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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA Integración de proyectos eólicos en sistemas eléctricos sistemas eléctricos de potencia Irapuato, México 12 al 14 de mayo de 2010

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Integración de gproyectos eólicos en sistemas eléctricossistemas eléctricosde potencia

Irapuato, México12 al 14 de mayo de 2010

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Cualidades de la energía eólica

• Seguridad de abastecimiento en la fuente• Seguridad de abastecimiento en la fuente

Disponibilidad en cualquier parte del mundo

Dependencia regional o local

• Consideraciones económicas

Costo de combustible = cero

Desarrollo económico regional

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Aspectos ambientales

Cualidades de la energía eólica

Fuente de energía natural

Libre de emisiones contaminantes

Contrarresta el efecto de cambio climático

No genera residuos tóxicos No genera residuos tóxicos

No requiere el uso de agua

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Grandes secciones de área 

Desventajas de la energía eólica

• Impacto visual y audible

• Variabilidad• Variabilidad

• Lejanía de las redes de transmisión

• Despacho de generación sujeto a condiciones climatológicas

• Tecnología de generación eléctrica distinta a la convencional

• No todas las regiones presentan cualidades que garanticen la 

inversión

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Estadísticas de generación eólicaEstadísticas de generación eólicaEvolución de la capacidad instalada a nivel mundial 

(MW)44,287

Evolución del incremento de capacidad instalada a nivel mundial (MW)

93,930

120,903

159,213

203,500

15,098

19,808

26,973

38,310

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

24,322 31,181 39,295 47,69359,024

74,122

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

6,922 6,859 8,114 8,39811,331

5,098

EUA35,11922%

Inglaterra

Dinamarca3,4972%

Portugal2,8622%

Otros22,41114%

Capacidad instalada para los 10 países con mayor participación (MW)

India

Italia4,8503%

Francia4,5213%

4,0923%

China26,01016%

Alemania25,77716%

España19,14912%

10,9257%

Fuente: World Wind Energy Association página web

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Recurso eólico en México

• CFE tiene en operación 85 MW degeneración eólica en Oaxaca.

• Para el 2011, se tendrá un total de22,,576576 MWMW en la zona del Istmo deTehuantepec.

7.7 – 8.5 m/sOctubre ‐ Noviembre

Di i b F b 8 5 /

• 589 MW serán operados por la CFEpara cubrir las necesidades decarga del servicio público y 1,984

Diciembre ‐ Febrero >8.5 m/s

7.7 – 8.5 m/sMarzoMW por proyectos deautoabastecimiento o productoresindependientes de energía.

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Componentes de un AerogeneradorBuje

Góndola

Palas

Torre

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

GóndolaEje de baja velocidadCorona de

orientaciónSistema de refrigeración

Motor de orientación

g

Multiplicador : incrementa la velocidad de rotación de 18 –30 rpm a 1500 rpm

Veleta: Identifica la

Eje de alta velocidad

direccióndel viento

Eje de alta velocidad

d d

Generador síncrono o de inducción

Controlador: Envía la señal de arranque, paro y orientación

Anemómetro: Mide la velocidad del viento

Freno: Puede ser activado mecánicamente, eléctricamente o hidraúlicamente

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• La potencia de una masa de aire que se impacta contra las palasd d d d d

Eficiencia de aerogeneradores

de un aerogenerador puede determinarse mediante:

CpVRP 321

DondeP = potencia (W)

CpVRP 2

= densidad del aire (kg/m3)R = radio del área del barrido (m)V = velocidad del viento (m/s)Cp = coeficientes de potencia

• Los coeficientes de potencia de aerogeneradores modernos seos coe c e tes de pote c a de ae oge e ado es ode os seencuentran en el rango de (0.35 – 0.45).

