Docstoc

Proyecto Fin de Carrera SISTEMA DE CONTROL DE BAJO COSTE

Document Sample
Proyecto Fin de Carrera SISTEMA DE CONTROL DE BAJO COSTE Powered By Docstoc
					       Proyecto Fin de Carrera

  OPTIMIZACIÓN DE UN BANCO DE
CONDENSADORES Y REACTANCIAS EN
  LA SUBESTACIÓN DE UN PARQUE
             EÓLICO
        Autor: Raul Vicastillo Golvano
        Director: Joaquín Mur Amada
      Ponente: Miguel Samplón Chalmeta
    OBJETO Y ALCANCE

Diseño de un sistema
de control de la energía
reactiva, que nos
permita obtener una
retribución económica,
optimizando los bancos
de condensadores y
reactancias.
     SISTEMAS DE
COMPENSACIÓN DE ENERGÍA
       REACTIVA
Debido a los efectos nocivos de los desfases V-I en sistemas
de corriente alterna, como perdidas o infraestructuras:
• Dispositivos estáticos de compensación fija
   Asociación de un banco de condensadores de compensación
   Compensación de aplicaciones de carga constante

• Dispositivos estáticos de compensación escalonada
   Baterías individuales se conectan y desconectan automáticamente
   Regulación discreta, factor de potencia no permanece constante
   Se fabrican con carácter exclusivo para una aplicación concreta
     SISTEMAS DE
COMPENSACIÓN DE ENERGÍA
       REACTIVA
• Dispositivos estáticos de compensación continua
   Baterías individuales combinados con convertidores electrónicos
   Suministro de potencia necesaria para mantener fijo el FP
   Inconveniente las no linealidades del sistema
   Filtros de armónicos, encarecen todavía más su valor

• Dispositivos convertidores de compensación
   Convertidores de potencia proporcionan toda la corriente reactiva
   VSI´s, convertidores AC-DC o AC-AC
    LOCALIZACIÓN DE LOS
    COMPENSADORES DE
   POTENCIA REACTIVA EN
     PARQUES EÓLICOS
La compensación de una instalación eólica puede
presentarse en:

   • Subestación

   • Aerogeneradores

   • Mixta
OPCIONES DE TARIFICACIÓN
      EN ESPAÑA
     Remuneración según R.D.2818/1998

• El factor de potencia se computaba mensualmente


• La máxima bonificación era del 4% sobre la potencia
facturada, para FP>0.99


• Se podría ajustar manualmente los últimos días del
mes, por lo que no requería ningún tipo de inversión en
el parque
OPCIONES DE TARIFICACIÓN
      EN ESPAÑA
Remuneración según                                        Retribución (%)
                                          Factor de
  R.D.436/2004                            Potencia      Pico Llano Valle
                                          FP<0.95       -4     -4     8
 • Máxima bonificación     Inductivo    0.95 ≤FP<0.96   -3      0     6
 de hasta un 8% de la                   0.96 ≤FP<0.97   -2     0      4
 potencia facturada                     0.97 ≤FP<0.98   -1     0      2
 •El factor de potencia                 0.98 ≤FP<1.00    0     2      0
 se computaba cada 15                       1.00         0     4      0
 minutos                                0.98 ≤FP<1.00    0     2      0
                           Capacitivo
                                        0.97 ≤FP<0.98    2     0     -1
 • El sistema debe tener
                                        0.96 ≤FP<0.97    4     0     -2
 en cuentas periodos
                                        0.95 ≤FP<0.96    6     0     -3
 pico, valle o llano
                                          FP<0.95        8     -4    -4
OPCIONES DE TARIFICACIÓN
      EN ESPAÑA
       Remuneración según R.D.436/2004

• La clasificación de horas pico, valle o llano en
Aragón
        INVIERNO                      VERANO
  Punta     Llano    Valle    Punta     Llano      Valle
  18-22      8-18     0-8      9-13       8-9       0-8
            22-24                       13-24
 •17% en periodos pico
 •33% en periodos valle
                          }       Bonificación máxima 8%

