CENER: Smart grids: El reto de las redes inteligentes

ENCUENTRO CTE – “SMART CITY: NUEVOS DESAFIOS”

SMARTGRIDS: EL RETO DE LAS REDES INTELIGENTES

Dra. Mónica Aguado Alonso

Pamplona, 15 de Noviembre 2012

í n d i c e

1. Introducción2. ¿Qué es una Smart Grid?3. ¿Qué es una MicroGrid?4. Atenea Microgrid5. Conclusiones

1. Introducción

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes1. Introducción

Ciudad Inteligente basada en 6 ejes principales

Economía

Movilidad

Entorno Gente

Vida Gestión

Nuevo modelo de organización de las ciudades que permitirá una gestión sostenible

1. Introducción

Concepto novedoso aplicado a las ciudades – poblaciones

Administraciones publicas

Ciudadanos

Eficiencia energética y

sostenibilidad

Tecnologías de la información y comunicaciones

- TICs

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes

Eficiencia energética y sostenibilida

d

El papel de CENER se centra en el aspecto de Eficiencia Energética y Sostenibilidad

Demanda energética (eléctrica y térmica)Movilidad Eléctrica Eficiencia Energética en Edificación

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes1. Introducción

2. ¿Qué es una SmartGrid?

2. ¿Qué es una SmartGrid?

• El concepto de SmartGrid fue desarrollado en 2006 por la “European Technology Platformfor Smart Grids” y hace referencia la concepto de redes eléctricas inteligentes integrando las acciones de todos los usuarios conectados: generadores, consumidores y ambos con el objetivo de conseguir un suministro mas eficiente, económico y seguro

• Una smart grid incluye productos innovadores y servicios de manera conjunta con sistemas de monitorización, control y comunicación inteligentes, con el objetivo de: Facilitar una mejor conexión y operación de los generadores (potencias y tecnologías) Permitir a los consumidores participar en la optimización y operación del sistema Proporcionar a los consumidores mas información y opciones para la elección del

suministro de energía Reducir de forma significativa el impacto medioambiental del sistema eléctrico Mantener e incluso incrementar los elevados niveles actuales de fiabilidad, calidad y

seguridad en el suministro Favorecer el desarrollo de un mercado integral europeo


3. ¿Qué es una MicroGrid?

3. ¿Qué es una MicroGrid?

SmartCity

SmartGrid

Microgrid MicroGrid

SmartGrid

Microgrid


El CERTS define la microrred como una agregación de cargas y microgeneradoresoperando como un sistema único que provee tanto energía eléctrica como energía térmica

El proyecto del V programa marco “Microgrids” da la siguiente definición:“Las microrredes comprenden sistemas de distribución en baja tensión junto con fuentes de generación distribuida, así como dispositivos de almacenamiento. La microrred puede ser operada tanto en modo no autónomo como autónomo. La operación de sus elementos puede proporcionar beneficios globales al sistema si se gestionan y coordinan de manera eficiente”

3. ¿Qué es una MicroGrid?SmartGrids: El reto de las redes inteligentes

4. Atenea MicroGrid

El Gobierno de Navarra se plantea como objetivo desarrollar el sectorempresarial de la energía, concretamente el de la Generación Distribuída(DG) en Navarra, generando tecnología y conocimiento propios.

Para alcanzar dicho objetivo, el Departamento de Innovación, Empresa yEmpleo del Gobierno de Navarra y la Unión Europea, a través de fondosFEDER, financiaron el proyecto “Microrredes en Navarra: diseño,desarrollo e implementación”

4. Atenea - MicroGridSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

El objetivo principal de este proyecto es el diseño demicrorredes y sus estrategias de control para permitir elfuncionamiento óptimo de sus diferentes elementos, añadiendonuevas funcionalidades, asegurando el suministro eléctrico enmodo aislado, atenuando las perturbaciones en modo conectadoy colaborando en el mantenimiento de la estabilidad de la red

4. Atenea – MicroGrid: Objetivo GeneralSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

Dimensionamiento

Definición de equipos e

instalaciones

Definición de estrategias de

control

Simulaciones

Definición de protocolos de comunicación

Implementacióny validación final

Cener ha desarrollado su propiametodología de microrredes

4. Atenea – MicroGrid: MetodologíaSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

Gestión de la potencia generada en cada momento para asegurar el suministro demandado.