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Evolución de la capacidad en aerogeneradores (EUA)

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Dimensiones de componentesEvolución del diámetroEvolución del diámetro Altura de torre vs diámetroAltura de torre vs diámetro

Peso vs diámetroPeso vs diámetro Peso vs diámetro > 80 mPeso vs diámetro > 80 m

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

El aerogenerador más grande del mundo(tierra adentro‐2008)

• Marca : ENERCON

• Capacidad : 6 MW• Capacidad : 6 MW

• Generador: síncrono indirectamente 

conectado al sistema

• Diámetro: 127 m• Diámetro: 127 m

• Torre : 135 m

• Góndola : 430 ton

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Curva de potenciaVelocidad de arranqueVelocidad de arranque

Velocidad a plena cargaVelocidad a plena carga Velocidad de desconexiónVelocidad de desconexiónVelocidad a plena cargaVelocidad a plena carga Velocidad de desconexiónPara protección (tormentas)Velocidad de desconexión

Para protección (tormentas)

ia (M

W)

ia (M

W)

Pote

nci

Pote

nci

Velocidad del viento (m/s)Velocidad del viento (m/s)Velocidad promedioVelocidad promedio

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Los aerogeneradores se diseñan como turbinas de velocidad fija

Configuración eléctrica de aerogeneradores

g j

o variable que pueden utilizar generadores síncronos o

asíncronos.

C b l di ñ di t l ió l d• Con base en el diseño correspondiente, la conexión a la red

eléctrica del parque eólico puede realizarse directa o

i di úl i é d di i i dindirectamente, esta última a través de dispositivos de

electrónica de potencia.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Genéricamente se utilizan cuatro tipos de configuraciones conl í

Configuración eléctrica de aerogeneradores

sus respectivas tecnologías

Conexión con la red del parque eólicoGenerador Velocidad

Inducción Jaula de Ardilla

Inducción Rotor 

DevanadoSíncrono Fija Variable

Directamente conectado

Parcialmente conectado

 Indirectamente conectado

1

Tipo

2

3

4

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Aerogenerador Tipo 1Generador de inducción jaula de ardilla directamente conectado

Arrancador TransformadorSistema de control Arrancador TransformadorSistema de control

GI

Arrancador

Ramal colector de media tensiónMultiplicador

Jaula de ardilla

del ángulo

GI

Arrancador

Ramal colector de media tensiónMultiplicador

Jaula de ardilla

del ángulo

Banco de capacitores

Jaula de ardilla4 polos – 1800 RPM6 polos – 1200 RPM

Banco de capacitores

Jaula de ardilla4 polos – 1800 RPM6 polos – 1200 RPM

• El generador de inducción Jaula de ardilla siempre consumepotencia reactiva del sistema, por lo cual requiere decompensación reactiva.p

• La velocidad de la turbina es fija con base a la frecuencia deli tsistema.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Aerogenerador Tipo 2Aerogenerador Tipo 2Generador de inducción de rotor devanado directamente conectado

Rotor devanado4 polos, 1800 RPM

Rotor devanado4 polos, 1800 RPM

GI Ramal colector de media tensión

Multiplicador

Transformador

4 polos, 1800 RPM6 polos, 1200 RPM

Sistema de control del ángulo

GI Ramal colector de media tensión

Multiplicador

Transformador

4 polos, 1800 RPM6 polos, 1200 RPM

Sistema de control del ángulo

Arrancador

Banco de capacitores

Resistencia variable

Arrancador

Banco de capacitores

Resistencia variable

• Esta configuración dispone de una resistencia variable en elrotor.

• La resistencia variable se conecta al circuito del rotor a través deelectrónica de potencia, lo cual permite controlar la corriente enl t l ti t á id d ti lel rotor relativamente rápido, de manera que mantiene lapotencia constante durante ráfagas de viento.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Aerogenerador Tipo 3Aerogenerador Tipo 3Generador de inducción doblemente alimentado

TransformadorRotor devanado Pestatorf

TransformadorRotor devanado Pestatorf

GIMultiplicador Ramal colector de media tensión

fsist

GIMultiplicador Ramal colector de media tensión

fsist

Convertidores de frecuenciaback – to – back (30% P )