 •50% en periodos llano           Bonificación máxima 4%
OPCIONES DE TARIFICACIÓN
      EN ESPAÑA
      Remuneración según R.D.661/2007


• El factor de potencia se computa cada periodo horario


• Porcentaje de bonificación se mantiene de la tabla del
R.D.436/2004, así como la clasificación de periodos
pico, valle o llano
       DESCRIPCIÓN DE LA
          REGULACIÓN
Estimar la capacidad de los           Dimensionar el sistema de
bancos de condensadores y          compensación, pasos y tamaño de
  bobinas para un parque              condensadores y bobinas



                                     Simular la regulación en un
                                           periodo largo



                                   Obtener como figuras de merito,
                                      la remuneración anual, las
                                    conmutaciones anuales, VAN,
                                   TIR y el tiempo de retorno de la
                                               inversión


                              Si                                      No
Dimensionamiento óptimo                         OK
        DESCRIPCIÓN DE LA
           REGULACIÓN
         Consigna de la regulación horaria
• Buscaremos tener el factor de
potencia óptimo para cada tipo
de periodo

FPoptimo=cos optimo

optimo=Arc cos(FPoptimo)
Qoptimo= P* tan   optimo
          DESCRIPCIÓN DE LA
             REGULACIÓN
      Características especiales del sistema de
                     bonificación
• La bonificación del control se percibe al final de la hora
•Los actuadores son discretos
•Las bobinas y los condensadores tienen un tiempo medio
de funcionamiento antes de fallar
•La potencia reactiva es proporcional al número de
elementos conectados y al tiempo que están conectados
•El factor de potencia horario depende de la energía activa
generada en la hora
•La consigna , el factor de potencia varía de una hora a otra
    OBTENCIÓN DE LA
  BONIFICACIÓN HORARIA
• Calculamos el factor de potencia horario




• Obtenemos, a partir de la tabla, el porcentaje de bonificación
obtenido
•Aplicamos el porcentaje al valor de la energía durante dicha
hora
DISEÑO DE LA REGULACIÓN
1. Predecir las energías horarias


2. Comprobamos si el factor de potencias se encuentra
   dentro de la banda admisible


3. En caso negativo, comprobamos si conmutando un
   elemento durante el resto de la hora entro en la banda
   admisible


4. Actuamos de forma consecuente
DISEÑO DE LA REGULACIÓN
•   Compararemos una predicción de la potencia reactiva
    durante cada hora, con la que sería la potencia reactiva
    optima durante dicha hora.
•   Así calcularemos la predicción:




•   t1 y t2 corresponden a la fracción transcurrida y restante
DISEÑO DE LA REGULACIÓN
•   Dividiremos la regulación en
    3, correspondiente a los
    diferentes valores de
    Qoptimo, según estemos en
    periodo pico, valle o llano

•   Calcularemos el error entre Qoptimo y la predicción
•   No somos penalizados siempre y cuando estemos por
    encima del Qoptimo en los periodos valle, o por debajo
    en los periodos pico.
•   En los periodos llano nos interesa estar lo mas cercano
    a una potencia reactiva horaria igual a 0.
DISEÑO DE LA REGULACIÓN
PERIODOS VALLE
•   Si estamos por debajo del nivel mínimo       C↓ ó L↑
•   Si superamos en más de un escalón el nivel      L↓ ó C↑

PERIODOS PICO
•   Si estamos por encima del nivel máximo       L↓ ó C↑
•   Si superamos en mas de un escalón el nivel      C↓ ó L↑
PERIODOS LLANO
•   Si estamos por debajo del cero     C↓ ó L↑
•   Si superamos en más de un escalón el cero       L↓ ó C↑
DISEÑO DE LA REGULACIÓN
•                       Nos encontramos con un problema cuando trabajamos a
                        baja potencia.
•                       Lo solucionaremos haciendo que la banda de histéresis
                        sea inversamente proporcional a la potencia activa.