Lograr que toda la potencia consumida provenga de fuentes renovables. De esta manera se promueve la independencia energética de nuestras instalaciones.

Proteger las instalaciones respecto a fallos de la red o de la microrred.

Enviar el exceso de energía generada a la red, logrando que la microrred sea una parte activa en la red de distribución.

4. Atenea – MicroGrid: Objetivos EspecíficosSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

SPAIN

Sangüesa

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes4. Atenea – MicroGrid: Localización

Microrred orientada a aplicaciones industriales

Arquitectura AC con una potencia de mas de 100 kW

Cubre parte de los consumos eléctricos del Laboratorio de Ensayo de Aerogeneradores -LEA- y del alumbrado del polígono industrial Rocaforte

También puede ser utilizada como banco de ensayos para nuevos equipos, sistemas de generación, almacenamiento de energía, estrategias de control y sistemas de protección

Puede operar en modo aislado y en modo conectado a la red

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes4. Atenea – MicroGrid: Descripción

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes4. Atenea – MicroGrid: Descripción

GENERACIÓN

G- Instalación Fotovoltáica 25 kWp

G- Turbina eólica 20 kWfull-converter

G- Generador Diesel 55 kVA y Microturbina de Gas 30 kW

(además del aprovechamiento térmico)

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes4. Atenea – MicroGrid: Equipos

SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

S- Baterías de Plomo-Ácido, 50 kW x 2 horas S- Batería de flujo, 50 kW x 4 horas


CARGAS

L- Cargas trifásicas 120 kVA

L- Luminaria del polígono industrial y oficinas - LEA -

L/S- Vehículo eléctrico


Sistemas de almacenamiento (en desarrollo)

- Supercondensadores 30 kW, 45 s- Supercondensadores 10 kW, 4 s- Baterías de Ión-Litio

Cargas (en desarrollo)

- Transpaleta eléctrica


CONTROL Y SISTEMA DE GESTIÓN


PANEL PRINCIPAL DE CONTROL

Diseño e implementación a cargo de CENER

Sistema basado en Siemens PLC S//300Instalación robustaAmpliamente probado y utilizado en entornos industrialesDesarrollo de Software a cargo de CENER

Aplicación para la gestión de la energía

Aplicación para el control de los equipos

}}

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes4. Atenea – MicroGrid: Sistema de Control

SISTEMA SCADA

Diseño e implementación a cargo de CENER

Desarrollado mediante la herramienta

Siemens Simatic WinCC

Acceso a través de internet

Posibilidad de controlar toda la instalación en

tiempo real

Posibilidad de mostrar parámetros funcionales

en tiempo real

Almacenamiento de datos en servidores

internos

SmartGrids: El reto de las redes inteligentes4. Atenea – MicroGrid: SCADA

Almacenamiento de datos en servidores de CENER

Integrado en la red de CENER

Acceso desde cualquier punto (tanto desdeCENER como desde un punto externo)