Pconvfsist

Protorfrotor

Convertidores de frecuenciaback – to – back (30% P )

Pconvfsist

Protorfrotor

• El voltaje en el estator se aplica desde el sistema eléctrico y elvoltaje en el rotor desde los convertidores.

back – to – back (30% Pnom)back – to – back (30% Pnom)

• En esta configuración se agrega un sistema de excitación defrecuencia variable (back – to ‐ back) en lugar de una resistenciafrecuencia variable (back – to ‐ back) en lugar de una resistenciaal circuito del rotor.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Aerogenerador Tipo 4Aerogenerador Tipo 4Convertidor pleno

T f dConvertidores de frecuencia T f dConvertidores de frecuencia

G Ramal colector de media tensiónMultiplicador

TransformadorConvertidores de frecuenciaback – to – back

G Ramal colector de media tensiónMultiplicador

TransformadorConvertidores de frecuenciaback – to – back

G fl ibilid d di ñ ió

Jaula de ardilla /Imánes permanentes

Convertidor lado máquina

Convertidor lado sistema

Jaula de ardilla /Imánes permanentes

Convertidor lado máquina

Convertidor lado sistema

• Gran flexibilidad en diseño y operación.

• El esquema de convertidores tiene como objetivo, a) actuarq j , )como almacenador ante fluctuaciones de potencia causadas porráfagas de viento, así como aquellas causadas por transitoriosprovenientes del sistema, y b) controlar la magnetización yprovenientes del sistema, y b) controlar la magnetización yevadir los problemas de frecuencia remanente con la redeléctrica.

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• Capacidades de control de voltaje por tipo de aerogenerador:

Control de Voltaje

Tipo de Aerogenerador

Control de voltaje

Observaciones

1

2No  Requieren de Capacitores 

FP sin carga 0.98 en adelanto (ind)                                        FP a plena carga 1.0

Modifica la corriente del rotor

4 Si Varía la Q en función de la P generadaModifica la componente reactiva de la corriente en el convertidor de lado sistema.                                          

Si3Modifica la corriente del rotor.                                              FP 0.9 en adelanto (ind) 0.95 en atrazo (cap). Algunos diseños pueden aportar Q cuando P=0.

Varía la Q en función de la P generada

Q gControl efectivo del FP.

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• Los tipo 1 y 2 proporcionan una aportación a la corriente del l d í b l

Comportamiento en Corto Circuito

corto circuito similar a los generadores síncronos, sin embargo lacorriente decae rápidamente en función de la reducción de flujoen la máquina .

• Los tipo 3 y 4, tienen un alto grado de controlabilidad, el cual seutiliza para proteger los controladores limitando la corriente deutiliza para proteger los controladores limitando la corriente decorto circuito.

• Los tipo3, presentan un cierto grado de complejidad, ya que lascondiciones bajo falla varían de manera discontinua si laresistencia limitadora (crowbar) es activada para proteger elcircuito del rotor.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Pueden representarse como fuente de voltaje en serie con unab d d ”d

Comportamiento en Corto Circuito – Tipo 1

reactancia subtransitoria de eje directo X”d.

• El tipo 1 puede contribuir a la corriente de corto circuito hastaEl tipo 1 puede contribuir a la corriente de corto circuito hastapor el valor de la corriente a rotor bloqueado, que comúnmentees del orden de 5 a 6 p.u.

X”d Vs

Terminales del aerogenerador

Transformador d id dde unidad

Circuito colector

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Si durante la falla, el control de la resistencia externa resulta enl d l d l

Comportamiento en Corto Circuito – Tipo 2

cortocircuitar el rotor del generador, el comportamiento essimilar al tipo 1.

• Por el otro lado, si el control resulta en la inserción de toda laresistencia, el equivalente de thevenin deberá incluir el valor dela resistencia en serie con la inductancia equivalente de lala resistencia en serie con la inductancia equivalente de laturbina.

