Presentación de D. Sergio Hurtado Cuerva, Director Técnico de GPtech, en la jornada: “Almacenamiento de energía: ¿la clave de la transición energética?", celebrada en formato online el 24 de noviembre de 2020, en el marco del Ciclo CTA sobre el Nuevo Modelo Energético en Andalucía patrocinado por Iberdrola.

1. experience
knowledge
strategy Noviembre de 2020
Electrónica de potencia y control:
Pieza clave para la integración en la red de plantas de
generación híbridas
basadas en renovables y almacenamiento
Sergio Hurtado Cuerva. CTO

2. a GPTech Corporation

3. Visión de la compañía
La línea de negocio principal se enfoca en la Integración de Energías Renovables a gran Escala
Solución completa de
Estación Inversor para
grandes Plantas FV con
capacidades avanzada de
control y regulación de
potencia para el
cumplimiento de cualquier
requerimiento técnico
Producto de almacenamiento llave
en mano diseñado para resolver
todos las necesidades técnicas.
Ofrecemos una solución
personalizada pero plenamente
contrastada para aplicaciones de
redes de Generación, Trasmisión y
Distribución
Líderes en soluciones de STATCOMs para la mejora en el
comportamiento de plantas renovables y servicios complementarios.
La clave para alcanzar la mejor estabilidad de red y un rendimiento
superior
Basado en nuestra fuerte
experiencia como
integradores de sistemas
energéticos, añade una
nueva vision, uniendo
algoritmos de control
especializados sobre la
ultima tecnología de EP:
Power Plant Controllers.
Sistemas Híbridos en los que se
integra múltiples dispositivos AC o DC
de forma sencilla y eficaz.
Interactuar y controlar cualquier
fuente, con una producción
optimizada de energía renovable e
interacciones económicas con los
servicios de la red.

4. Massachusetts, US
La Paz, MX
Hawaii, US
Puerto Rico, US
New Orleans, US
Băilești, ROU
Katherine, AU
Korea, KOR
US-MA,SMART - 75MW / 105 MWh
US-HI, KEKAHA - 21MW 87 MWh
NEW ORLEANS – 1,5 MW / 0,5 MWh
US-HI, LAWAI - 28MW / 116 MWh
MX-LA PAZ , GAUSS - 10MW / 5,6 MWh
US-PR, ORIANA - 22MW / 4,2 MWh
US-LA, New Orleans- 1,5MW /
US-PR, SALINAS – 5,5MW / 1,26 MWh
*Committed US-HI: +100 MW/ 512 MWh
265 MW / 830MWh*
ECU, BALZAY - 0,25MW / 0,25MWh
BR, BUZIOS - 0,1MW / 0,2 MWh
*CL, ANDES - 116 MW / 640 MWh
116,25 MW/640,45MWh*
SP – 2 MW / 0,11 MWh
RU – 1 MW / 1 MWh
PT – 0,11 MW/ 0,16 MWh
3,11 MW/1,26 MWh
KOR - 0,75MW / 0,75MWh
AU - KATHERINE - 6MW / 3,5 MWh
6,5 MW/5,5 MWh
Andes, CL
x5
Proyectos realizados
ESS integrados en más de 20 plantas en todo el mundo que superan los 380MW / 1500
MWh de Almacenamiento.

5. Sistemas Híbridos con almacenamiento
Soluciones de Electrónica de Potencia
- Nuevas soluciones de EP.
Sistemas de control
- Nuevas funcionalidades de control
Electrónica de Potencia en Sistemas Híbridos

6. Sistemas Híbridos con almacenamiento
Un Sistema Híbrido integra diferentes tecnologías en un
Sistema de Generación único de mayores prestaciones.
El Almacenamiento es uno de los principales vectores de
Flexibilización de los sistemas eléctricos.
Una planta de generación Híbrida ofrece las siguientes
cualidades:
• Garantizará la producción prevista de la planta.
• Aumentará la capacidad de generación renovable.
• Posibilitará la venta de la energía generada a mejores
precios.
• Posibilitará la oferta de servicios auxiliares al Sistema
como respuesta al control de frecuencia o soporte al
arranque del sistema desde cero (Black Start).