Conversor de Fibra Óptica a Ethernet

Servidor y armario de comunicaciones

Módulos MODBUS

4. Atenea – MicroGrid: ComunicacionesSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

Vc_redconectado50

Vb_redconectado49

Va_red_conectado48

Qc_red_conectado47

Qb_red_conectado46

Qa_red_conectado45

Pc_red_conectado44

Pb_red_conectado43

Pa_red_conectado42

QGdiesel41

PGdiesel40

Vc_red_aislado39

Vb_red_aislado38

Va_red_aislado37

SOC_flujo

36

SOC_Pb

35

Qc_cargas_Prog

34

Pc_cargas_Prog

33

Qb_cargas_Prog

32

Pb_cargas_Prog

31

Qa_cargas_Prog

30

Pa_cargas_Prog

29

Qc_flujo28

Qb_flujo27

Qa_flujo26

Pc_flujo25

Pb_flujo24

Pa_flujo23

Qc_Pb22

Qb_Pb21

Qa_Pb20

Pc_Pb19

Pb_Pb18

Pa_Pb

17

Qfotov16

Pfotov15

Qaero14

Paero13

Qc_cargas_Pol

12

Qb_cargas_Pol

11

Qa_cargas_Pol

10

Pc_cargas_Pol

9

Pb_cargas_Pol

8

Pa_cargas_Pol

7

Qc_cargas_LEA

6

Qb_cargas_LEA

5

Qa_cargas_LEA

4

Pc_cargas_LEA

3

Pb_cargas_LEA

2

Pa_cargas_LEA

1

cálculopotencias 2

v

i

Pfotov

Qfotov

cálculopotencias 1

v

i

Paero

Qaero

cálculopotencias

v

i

Paero

Qaero

Trafo

A

B

C

a

b

c

Sistema_ Cargas _Programables

Sistema _ Cargas _LEA

Sistema _ Cargas_Alumbrado _Poligono

SDS

com

A

B

C

a

b

c

Red Electrica

N

A

B

C

Paneles fotovoltaicos

Modulo de baterias PbVbat_elevador

P_carga_faseA

Q_carga_faseA

P_carga_faseB

Q_carga_faseB

P_carga_faseC

Q_carga_faseC

Vabc

Pmed_faseA

Pmed_faseB

Pmed_faseC

SOC_bat_Pb

Vdc_bat_Pb

Fase A

Fase B

Fase C

Modulo de baterias Flujo

Medidor P _Q Monofasico 6

Vabc

Iabc

Freq_fases _abc

P_Q_Fase_A

P_Q_Fase_B

P_Q_Fase_C


Vabc

Iabc

Freq_fases _abc

P_Q_Fase_A

P_Q_Fase_B

P_Q_Fase_C


Vabc

Iabc

Freq_fases _abc

P_Q_Fase_A

P_Q_Fase_B

P_Q_Fase_C


Vabc

Iabc

Freq_fases _abc

Pa_flujoQa_flujoPb_flujoQb_flujoPc_flujoQc_flujo


Vabc

Iabc

Freq_fases _abc

P_Q_Fase_A

P_Q_Fase_B

P_Q_Fase_C

Medidor P _Q Monofasico

Vabc

Iabc

Freq_fases _abc

Pa_Pb

Qa_Pb

Pb_Pb

Qb_Pb

Pc_Pb

Qc_Pb

Vabc

Iabc

A

B

C

a

b

c

Vabc

Iabc

A

B

C

a

b

c

Vabc

Iabc

A

B

C

a

b

c

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

VabcIabc

A

B

C

abc

VabcIabc

A

B

C

abc

VabcIabc

A

B

C

abc

Medición Lado Alta

Vabc

IabcA

B

C

a

b

c

[VDC_bat _Pb]

[SOC_bat _Pb]

[P_fotov ]

[Vabc]

[PGdiesel ]

[Pmed _Pb_faseC]

[Pmed _Pb_faseB ]

[Pmed _Pb_faseA ]

[Pmed _flujo _faseC]

[Pmed _flujo _faseB ]

[Pmed _flujo _faseA]

t

[Paero ]

Kcargas _Pol

[Vabc]

[Vabc]

KGdiesel

[Vabc]

P_Gdiesel _ref

[Vabc]

Pbat _Pb_C

aislado

Kgeneradores

Q_Gdiesel _ref

Plimite _fotov

[Pmed _Pb_faseC][Pmed _Pb_faseB ][Pmed _Pb_faseA ]

[Pmed _flujo _faseA][Pmed _flujo _faseA]

Kcargas_LEA

[Pmed _flujo _faseA]

Qbat _Pb_C

Qbat _Pb_B

Qbat _Pb_A

[Vbat _elevador ]

Pbat _flujo _C

Pbat _flujo _A

[Vabc]

Pbat _flujo _B

[Vabc]

[Vabc]

Plimite _aero

Kbat _Pb

Kaero

Kfotov

Kcargas _prog

Kbat _flujo

Pbat _Pb_A

Pbat _Pb_B

_cargas_LEA _30m

_cargas_LEA _30m

_cargas_LEA _30m

_cargas_LEA _30m

_cargas_LEA _30m

_cargas_Pol _30m

_cargas_Pol _30m

c_cargas_Pol _30m

b_cargas_Pol _30m

a_cargas_Pol _30m

c_cargas_Pol _30mi

_cargas_LEA _30m

Pot _Fotov30min

Perfil _viento

[Vabc]