X”d Vs X”d VsResistencia

del rotor

Terminales del aerogenerador

Transformador de unidad

Terminales del aerogenerador

Transformador de unidadde unidad

Circuito colector

Con resistencia del rotor cortocircuitada

Circuito colector

Con resistencia del rotor a su máximo valor

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Si durante la falla, el controlador del lado máquina se mantienel l á l d

Comportamiento en Corto Circuito – Tipo 3

activo, la corriente en el estator estará limitada entre 1.1 a2.5 p.u. del valor de corriente a plena carga.

• En aquellas ocasiones que se inserta el limitador de corriente“crowbar” al circuito del rotor, la aportación de corriente estaráentre 5 a 6 p uentre 5 a 6 p.u.

Is = 1.1 p.u. X”d Vs

Terminales del aerogenerador

Transformador de unidad

Terminales del aerogenerador

Transformador de unidad

Circuito colector

Crowbar inactivo

Circuito colector

Crowbar activo

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Comportamiento en Corto Circuito – Tipo 3

Falla

Activación del crowbar Liberación de  falla Desconexión de crowbar

Falla

Resistencia de crowbar 0.1 p.u.Resistencia de crowbar 0.2 p.u.Resistencia de crowbar 0.2 p.u.Resistencia de crowbar 0.5 p.u.Resistencia de crowbar 1.0 p.u.Resistencia de crowbar 5.0 p.u.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Las aportaciones de corriente está limitada por los convertidoresl d d l l

Comportamiento en Corto Circuito – Tipo 4

a valores de 1.1 p.u aprox. de la corriente a plena carga.

• El convertidor lado sistema solo contribuye a la corriente deEl convertidor lado sistema solo contribuye a la corriente desecuencia positiva.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Comportamiento en Corto Circuito – Tipo 4

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Modelado dinámicoTipo 1 Tipo 2

Modelo de

WT3E

VtermVreg bus

Modelo

Ip (p)

Tipo 3 Tipo 4

control del convertidor

Velocidad de la flecha

WT3G

Pgen, Qgen

Modelo Convertidor/ Generador

Pgen

Potencia Velocidad

Pgen, Qgen

Eq (Q)

WT3P

Modelo de Turbina

Modelo de Control de

ángulo

Angulo de palas

WT3T

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Para realizar la validación de modelos genéricos, es necesario:

Modelado dinámico

– Disponer del equivalente del parque eólico

– Datos de condiciones de prefallap

– Medición durante transitorios

Modelo dinámico especifico de los aerogeneadores validado– Modelo dinámico especifico de los aerogeneadores validado 

por el proveedor

– Ajuste de control de los aerogeneradores

– Representar las condiciones post falla.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Un parque eólico consiste en un cierto número ded d l d d

Topologías de parques eólicos

aerogeneradores conectados a un sistema colector de mediatensión, el cual se conecta al sistema de transmisión a través deun punto de interconexión.

• A nivel mundial, las capacidades comerciales actualmenteutilizadas en aerogeneradores van desde 1 hasta 4 MW conutilizadas en aerogeneradores van desde 1 hasta 4 MW, convoltaje en terminales de 600 V aprox.

• Se utilizan transformadores elevadores para conectar a cadaaerogenerador a la red de media tensión ( de 12 a 34.5 kV).

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Topologías de parques eólicos

Punto de Punto de Punto de interconexión

Punto de interconexión Subestación del

sistema colectorSubestación del sistema colector

Línea de transmisión de interconexión

Línea de transmisión de interconexión

AerogeneradoresAerogeneradores

Ramales colectoresRamales colectoresRamales colectores(aéreos o subterráneos)

Ramales colectores(aéreos o subterráneos)

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Topologías de parques eólicos

La Venta, Oaxaca

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Para la incorporación en estudios de flujos de potencia yb l d d d

Representación equivalente de parques eólicos

estabilidad transitoria, se recomienda:Efecto agregado del sistema colector, y debe representar una aproximaciónDe las pérdidas y caída de voltaje

Representan  la capacidadEfecto agregado de los t f d d d total de generación y la 

compensación reactiva de todos los aerogeneradores

transformadores de cada aerogenerador

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Variabilidad en la generación de energía

Características de parques eólicos

• Variabilidad en la generación de energía

• Predicción de capacidad de generación

• Capacidades operativas 

• Requerimientos generales en códigos de red

• Estabilidad• Estabilidad

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Por su naturaleza, los parques eólicos representan unaó bl

Variabilidad

generación variable.