7. Soluciones de EP a la hibridación de sistemas
H2O
O2H2
- +
La naturaleza eléctrica de los principales sistemas
de almacenamiento actuales es la CC.
DC
AC
DC
AC
DC
AC
Vdc = f(SOC) ϵ (500, 1500 ) V
Vdc = f(T) ϵ (500, 1500 ) V
Vdc = f(Q) ϵ (300, 500 ) V
La electrónica de potencia debe proporcionar:
1) Conversión AC a DC
2) Control de flujos de potencias entre elementos.
3) Acoplamiento de tensiones entre diferentes
dispositivos del sistema.
Hasta hace muy poco el acoplamiento entre los
distintos sistemas de generación, almacenamiento y
carga se ha realizado en AC.
Sigue siendo la mejor opción para plantas
independientes. Sin embargo, para plantas híbridas
aparece el acoplamiento DC como alternativa.
Vac1
Vac2
Vac3
Vac

8. Soluciones de EP a la hibridación de sistemas
H2O
O2H2
- +
DC
AC
La naturaleza eléctrica de los principales sistemas
de almacenamiento actuales es la CC.
DC
DC
DC
DC
Vdc = f(SOC) ϵ (500, 1500 ) V
Vdc = f(T) ϵ (500, 1500 ) V
Vdc = f(Q) ϵ (300, 500 ) V
Vdc > 1500 V
Las ventajas del acoplamiento en DC son:
1) Menor potencia total instalada.
2) Reducción en numero de transformadores y
conexiones en MV.
3) Mejor eficiencia de los convertidores, lo cual implica
mayor eficiencia en gestión interna de la energía.
4) Reducción o eliminación de perdidas por “clipping”.
Limitaciones del acoplamiento en DC:
1) Aislamiento galvánico.→ DAB
2) Limitación en tensión máxima. → M2C. SST

9. Soluciones de EP a la hibridación de sistemas
+
-
AMPS Technology
- 2800 MWac
- 3600 MWdc
BMS
DC
Device
1
DC
Device
2
DC
Device
3
DC
Device
4
MM
Head
Cabinet
GPTech’s
auxiliary
system
Customer’s
auxiliary
system
Service
port
Control
port
Power
Module
1
Power
Module
2
MM
MM
MM
MM
BMS
DC
Device
5
DC
Device
6
DC
Device
7
DC
Device
8
Power
Module
3
Power
Module
4
MM
MM
MM
DC
AC DC
DC
DC
DC
DC
DC
DC
DC
DC
DC
DC
DCDC
AC
Vi1 Vn1
Vi2 Vn2
...
N<12
1/NFY+
1/1FY+
...
N<12
1/NFY+
1/1FY+
AMPS. Estación de potencia Multi Puerto.
H2O
O2H2
- +

10. Nuevas Soluciones. DAB y convertidores DCDC distribuidos
La topología DAB (Dual Active Bridge) permite convertidores DC/DC con la capacidad de conectar múltiples fuentes DC en
paralelo, pero incluyendo aislamiento galvánico entre ellas mediante el uso de transformadores de muy alta frecuencia y
semiconductores de Carburo de Silicio
Las principales aplicaciones de la tecnología son:
Optimizador de campo Fotovoltaico. Mejora el seguimiento de PMP y las perdidas por Mismatching.
Convertidor de rack de batería. Permite la reducción de las Corrientes de cortocircuito ante fallos del Sistema y
aumenta la disponibilidad del mismo.
Aplicaciones de Trasformadores de Estado Solido (SST).
Integración en celdas en topologías M2C para Convertidores de Alta Tensión.
▪ Flujo de potencia Unidireccional
▪ Generación FV
▪ Electrolizador o Celda de combustible
▪ Flujo de potencia bidireccional
▪ Baterías.
▪ Electrolizadores +Celda de combustible
Soluciones de EP a la hibridación de sistemas
Power stack #1Power stack #2
Power stack #1Power stack #2

