer realidad esta visión, abordando:

1. Aplicaciones basadas en: electrónica de potencia (SP1)almacenamiento de energía eléctrica (SP3)superconductividad (SP4)

2. Herramientas para la: integración en la red de recursos energéticos distribuidos (SP2)gestión de la información en la red eléctrica del futuro (SP5)



Participantes



Calendario


FUTURED – IV Asamblea 2 de febrero de 2011 _8_8

Principales resultados – Electrónica de Potencia

• HITO 1. Desarrollo prototipo FACTS control de flujo

• 1.1. Estado del arte de dispositivos FACTS

• 1.2. Especificación del equipo

• 1.3. Selección del emplazamiento

• 1.4. Dimensionado de los componentes

• 1.6. Ensayos de laboratorio

• HITO 2. HVDC Clásica

• 2.1. Estudio sobre el uso de HVDC control de flujo

• HITO 3. HVDC-VSC

• 3.1. Estudio uso de la tecnología VSC

• 3.5. Conexión HVDC –VSC . Especificación y diseño

• 3.6. Conexión parques eólicos off-shore

• 1.7. Diseño y construcción de elementos de AT

ENTREGABLE PÚBLICOSe ha redactado un estado del arte referente a las tecnologías y funcionalidades de los dispositivos FACTS y a las especificaciones que deben cumplir este tipo de equipos en función de la aplicación.
















ENTREGABLE PÚBLICORealización de las especificaciones del equipo de compensación y el dimensionado del mismo basado en estudios analíticos y de simulación para un escenario básico de red de transporte.

XCOMP [Ω]

500

COMPENSACIÓN DINÁMICA

COMPENSACIÓN ESTÁTICA

ILÍNEA [A]

By-pass secundario

Máxima Intensidad Admisible SSSC INOM_SSSC = 1250

Comportamiento Inductivo

Comportamiento Capacitivo

20

15

XNOM_IND = 10

5 XEST = 3

-10

1000

1500 XNOM_CAP = -4


















ENTREGABLE RESTRINGIDOSe ha realizado un análisis según factores como, capacidad del equipo de ejecutar las funcionalidades previstas, disponibilidad de espacio, capacidad para realizar pruebas, etc., obteniendo finalmente la selección de la subestación en la cual se ensayará el equipo.

















ENTREGABLE RESTRINGIDOSe ha realizado un cuaderno de especificaciones de los diferentes componentes equipo que permita diseñar los componentes individuales.

SOLICITUD DE PATENTEMétodo de control para la conversión de energía, y convertidorelectrónico de potencia adaptado para llevar a cabo dicho métodoPUBLICACIONES:IEEE - Minneapolis, Minnesota, USA. Power Quality Analysis of a Synchronous Static Series Compensator (SSSC) Connected to a High Voltage Transmission Network. 2010 IEEE PES General Meeting, July 26 - 29, 2010, CIGRÉ España– Madrid Diciembre 2010







• 1.3. Selección del emplazamiento• 1.4. Dimensionado de los componentes









ENTREGABLES ANTERIORESBase sobre la que se han desarrollado las anteriores tareas.

PROTOTIPO DE LABORATORIOSe ha construido un prototipo de laboratorio en la que probar la viabilidad técnica del control del convertidor desarrollado y la disposición de los elementos de MT del dispositivo.

















ENTREGABLE RESTRINGIDOSe ha desarrollado el proyecto básico de ejecución que contiene los primeros resultados de diseño de AT para su implantación y pruebas de campo.

















ENTREGABLE RESTRINGIDOSe ha desarrollado un estudio científico inconcluso que avala la aplicación técnica del uso de HVDC para el control de flujo, identificando su problemática y ventajas de su uso.

















ENTREGABLE RESTRINGIDO

Estado del arte y perspectivas):

•Instalaciones existentes

•Topologías para VSC’s

•Semiconductores

•Métodos de control

•Aspectos económicos

















ENTREGABLE RESTRINGIDO

•Selección de la topología más adecuada en HVDC-VSC•Diseño del esquema de protección para conexión a red•Selección de la estrategia de control•Simulaciones del enlace HVDC-VSC•Diseño preliminar del prototipo

















ENTREGABLE RESTRINGIDOSe ha realizado un entregable con el contenido comprometido

Análisis bibliográfico de plantas eólicas off-shore.

Análisis técnico de régimen permanente.

Análisis económico.