• La variabilidad puede aplanarse si existe suficiente disponibilidadLa variabilidad puede aplanarse si existe suficiente disponibilidadde terreno para extender los parques eólicos.

D bid l i ió i l d í• Debido a la variación espacial entre aerogeneradores, así como,entre parques eólicos, la pérdida instantánea de toda la potenciadebido a la disminución de velocidad en el viento, es un eventopoco creíble.

• La pérdida sustantiva de potencia eólica debido a disturbios en laLa pérdida sustantiva de potencia eólica debido a disturbios en lared, puede prevenirse con el requerimiento de huecos detensión.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Variabilidad

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Variabilidad

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Variabilidad

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• El error de predicción del viento es mucho mayor que el error en

Predicción de capacidad de generación

p y q

la predicción de carga

• Para la realización de predicciones, se requieren:

– curvas semi‐paramétricas de los parques

– modelos dinámicos de predicción (dinámica de la potencia

del viento, variaciones diarias, etc)

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• El error en la predicción, disminuye cuando se involucrand á

Predicción de capacidad de generación

grandes áreas.

• Para un parque eólico, el error en la predicción de un día enPara un parque eólico, el error en la predicción de un día enadelanto se encuentra entre 10% y 20%.

P á d l d l 10%• Para un área de control puede ser menor al 10%.

• El nivel de certeza aumenta mientras el horizonte de predicciónpdisminuye.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Los aerogeneradores modernos se encuentran constantemented f b l d d l l

Capacidades operativas de parques eólicos

mejorando y ofrecen posibilidades para tolerar y manipularvariaciones de voltaje y frecuencia.

• A través de un sistema SCADA coordinado con un centro decontrol, los parques eólicos pueden considerarse comoelementos activos en el manejo de la potencia activa y reactivaelementos activos en el manejo de la potencia activa y reactivadel sistema.

• La potencia activa puede regularse para mantener unporcentaje, un valor límite o un valor fijo por debajo de lacapacidad disponible en ese momento.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Las rampas operativas de los parques eólicos pueden controlar elí d d d í d

Capacidades operativas de parques eólicos

índice de incremento de potencia activa, así como, una suavizadadesconexión.

Potencia del parqueÍndice de rampa 3 MW/min

Potencia del parqueÍndice de rampa 3 MW/min

W)

W)

Pote

ncia

(MW

Pote

ncia

(MW

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Capacidades operativas de parques eólicosSe desactiva control de

frecuencia y balanceSe desactiva control de

frecuencia y balance

Se activa control de frecuencia,bajo el concepto de reserva rodante

(Pgeneración < Pdisponible)

Se activa control de frecuencia,bajo el concepto de reserva rodante

(Pgeneración < Pdisponible)

S li it di d ióS li it di d ióSe solicita disparo de generaciónmanual (P=-20MW)

Se solicita disparo de generaciónmanual (P=-20MW)

Disparo de generación instantáneoDisparo de generación instantáneo S li it di lS li it di lReducción significativapor sobregeneración en Reducción significativapor sobregeneración en

Parque eólico de 160 MW (DFIG)

Disparo de generación instantáneopor instrucciones del Control automático de frecuencia

Disparo de generación instantáneopor instrucciones del Control automático de frecuencia

Se solicita disparo manualde generación

Se solicita disparo manualde generación

por sobregeneración en el sistema

por sobregeneración en el sistema

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Los controles de los aerogeneradores pueden utilizarse para regular t t l lt j l f t d t i l d fi id

Capacidades operativas de parques eólicos

tanto el voltaje como el factor de potencia a valores definidos.Voltaje en el puto de

interconexiónVoltaje en el puto de

interconexión

Velocidad del vientoVelocidad del viento

Voltaje en el parque eólico

Voltaje en el parque eólico

Potencia generadaPotencia generada

Velocidad del vientoVelocidad del viento

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Fault ride‐through capability : Habilidad de un aerogeneradoró d d é d

Requerimientos en códigos de red

para permanecer en operación durante y después de undisturbio.