11. CONTROL SUPERVISION
LAYER 4 Grid / Utility Level
Controls the electrical Power Grid.
Provides control functions related to the complete electrical Grid:
- Automatic Generartion Control
- Automatic Voltage Regulation
Highest level of the hierarchy.
Supervisation of the Power Facilities, Transmission and Distribution lines, etc
Highest level of the hierarchy.
LAYER 3 Plant Level
Supervisation of all the components of the Facility.
Provides functions of data storage, analysis and visualization for all components of
the Facility.
Basic dispatch functions on different components:
- Change of Mode Of Operation
- Stop / Run
LAYER 2 Multi Station Level
Supervisation of collections of Advanced Multi-port Power Station, PV String
Inverters and Trackers.
Provides the status and measurements of aggegation of homogeneous or
heterogeneous devices and sensors.
Basic dispatch function such as:
- Change of Mode Of Operation
- Stop / Run
- Active and Reactive Power Setpoints
LAYER 1 Device Level
Supervisation of single type of resources in direct control with the resource.
Provides the status of the resource along with measurements:
- Operating mode
- State of Charge
- Active Power, Reactive Power, Voltage, etc
- Etc
Device And Sensors Level
Collections and Multi Station Level
Grid / Utility / IPP Portfolio Level
Plant Level
Controls the electrical characteristics at the Point Of Interconnection
Provides control functions related to the complete Facility:
- Active Power Curtailment
- Reactive Power Control
- Power Supply Capacity
- Etc
Controls the electrical characteristics at the virtual aggregation of the LV side of the
step-up transformer of every Advanced Multi-port Power Station
Provides control functions related to the complete multi station:
- Active Power Control
- Reactive Power Control
- SOC Management
- Etc
Controls the electrical characteristics of a single type of resource at the terminals of
the converter.
Provides control functions related to the resource and the converter:
- Voltage Maximum Power Point Tracking
- Active Power Control
- Reactive Power Control
- Voltage Control
- Cell balancing
- Etc
RESPONSEREQUEST
CONTROL
FLOW
EMS
Control de sistemas híbridos distribuidos
Estructuras avanzadas de control distribuido
Battery System Controller
Section Controllers
Advanced Multi-port Station
Controller
Battery System Controller
DC/DC Modules
DC/AC Modules
Local Area Network
Advanced Multi-port Power Station
Digital Signal Processor
DC/DC Modules; DC/AC ModulesModules And Sections Controllers
Lawai Network Backbone
Multimode Fiber Optic Ring
Service &
Maintenance
Embedded PC
Facility
Independent Power Producer
Local Area Network
Power Plant Controller
Internet
Firewall &
Router
Facility & Switchyard
Fiber Optic Links
Controller Area Network
Advanced Multi-port Power
Station
SCADA Utility
Power Plant Controller
through RTU
Layer 4, Utility / Grid Level
Layer 3, Facility Level
Layer 2, Station Level
Layer 1, Device & Sensor Level
Layers legends:
Human Machine Interface
Power Plant Controller
Data Acquisition Module
Advanced Multi-port Station
Controller
Fast Power Analyzer
Point Of Interconnection
Electrical Characteristics
Switchyard
UtilityEnergy Management
Monitoring Module
Fast Power Analyzer
Power Plant Controller
Advanced Multi-port
Station Controllers
Power Plant Controller
Central Processor
Fast Power Analyzer
Advanced Multi-port
Station Controllers
Dynamic
System
Monitor
TESLA4000
Real Time Automation Controller
Power Plant Controller, Relays
IPP Remote SCADA
IPP Local SCADA
Remote Terminal Unit
Power Plant Controller
Relays
IPP Local SCADA
Server & Workstation
Data Acquisition
Modules
Local Area Network
SCADA Control Center
GPTech Remote Access
PPC, EMS-MM, etc
PV String Inverters
Controllers
Trackers
Controllers
Meteo
Stations