_18

Nuevo conocimiento

Pre-prototipoLaboratorio

Prototipo

HITO 2. HVDC Clásica

HITO 3. HVDC-VSC

2.1. Estudio sobre el uso de

HVDC para el control de flujo

3.1. Estudio uso de la tecnología VSC

3.6. Conexión parques eólicos off-shore

3.5. Conexión HVDC –VSC .

Especificación y diseño

HITO 1. Desarrollo de prototipo FACTS para el control de flujos1.1. Estado del arte

1.2. Especificación del equipo

1.3. Selección del emplazamiento

1.4. Dimensionado de los comp

1.6. Ensayos de laboratorio

1.7. Diseño y construcción elem. de AT

1.8. Instalación en campo

1.9. Pruebas en campo

3.2. Simulación transform línea ACDC

3.3. Estudio tecnología Multiterminal

3.4. VSC suministro grandes ciudades

HITO 4. Coordinación4. Coordinación de elementos de EP

Equipo solvente

Plazos de desarrollo cumplidos

Importantes resultados

MUCHO TRABAJO POR HACER



Principales resultados – Integración de recursos distribuidos

PT1 INTEGRACIÓN Y OPTIMIZACIÓN De los Recursos Distribuidos

PT4 PT6PT5

COMUNICACIONES

PT8

CONTROL: Medición de la Calidad /Reposición Automática

CA

RA

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CIÓ

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20

25

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PT7

PT3

PT2

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RED

Organización global de proyecto.

SP6

Realizado en 2009-2010Actividades realizadas:

Caracterización de recursos

Arquitectura de comunicaciones unificada

Modelos y prototipos de equipos de medición de calidad y reposición automática y desarrollo de equipos

Modelización de gestión de recursos y comienzo de desarrollo de algoritmos/simulación




PT1. Caracterización de recursos energéticos distribuidos GNF / IIT / EVERIS / AICIA / CIRCE

Demanda– Caracterización de tipos de clientes en función de su consumo– Revisión internacional– Estudio de economía experimental a 40 estudiantes

universitarios– Caracterización del vehículo eléctrico

Generación distribuida– Caracterización de las distintas formas de generación

distribuida tanto renovable como convencional.

Acumulación– Caracterización de las distintas tecnologías de acumulación y

análisis de su potencial para uso en red.– Metodología de caracterización de dichas tecnologías.

Industrial




PT2. Caracterización de recursos energéticos distribuidos GNF / UFINET / LASALLE / ZIV

Modelo de comunicaciones– Identificación de las necesidades de comunicación del control

de cada tipo de recurso energético distribuido– Arquitectura de comunicaciones

Equipos para los pilotajes– Informe comparativo de tecnologías de comunicación




PT3. Supervisión de la calidad / Reposición automática. GNF / U. Oviedo / AICIA / Ormazabal

Medición de calidad de red y detección de faltas– Caracterización de la diferentes faltas de calidad– Desarrollo de algoritmos de detección– Desarrollo de un hardware para la medida y detección

Apoyo de generadores a la calidad de onda– Identificación de capacidades de la electrónica de potencia– Desarrollo de modelo matemático de operación de la

electrónica de potencia para amortiguar defectos de calidad– Desarrollo de algoritmos y simulación

Reposición automática de servicio– Diseño del sistema, incluyendo los dispositivos de detección,

el equipamiento de maniobra, la lógica de operación y el sistema de comunicaciones

– Pruebas del sistema de comunicaciones PLC entre protecciones




PT4. Control de tensiones mediante la Generación Distribuida. GNF / AICIA / LABEIN / ZIV / IIT

Análisis de la contribución efectiva de los tipos de Generación Distribuida al control de tensión-reactiva

– Caracterización tecnológica desde el punto de vista de capacidad de control tensión-reactiva.

– Identificación de la legislación aplicable

Especificación e identificación de tecnologías para el control de tensiones

– Identificación de las tecnologías– Metodología del control de tensión-reactiva– Simulación del control sobre un ejemplo de red

Simulación del efecto sobre una red real y propuestas regulatorias

– Metodología para la selección de la red en la que la generación distribuida pueda prestar el servicio

– Análisis del efecto de la generación distribuida en redes reales– Propuestas regulatorias para una mejor integración de la

generación distribuida apoyando a la red.



0 02.00 04.00 06.00 08.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Tiempo (h)

Po

ten

cia

(W

)

_24


PT5. Integración de la demanda a través de la gestión activa de la demanda. GNF / TELVENT, REE, FAGOR, IIT, NUCLEO

Modelo de operación de la gestión de la demanda– Identificados los agentes y los roles– Descripción de la funcionalidad por agente

Algoritmos de control central– Definición de las funcionalidades e interfases del algoritmo– Adaptación de algoritmos (agregación, contratación, análisis de

consumos, control de cargas) para la simulación

Algoritmos de control local– Desarrollo de interfases del algoritmo– Adaptación del algoritmo de gestión de cargas incorporando el

vehículo eléctrico

Modelización del comportamiento del cliente– Modelado del comportamiento basado en elasticidades y de las formas

de carga– Desarrollo del algoritmo– Ejecución del algoritmos sobre curvas de clientes reales.