• Inicialmente, el número de aerogeneradores conectados a lossistemas no era significativo, por lo cual, los primeros acuerdosconsistían en desconectarlos ante disturbiosconsistían en desconectarlos ante disturbios.

• Con el creciente índice de integración de parques eólicos a granescala, es necesaria su incorporación en los códigos de red, yaque el disparo de cientos de MW tiene un efecto directo en elsistema.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Requerimientos en códigos de redlta

 del 

ón (p

.u.)

el lado

 de a

or de cone

xió

Volta

je en 

trasform

ado

t

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Huecos de tensiónComportamiento de un parque eólicoante huecos de tensión de 150 ms 

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Se pueden incluir requerimientos para el control de potencia( l l d ó )

Requerimientos en códigos de red

reactiva (por ejemplo 0.95 en el punto de interconexión)

• De igual manera es necesario solicitar un sistema de adquisiciónDe igual manera es necesario solicitar un sistema de adquisiciónde datos compatible a la empresa suministradora.

R i i di i l d• Requerimientos adicionales pueden ser:– Control de voltaje– Control de frecuencia y potencia activay p

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Dependiendo de los requerimientos del código de red, los

Requerimientos en códigos de red

p q g ,

parques eólicos pueden utilizar dispositivos de control de voltaje

tales como CEV’s y/o capacitores.y/ p

E i li it d l b d l d• Es necesario solicitar modelos probados por los proveedores

para propósitos de simulación, que garanticen la compatibilidad

l i l d ili d l ñí i i dcon los simuladores utilizados por la compañía suministradora.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Los parques eólicos deben tener la capacidad de operar de

Requerimientos en códigos de red

p q p p

manera continua a velocidad nominal para un rango de

frecuencia definido por la compañía suministradora, porp p , p

ejemplo, de 57.5 Hz a 62 Hz.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• La generación eólica tiene un impacto sobre la confiabilidad y

Impacto en sistemas de potencia

g p y

eficiencia de los sistemas de potencia

Regulación y seguimiento de carga Regulación y seguimiento de carga

Eficiencia y asignación de unidades

Planificación de la generación

Eficiencia del uso del sistema de transmisión

Estabilidad del sistema.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Impacto en sistemas de potencia

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Desde segundos hasta 30 min.

Regulación y seguimiento de carga

• La variabilidad e incertidumbre de la energía eólica, impacta enla asignación y el uso de reservas en el sistema.la asignación y el uso de reservas en el sistema.

• Los errores e la predicción de energía eólica pueden combinarsel i d di ió icon cualquier otro error de predicción previamente

experimentado.

• Requerimientos adicionales en el balance de generación‐cargadependerán de la capacidad de la región para realizar dichobalance.balance.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Es necesario considerar variaciones de carga y el

Regulación y seguimiento de carga

g y

comportamiento típico de los parques eólicos.

• El costo dependerá del costo marginal asociado a la prestación

d i i d b l ió bi d lde servicios de balance generación‐carga o bien de las

estrategias utilizadas para lidiar con la variabilidad e

i id bincertidumbre.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Desde horas hasta días

Eficiencia y asignación de unidades

• El interés estriba en determinar la manera en que cambia laasignación de unidades ante variaciones y predicciones de errorasignación de unidades ante variaciones y predicciones de erroren la generación eólica.