12. • Las plantas híbridas, pueden tener la capacidad de funcionar desconectadas de
la red eléctrica, funcionando en redes aisladas de forma permanente o en caso
de emergencia.
• Un inversor funcionando como fuente de tensión debe de tener la capacidad
de funcionar en paralelo con la red o con otras fuentes de tensión, ya sean
basadas en electrónica de potencia o generadores síncronos convencionales.
• Por tanto los inversores de conexión a red de plantas híbridas deben de operar
de una forma similar a la que lo hace un generador síncrono conectado a red.
Eso implica:
• Generación de forma de onda de tensión de frecuencia dependiente de la potencia
demandada instantáneamente.
• Generación de forma de onda de tensión de amplitud dependiente de la potencia
reactiva demandada instantáneamente.
• Capacidad de sincronización y conexión con otras fuentes de tension (red u otros
generadores síncronos locales)
f = fref-M*Pfref
f
P
fref’
-Pnom Pnom
v = vref-N*Qvref
v
Q
vref’
-Qnom Qnom
Control de sistemas híbridos distribuidos
Nuevas Funcionalidades. Generacíon de red y modo generador síncrono.

13. • E-broker es un algoritmo patentado de Gestión de Energía enfocado en la
optimización de sistemas con almacenamiento. El algoritmo optimiza la gestión de
cualquier almacenamiento de energía de modo continua, basado en técnicas de
“Machine Learning”.
• El producto final se compone de los siguientes bloques
• Una herramienta de entrenamiento inicial del algoritmo para aplicaciones
predefinidas o específicas.
• Una plataforma de control local que ejecutará el algoritmo ya entrenado sobre
la planta de generación. Esta plataforma tomará decisiones basadas en las
previsiones y medidas instantáneas de temperatura, irradiación solar, energía
demandada actual e histórica, estado del sistema eléctrico, precios de la
energía, etc…
• Una plataforma de supervisión y control funcionando en la nube. Esta
plataforma recogerá las decisiones de los controles locales y evaluara sus
decisiones, evolucionando y mejorando las capacidades del algoritmo mediante
un proceso de refuerzo del aprendizaje.
Control de sistemas híbridos distribuidos
Nuevas Funcionalidades. E-Broker Sistema de Gestión de Energía.
CONTROL
LAYER 4 Grid / Utility Level
Controls the electrical Power Grid.
Provides control functions related to the complete electrical Grid:
- Automatic Generartion Control
- Automatic Voltage Regulation
Highest level of the hierarchy.
Supervisation of the P
Highest level of the h
LAYER 3 Plant Level
Supervisation of all th
Provides functions of
the Facility.
Basic dispatch functio
- Change of Mode Of
- Stop / Run
LAYER 2 Multi Station Level
Supervisation of colle
Inverters and Tracker
Provides the status a
heterogeneous devic
Basic dispatch functio
- Change of Mode Of
- Stop / Run
- Active and Reactive
LAYER 1 Device Level
Supervisation of singl
Provides the status o
- Operating mode
- State of Charge
- Active Power, Reac
- Etc
Device And Sensors L
Collections and Mult
Grid / Utility / IPP Po
Plant Level
Controls the electrical characteristics at the Point Of Interconnection
Provides control functions related to the complete Facility:
- Active Power Curtailment
- Reactive Power Control
- Power Supply Capacity
- Etc
Controls the electrical characteristics at the virtual aggregation of the LV side of the
step-up transformer of every Advanced Multi-port Power Station
Provides control functions related to the complete multi station:
- Active Power Control
- Reactive Power Control
- SOC Management
- Etc
Controls the electrical characteristics of a single type of resource at the terminals of
the converter.
Provides control functions related to the resource and the converter:
- Voltage Maximum Power Point Tracking
- Active Power Control
- Reactive Power Control
- Voltage Control
- Cell balancing
- Etc
RESPONSEREQUEST
CONTROL
FLOW
EMS
E-BrokerAlgorithm

14. Conclusiones
Las capacidades imprescindibles para la optimización de las plantas híbridas son
1. Acoplamiento en continua.
• Mejor rendimiento y producción.
• Menor coste
2. Funcionamiento en modo fuente de tensión
• Mayor funcionalidad para mayor número de aplicación.
3. Algoritmos avanzados de optimización en la gestión del almacenamiento
• Mejor recuperación de la inversión.
• Mayor soporte al sistema eléctrico.

15. Avda. de Camas 28-26, PIBO
41110 Bollullos de la Mitación, SEVILLE
SPAIN
eks
501 W Broadway,
San Diego, CA 92101,
United States
eksenergy.com