Frecuencia de la redpor fases 6

Fr

Frecuencia de la redpor fases5

Fr


Fr


Fr

Frecuencia de la redpor fases 1

Fr

Frecuencia de la redpor fases

Fr

Filtrado 4

PQ_A

PQ_B

PQ_C

Pa_carga_Prog

Qa_carga_Prog

Pb_carga_Prog

Qb_carga_Prog

Pc_carga_Prog

Qc_carga_Prog

Filtrado 3

PQ_A

PQ_B

PQ_C

Pa_carga_Pol

Qa_carga_Pol

Pb_carga_Pol

Qb_carga_Pol

Pc_carga_Pol

Qc_carga_Pol

Filtrado 2

PQ_A

PQ_B

PQ_C

Pa_carga_LEA

Qa_carga_LEA

Pb_carga_LEA

Qb_carga_LEA

Pc_carga_LEA

Qc_carga_LEA

Filtrado 1

PQ_A

PQ_B

PQ_C

Pa_red

Qa_red

Pb_red

Qb_red

Pc_red

Qc_red

Dnerador Diesel

Cuadro Cargas Programables

Contactor fotovoltaica

com

A

B

C

a

b

c

Contactor baterias Pb

com

A

B

C

a

b

c

Contactor bateria Flujo

com

A

B

C

a

b

c

Contactor Generador Diesel

com

A

B

C

a

b

c

Contactor Cargas Programables

com

A

B

C

a

b

c

Contactor Cargas Poligono

com

A

B

C

a

b

c

Contactor Cargas LEA

com

A

B

C

a

b

c

Contactor Aerogenerador

com

A

B

C

a

b

c

0

0

0

0

0

Clock

C

com

A

B

C

a

b

c

Aerogenerador

Acometida photovoltaica

ABC

ABC

Acometida batería Pb

ABC

ABC

Acometida batería Flujo

A

B

C

A

B

C

Acometida aerogenerador

ABC

ABC

Acometida Generador Diesel

A

B

C

A

B

C

Acometida Cargas Programables

A

B

C

A

B

C

Acometida Cargas Poligono

A

B

C

A

B

C

Acometida Cargas LEA

A

B

C

A

B

C

Objetivos:

Validación de la gestión del sistema

Desarrollo de diferentes estrategias de gestión de la energía

Predicción de las respuestas del sistema ante diferentes eventos

4. Atenea – MicroGrid: SimulacionesSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

4. Atenea – MicroGrid: SimulacionesSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

4. Atenea – MicroGrid: Software SmartGrids: El reto de las redes inteligentes

- Simular aceleradamente el comportamiento de una smartgrid- Validar que la estrategia de gestión cumple los objetivos fijados- Optimizar el diseño de la instalación en fases iníciales

4. Atenea – MicroGrid: SoftwareSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

Estado de carga de la batería Potencia Generada PV

Carga estrategia gestión

Optimización

5. Conclusiones

5. ConclusionesSmartGrids: El reto de las redes inteligentes

SmartGrids SRA 2035 establece que el desarrollo en este campo debe ir dirigido a la consecución de los objetivo en Europa mas allá de los fijados para 2020: Una reducción del 80% de las emisiones para 2050 Producción energía prácticamente independiente de combustibles fósiles

El desarrollo de las SmartGrids debe de contribuir para: Alcanzar el objetivo de incrementar la generación a partir de renovables hasta alcanzar en 2020

un 34% del total de la energía consumida de Gestión de la potencia generada en cada momento para asegurar el suministro demanda

Mantener el alto nivel de calidad y seguridad en el suministro considerando la participación de la generación distribuida

Crear un sistema mas controlado e inteligente Conseguir un consumo mas eficiente Integrar sistemas de almacenamiento

www.cener.comDepartamento de Integración en Red

de Energías Renovables

Mónica Aguado Alonso, PhD.e-mail: [email protected]

Tel.: +34 948 25 28 00

CENER: Smart grids: El reto de las redes inteligentes

Documents

Transcript of CENER: Smart grids: El reto de las redes inteligentes