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Sistema de control jerárquico en una

Microrred

Leire Arrizubieta

R&D Engineer

Índice

1. Nuevo concepto de red. Qué es una Microrred.

2. Control jerárquico

3. Simulaciones

4. Implementación en una Microrred real: i-Sare

2

4. Implementación en una Microrred real: i-Sare

� Reducción del 20% de las emisiones de CO2.

� Lograr una cota del 20% de Generación de Origen Renovable.

� Mejorar la eficiencia de la Red en un 20%.

Crecimiento de la Demanda:

La UE ha marcado 3 Grandes Objetivos para 2020:

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Crecimiento de la Demanda:

� Dificultades socioeconómicas del Operador del Mercado para ampliar lasinfraestructuras de la Red de Distribución y Transporte.

� Adaptación a los nuevos usos y necesidades.

Fuerte dependencia de las Materias Primas

1. Nuevo concepto de red. Qué es una Microrred 3

• Reducción de las pérdidas del Sistema Eléctrico.

• Adaptación a los nuevos usos y necesidades de consumo.

• Favoreciendo la integración de las energías renovables.

• Incrementando el control y la visibilidad de las microrredes desde la redtroncal.

Necesidad de nuevo concepto de red

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troncal.

• Gestión de la demanda, convirtiendo al consumidor en agentes activos.

• Integración del vehículo eléctrico.

• Reduciendo costes evitando la construcción de nuevas infraestructuras.

1. Nuevo concepto de red. Qué es una Microrred 4

Definición de una Microrred inteligente:

Sistema de Generación Bidireccional que permite la Distribución deElectricidad desde los Proveedores hasta los Consumidores, utilizandoTecnología Digital, favoreciendo la Integración de las Fuentes de Generaciónde Origen Renovable, con el Objetivo de ahorrar Energía, reducir Costes eincrementar la Fiabilidad.

51. Nuevo concepto de red. Qué es una Microrred

Elementos de que consta:

• Sistemas de Generación Distribuida.

• Sistemas de Almacenamiento de Energía.

• Técnicas para la Gestión activa de Cargas.

• Sistemas de Monitorización y Control del flujo de potencia.

• Sistemas de recarga para Vehículos Eléctricos.

• Mantenimiento Preventivo y Predictivo.

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Nuevo concepto de control

• Generación distribuida y flujos de potencia bidireccionales

• Control en paralelo de convertidores conectados a red

• Control en paralelo de convertidores conectados en isla

• Calidad de red en redes inteligentes: Compensación Desequilibrios y armónicos de la red inteligente


armónicos de la red inteligente

Control jerárquico de cuatro niveles

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72. Control jerárquico 7


• Control primario:

• Implementado en los control de cada inversor conectado a la microrred

• Responsable del reparto de potencia activa y reactiva a través del Droop Control


Droop Control

• Control tensión / frecuencia

• Comportamiento de los generadores síncronos

• No requiere comunicación en tiempo real

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• Control primario:

• Droop Control:

• Impedancia salida inductiva + desfase en tensión del convertidor y de la red pequeña

• Impendancia virtual variable -> soft start


• Impendancia virtual variable -> soft start

Lazo tensiónLazo

corrientePWM + inversor

Zo

Soft-start

Generación E*sin(wt)

Calculo P y Q y Droop Control

io

vo

E, w

Vref

Impedancia virtual

programable

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• Control secundario:

• Implementado en un control central

• Isla: fija las consignas de tensión y frecuencia

• Red: compensa las desviaciones de tensión y frecuencia

Calcula el factor de restauración para la V y F de cada


• Calcula el factor de restauración para la V y F de cada inversor a partir de las consignas del control terciario

• Sincronismo de la microrred con la red principal

• Equilibra la tensión ante desequilibrios

• Interviene en la compensación de armónicos

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• Control terciario:


• Establece las consignas de tensión y frecuencia para el control secundario, como consecuencia del control de potencia activa y

reactiva, a partir de las medidas de potencia de la red principal y de


reactiva, a partir de las medidas de potencia de la red principal y de cada salida de convertidor y de las consignas recibidas desde el control cuaternario

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• Control cuaternario:


• Gestión de la microrred: punto óptimo de operación

• Previsión de la demanda

SOC de los sistemas de almacenamiento


• SOC de los sistemas de almacenamiento

• Gestión económica de los sistemas de generación, favoreciendo siempre la energía renovable

• Definición de los elementos: generadores/almacenadores

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Simulaciones control primario

133. Simulaciones 13

Simulaciones control primario


Simulaciones control secundario terciario


Simulaciones control cuaternario


i-Sare: Microrred 400KW

� Energía Renovable

� Generación Fotovoltaica (paneles monocristalinos)

� Generación Eólica de eje Vertical

� Generación Eólica de eje Horizontal

� Pila Combustible de hidrógeno

Generación Tradicional

� Coche Eléctrico

� Estaciones de Recarga

174. Implementación en una microrred real: i.Sare

� Generación Tradicional

� Grupo Diesel

� Cogeneración

� Turbina de Gas

� Sistemas de Almacenamiento

� Baterías de Pb

� Baterías Ion-Li

� SuperCondensadores

� Volante de Inercia

� TICs

� Gestión Inteligente

� Control Distribuido

� SCADA Central

� Conexión con la red troncal

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i-Sare: 400KW

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100kW

/20’’100kW

/20’’20kW/

25’’20kW/

25’’20kW20kW20kW20kW 20kW20kW 10kW10kW 2.2kW2.2kW 22KwH22KwH 45Kwh45Kwh 75kW75kW 120kW120kW20kW/

25’’20kW/

25’’

4. Implementación en una microrred real: i.Sare 18

194. Implementación en una microrred real: i.Sare 19

Pruebas en modo Isla con banco de carga RL

1. Control cuaternario+terciario+secundario+primario

2. Renovables a potencia constante (sin garantizar que se cubre la demanda)

3. Sólo generadores, dando preferencia a la energía renovable y garantizando la demanda

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garantizando la demanda

4. Sistema híbrido con todos los elementos, generadores y almacenadores a potencia variable o saltos de carga

5. Sólo generadores, con objetivo coste mínimo para una demanda dada

6. Sistema completo con carga vehículo eléctrico


Pruebas conectado a la red

1. Sincronización en el control secundario

2. Autoconsumo sólo renovables

3. Maximización de autoconsumo con toda la potencia instalada

4. Funcionamiento exclusivo a demanda de Iberdrola

5. Funcionamiento híbrido autoconsumo más demandado por Iberdrola

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5. Funcionamiento híbrido autoconsumo más demandado por Iberdrola


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