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 Coordinación de prot...
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Almacenamiento de Energía
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Almacenamiento de Energía
 Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la
frecuencia para sistemas de almacenamie...
Almacenamiento de Energía
 Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento
en redes inteligentes
 El origen de lo...
Almacenamiento de Energía
 Modelado dinámico no lineal y simulación en aplicaciones
tanto de transporte como estacionaria...
Almacenamiento de Energía
 Sistemas híbridos de energía para vehículos eléctricos
 Decisión de los sistemas de almacenam...
Almacenamiento de Energía
 Interacción vehículo-red: carga y descarga de la batería del
vehículo para su uso como almacen...
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Redes flexibles:el reto de la Universidad

  1. 1. Redes Flexibles: El reto en la Universidad Guillermo Robles Muñoz Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad Carlos III de Madrid Noviembre 2010
  2. 2. Idiosincrasia del mundo académico 2 Clientes Operador del Sistema Compañías Eléctricas Consultorías Fabricantes Resultados Proyectos Industriales Tesis Doctorales Publicaciones Patentes Cooperación Institutos de Investigación Proyectos Europeos Grupos Internacionales Grupos de Investigación
  3. 3. Líneas de investigación  Grupo 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 3
  4. 4. Control de Sistemas de Potencia  Grupo 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) 4
  5. 5. Control de Sistemas de Potencia  Grupo 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 5
  6. 6. Control de Sistemas de Potencia  Grupo 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 6
  7. 7. Control de Sistemas de Potencia – RI  Grupo 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 7
  8. 8. Control de Sistemas de Potencia – RI  Grupo 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 8
  9. 9. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica  Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)  Integración de las energías renovables en la red eléctrica  Calidad de suministro eléctrico 9
  10. 10. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica  Grupo 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 10
  11. 11. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica  Grupo 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 11
  12. 12. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica  Grupo 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 12
  13. 13. 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 13
  14. 14. 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 14 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Horas valornormalizado(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 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Irradiación prevista Produccióneléctrica
  15. 15. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica – RI  Grupo de Redes y Sistemas de Energía Eléctrica (REDES)  Análisis probabilístico de los sistemas de potencia 15
  16. 16. Redes y Sistemas de Energía Eléctrica  Grupo 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 16
  17. 17. 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 17
  18. 18. 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 18 0 1 2 3 4 5 6 7 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 PD , X=0.1pu, E =1.0pu, cos=1.0 Vvoltage Q WT = 0 0.95 pu QWT = 1.5
  19. 19. 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 19 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 Tensión(p.u.) Nodos de la red
  20. 20. Almacenamiento de Energía  Grupo 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 20
  21. 21. Almacenamiento de Energía  Procedimientos de ensayo en el dominio del tiempo y la frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas de combustible 21 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.
  22. 22. Almacenamiento de Energía  Estudio 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. 22
  23. 23. Almacenamiento de Energía  Modelado dinámico no lineal y simulación en aplicaciones tanto de transporte como estacionarias 23 Supercapacitor impedance for 150 A
  24. 24. Almacenamiento de Energía  Sistemas 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. 24
  25. 25. Almacenamiento de Energía  Interacción 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 25
  26. 26. Instrumentación Eléctrica  Instrumentación 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 26
  27. 27. Redes Flexibles: El reto en la Universidad Guillermo Robles Muñoz Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad Carlos III de Madrid Noviembre 2010

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