PT6. Acumulación eléctrica para el servicio de la red. GNF / REE / AIA /CEIT / CIRCE / LABEIN

Modelo de integración de la acumulación en la red– Aplicaciones de la acumulación en red– Definición del modelo y escenarios

Algoritmos de control central– Definición de funciones objetivo– Desarrollo de algoritmos de gestión de unidades– Simulación sobre una red ficticia

Algoritmos de control local– Modelización y desarrollo de algoritmos de comportamiento de las

distintas tecnologías de acumulación– Desarrollo de algoritmos de control.– Simulación de la optimización local de las unidades de acumulación



Principales resultados – Almacenamiento de energía




ESTUDIO DE LOCALIZACIÓN DEL EQUIPO 1. Screening principales materiales

2. Diseño celda sencilla

3. Desarrollo prototipo cargador/descargador

4. Estudios simulación fluodinámica

5. Pruebas escala celda sencilla - optimización

DISEÑO DE UNA CELDA SENCILLA



r

Ewe/V

0,80,60,40,20

<I>

/mA

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

_28


Fieltro de grafito modificado con metal

La reversibilidad e intensidad de los picos es superior a la registrada en la bibliografía

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

-20

-10

0

10

20

30

Ip,c

Ip,a

p

Ep,c

Ep,a

I / m

A

E / V

MATERIALES DE CARBONO PARA ELECTRODOS

MATERIALES PARA ELECTRODOS Y ELECTROLITO

1. Materiales de carbono mesoporoso• Adición de sales metálicasLos catalizadores mejoran las reacciones

• Síntesis de nanopartículas (aditivos)

2. Introducción de nuevos electrolitos

C. Baleizao et al. / Tetrahedron Letters 44 (2003) 6813–6816

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

NaOH

2 mg PtCl4 MeCN

4mg PtCl4 MeCN

6mg PtCl4 MeCN

6 mg PtCl4 H2OPotential (V)

Inte

nsity

( A)




MEMBRANAS DE INTERCAMBIO

IÓNICO

ARQUITECTURA DE POTENCIA

1. Selección de membranas

2. Caracterización en laboratorio

3. Diseño y construcción de monocelda electroquímica

1. Definición de la arquitectura de potencia

2. Análisis y simulación de topologías DC-DC

3. Desarrollo de algoritmos de control para inyección de energía a red.

4. Caracterización de dispositivos semiconductores basados en SiC

LC

Vbat

S1

S2

C

Vbat

S1

S2

L

L

S3

S4

L

C1

Vbat

C2

S1

S3

S2

S4



Principales resultados – Gestión de la información

– Motivación• Adaptar la arquitectura de sistemas a las redes del futuro• Obtener el máximo valor de la información intercambiada con

las instalaciones• Resolver problemas que presenta la actual red de distribución

eléctrica

– Objetivos y alcance1. Desarrollo de aplicaciones en las unidades de control local

que uniformicen la funcionalidad y la gestión de las instalaciones

2. Normalización de la información intercambiada con la corporación

3. Desarrollo de herramientas que permitan la implantación masiva del 61850 en Iberdrola (y en cualquier otra eléctrica)




Documento de análisis de implantación SOA y CIM en los sistemas. Documento público.

Documento de especificación de funcionalidad y arquitectura disponible. Documento Público

Modelo de información común Ingeniería – Control – Inventarios, incluyendo equipamiento eléctrico y esquema unifilar (parcialmente)

Equipos de los fabricantes pueden ser configurados con herramienta única de configuración basada en SCL

Herramientas de ingeniería para implantación masiva de 61850 con el mismo criterio disponible (parcialmente)

Maqueta prototipo disponible con equipos de fabricantes Acceso remoto a equipos de forma segura Control de versiones de configuraciones centralizado

disponible




FW

DZ

Red de telecontrol

SINAI

isas@Works

isas@Works

isas@Works

isas@Works

UCSIED

SINAI – Inventario de proteccionesSpectrum – Sistema de control de rediBASE – BD de telecontrolisas@Works – Herramienta de IngenieríaSIGRID – Inventario de equipos

SIGRID

ZIV IngeTeam

SACSubestación de desarrollo

IED IEDIED

SIE

XML

iBASE

MMS Webservices

Repositorio de configuraciones

AjustesIncidentes

UnifilarTelecontrol

Configuraciones control y proteccion

Seguridad

Modelo de datos compartido

Acceso remoto generalizado



Algunas conclusiones

Gracias por su atención

Angel Díaz [email protected]

Unai Búrdalo [email protected]

Fernando García [email protected]

Luis Santos [email protected]

Juan Martí [email protected]

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