E i l d ll é d áli i l• Es importante el desarrollar métodos y análisis en lasherramientas de planificación a corto plazo, que incorporen laincertidumbre de la energía eólica, así como las flexibilidadesexistentes en el sistema.

• Como resultado de ello se dispondrá de un impacto técnico y susComo resultado de ello se dispondrá de un impacto técnico y suscostos asociados.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Escala de tiempo: Años

Planificación de la generación

• La estimación de capacidad de generación adicional considera lacarga del sistema y el programa de mantenimiento de unidadescarga del sistema y el programa de mantenimiento de unidadesexistentes.

El i i ú ili d i l• El criterio comúnmente utilizado incluye expectativa de pérdida de carga probabilidad de pérdida de cargap p g expectativa de pérdida de generación

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• El problema estriba en determinar la adecuada asignación de

Planificación de la generación

p g

capacidad agregada de energía eólica en el escenario de máxima

carga.g

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• Escala de tiempo: desde horas hasta años

Eficiencia del uso del sistema de transmisión

• El impacto depende de la ubicación relativa a los centros decarga, y la correlación entre producción de energía eólica ycarga, y la correlación entre producción de energía eólica yconsumo de energía en centros de carga.

L í óli d bi l di ió d l fl j d• La energía eólica puede cambiar la dirección de los flujos depotencia, reducir o incrementar pérdidas eléctricas, o en su casogenerar casos de cuellos de botella.

• Puede utilizarse la información en tiempo real (temperatura,cargas), FACTS y el control de potencia en parques eólicos.cargas), FACTS y el control de potencia en parques eólicos.

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• Pueden requerirse refuerzos al sistema de transmisión.

Eficiencia del uso del sistema de transmisión

q

• Una vez determinados los refuerzos necesarios es necesario• Una vez determinados los refuerzos necesarios, es necesario 

realizar diversos análisis en estado estable y transitorio para 

iti l t bilid d d l i tcriticar la estabilidad del sistema.

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• Escala de tiempo: segundos a minutos

Estabilidad del sistema

• Los distintos tipos de aerogeneradores, poseen distintascaracterísticas de control y consecuentemente diferentescaracterísticas de control y consecuentemente diferentesposibilidades de proporcionar un soporte al sistema bajocondiciones normales o ante disturbios.

• Se requiere definir estrategias de operación y control similares alas centrales de generación convencionales, dependiendo delporcentaje de integración de energía eólica, así como, de larobustez del sistema.

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• Es recomendable el realizar estudios de estabilidad con las

Estabilidad del sistema

distintas tecnologías para probar y desarrollar estrategias de

control específicas, así como, determinar la incorporación dep , , p

nuevos dispositivos al sistema.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• La capacidad de parques eólicos se incrementarán con el tiempo.

En un futuro próximo

• La conexión de parques eólicos se realizará en niveles de tensiónmayores.mayores.

• Se incrementará el uso de convertidores de potencia.

• Se requerirá de nuevas tecnologías que permitan la participaciónde parques eólicos en servicios complementarios.p q p

• Se vislumbra la incorporación de parques eólicos fuera de tierra.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• La integración de la energía eólica como fuente de generación deí lé f l l

Conclusiones

energía eléctrica manifiesta un incremento exponencial a nivelmundial.

• Es indispensable complementar los estudios convencionales conmetodologías basadas en estadística para determinar lasestrategias operativas y de planificación necesariasestrategias operativas y de planificación necesarias.

• Es indispensable el contar con los modelos aprobados por losproveedores y garantizar la compatibilidad con los programas desimulación de las empresas suministradoras.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

• Es necesario involucrar a las distintas áreas de la CFE para hacerf ú

Conclusiones

un frente común ante estos nuevos retos.

• Es muy recomendable el formar grupos de trabajo destinados aEs muy recomendable el formar grupos de trabajo destinados aal seguimiento sobre prácticas internacionales y que en conjuntocon las áreas de investigación se desarrollen criterios aplicables anuestro sistemanuestro sistema.

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UNIDAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZADA

Gracias