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14
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
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valornormalizado(0,1)
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16
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protecciones
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 Diseño de protecciones para la detección de funcionamiento en isla
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17
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
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0.9
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PD
, X=0.1pu, E =1.0pu, cos=1.0
Vvoltage
Q
WT
= 0
0.95 pu
QWT
= 1.5
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
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 Amortiguar las oscilaciones de potencia
19
0.95
0.96
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113
120
127
134
Tensión(p.u.)
Nodos de la red
Almacenamiento de Energía
 Grupo de Sistemas de Almacenamiento de Energía (LEESS)
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frecuencia para sistemas de almacenamiento de energía y pilas
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estacionarias
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20
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 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
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procedimientos de
ensayo, para por
ejemplo espectroscopía
a elevada corriente.
Almacenamiento de Energía
 Estudio de la adaptación de sistemas de almacenamiento
en redes inteligentes
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electroquímico, pero debe adaptarse al eléctrico para su uso
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22
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23
Supercapacitor impedance for 150 A
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 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,
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 Optimización en tiempo real.
24
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sistemas de transporte también conectados a la red
eléctrica: tracción eléctrica
25
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
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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
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mecanismos de degradación
26
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  • 1. Redes Flexibles: El reto en la Universidad Guillermo Robles Muñoz Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad Carlos III de Madrid Noviembre 2010
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Almacenamiento de Energía  Modelado dinámico no lineal y simulación en aplicaciones tanto de transporte como estacionarias 23 Supercapacitor impedance for 150 A
  • 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. 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. 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. Redes Flexibles: El reto en la Universidad Guillermo Robles Muñoz Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad Carlos III de Madrid Noviembre 2010