Redes flexibles:el reto de la Universidad
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RIGrupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)
Análisis probabilístico de los sistemas de potencia
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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
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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
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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
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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
.)
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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