•                       Resultados genéricos con condensadores e inductancias
                                  CONDENSADORES                                                  6
                                                                                                             BOBINAS
                              4
                                                                                                 4
    condensadores Q optim o




                                                                        inductancias Q optim o
                              2
                                                                                                 2


                              0
                                                                                                 0


                              2
                                                                                                 2


                              4                                                                  4

                                  0   1   2   3         4   5   6   7                                0   1    2   3         4   5   6   7
                                                  Dia                                                                 Dia
OPTIMIZACIÓN DE LOS BANCOS
 1. Realizar una tabla de con el numero y los tamaños de los
    bancos y deducir cuales son los casos mas razonables a
    priori.
 2. De estos casos mas razonables, calcularemos una serie
    de parámetros que nos indicaran cual es el caso mas
    adecuado.
       Bonificación adicional
       Conmutaciones anuales
       VAN
       TIR
       Tiempo de retorno de la inversión

 3. Seleccionaremos el dimensionamiento óptimo
             MEJORAS EN LA
             PROGRAMACIÓN
•   Regulación vectorial       Regulación secuencial
•   Interpolación del registro de datos
•   Posibilidad de predicción por persistencia o por tendencia




•   Visualización en tablas de los cálculos economicos
     ESTUDIO DEL PARQUE 1
•   Parque de 50 MW
•   Comenzamos fijando
    un valor lo de los
    bancos de
    condensadores
•   Deducimos el
    dimensionamiento
    óptimo de los bancos
    de inductancias
•   El dimensionamiento
    seleccionado será 1
    escalón de 0.2
     ESTUDIO DEL PARQUE 1
•   Determinamos el dimensionamiento de los condensadores




    VAN             Conmutaciones           TIR
•   El dimensionamiento óptimo para los bancos de
    condensadores será de 2 escalones de 0.3
     ESTUDIO DEL PARQUE 1
•   Coste inicial de la instalación 125000 €
•   Con el dimensionamiento óptimo, aplicaremos la
    regulación para el método de la persistencia y la tendencia




•   Los dos modelos son completamente validos
•   En este parque aplicaremos el método de predicción por
    tendencia
     ESTUDIO DEL PARQUE 2
•   Parque de 25 MW
•   El dimensionamiento óptimo de los bancos de
    inductancias será de 1 escalón de 0.3




    VAN            Conmutaciones            TIR
•   El dimensionamiento óptimo para los bancos de
    condensadores será de 2 escalones de 0.3
     ESTUDIO DEL PARQUE 2
•   Coste inicial de la instalación 133125 €
•   Con el dimensionamiento óptimo, aplicaremos la
    regulación para el método de la persistencia y la tendencia




•   Los dos modelos son completamente validos
•   En este parque aplicaremos el método de predicción por
    persistencia
     ESTUDIO DEL PARQUE 3
•   Parque de 50 MW
•   El dimensionamiento óptimo de los bancos de
    inductancias será de 1 escalón de 0.2




    VAN             Conmutaciones           TIR
•   El dimensionamiento óptimo para los bancos de
    condensadores será de 2 escalones de 0.3
     ESTUDIO DEL PARQUE 3
•   Coste inicial de la instalación 125000 €
•   Con el dimensionamiento óptimo, aplicaremos la
    regulación para el método de la persistencia y la tendencia




•   Los dos modelos son completamente validos
•   En este parque aplicaremos el método de predicción por
    tendencia
       Proyecto Fin de Carrera

  OPTIMIZACIÓN DE UN BANCO DE
CONDENSADORES Y REACTANCIAS EN
  LA SUBESTACIÓN DE UN PARQUE
             EÓLICO
        Autor: Raul Vicastillo Golvano
        Director: Joaquín Mur Amada
      Ponente: Miguel Samplón Chalmeta

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:8
posted:3/7/2013
language:Latin
pages:28