Compensación de tensiones mediante generación distribuida en pequeñas redes

Diego Rodríguez, Patricia (2018). Compensación de tensiones mediante generación distribuida en pequeñas redes. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM), Madrid.

Descripción

Título: Compensación de tensiones mediante generación distribuida en pequeñas redes
Autor/es:
  • Diego Rodríguez, Patricia
Director/es:
  • Fernández Beites, Luis
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Febrero 2018
Materias:
Palabras Clave Informales: generación distribuida, límites de tensión.
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El estudio y diseño de redes eléctricas con generación distribuida tiene actualmente un creciente interés gracias a las ventajas que este tipo de generación ofrece. Su principal fin reside en el uso de diversas fuentes de micro-generación, integradas principalmente por fuentes renovables, y las centrales convencionales, todas ellas instaladas cerca de los puntos de consumo, creando una red con un control descentralizado y una dependencia menor, incluso nula, de la red eléctrica. Las ventajas de este tipo de generación abarcan desde la reducción de pérdidas en las líneas de transporte de energía gracias a la cercanía a los puntos de consumo, un aumento de la fiabilidad del sistema debido a la coexistencia de varias fuentes que permiten que un fallo no produzca la decadencia de toda la red, trabajar con potencias reducidas, menores a los 10 kW de potencia instalada; hasta la integración plena de energías renovables en el sistema. Sin embargo, algunas de las ventajas mencionadas pueden suponer una problemática para ciertos estados de la red. En zonas rurales, donde la potencia instalada puede ser superior a la demanda, se pueden producir desequilibrios, así como un control descentralizado que complica la operación del sistema en su conjunto afectando tanto a distribuidores como a comercializadores. La generación distribuida se integra en las denominadas redes inteligentes. Algunos de los aspectos de la red actual han de evolucionar para satisfacer las necesidades de los consumidores, abarcando desde la antigüedad de las infraestructuras hasta motivos económicos. Por otro lado, las necesidades de integrar las nuevas energías renovables, así como el coche eléctrico, dan lugar a una serie de nuevos planteamientos para esta red. Surge así el concepto de red inteligente (“Smart Grid”), la cual se basa en una monitorización inteligente, técnicas de control, comunicaciones y tecnologías innovadoras con el fin de crear una red flexible, inteligente y segura, eficiente, abierta y sostenible. El objeto principal del presente trabajo se basa en el estudio de la incorporación de distintas fuentes de generación distribuida para el control de los límites de tensión y el intercambio de potencias con la red eléctrica que nos permita justificar la independencia del sistema. En un primer momento se propuso la adaptación de una red monofásica del software Simulink, entorno de Matlab, adaptando tanto el sistema como los controles a un modelo trifásico. El principal problema encontrado en las simulaciones recaía sobre los largos tiempos de simulación únicamente con una fuente de generación, lo cual no parecía ser viable a la adición de más fuentes. Además de ello, se encontraron problemas en las formas de onda y los valores de tensiones y corrientes en las cargas, lo que llevó a pensar que el ajuste de controladores del sistema precisaba ser más complejo para evitar los problemas de saturaciones en los arranques. Puesto que el objetivo del trabajo desde un primer momento era el estudio de la interacción de los elementos de la red con distintas fuentes, se propuso utilizar el software OpenDSS, así como una nueva red y plantear los casos previstos.En primer lugar, se ha tomado el caso de una red base que trabaja dentro de unos límites de tensión admisibles según lo permitido por el Reglamento, que alimenta una serie de cargas resistivas que representan el consumo de unas industrias repartidas por toda la red en distintos buses y alimentada únicamente por una central de cogeneración y la red eléctrica. A dicha red base se le añade un parque eólico de 2 MW en uno de los buses. La adición de este parque supone una caída de la tensión brusca al ser un generador de factor potencia unidad que únicamente trabaja dando potencia activa para el consumo las industrias por lo que se ha de realizar un control para el reajuste de los límites de tensión. Los métodos de control de tensión propuestos se han basado en la adición de condensadores en paralelo y en el uso de paneles fotovoltaicos conectados a los buses cercanos a los puntos de consumo, con un factor de potencia negativo que permitiesen reducir la reactiva que circula por el sistema y aportar la activa necesaria para el consumo, lo que supone un aumento de la tensión en los buses. En ambos casos se puede suponer un control satisfactorio pues la tensión en los distintos buses toma rangos admisibles, si bien es cierto la adición de paneles supone una mayor independencia de la red ya que son fuentes de generación y la reducción de pérdidas en el sistema por el carácter resistivo-inductivo de las líneas. Finalmente se ha considerado el caso de la desconexión del parque eólico, lo cual produce un aumento de la tensión bruscamente en el sistema. Dicha situación lleva al planteamiento de añadir reactancias en paralelo para reajustar la tensión máxima y disminuirla en el conjunto, lo cual tras un estudio se ha considerado poco adecuado pues la circulación de potencia reactiva en el sistema es elevada, y se necesita consumir de la red provocando un factor de potencia pequeño, por debajo de los límites que puede suponer daños en las líneas por efecto de la sobrecarga, y alteraciones en la calidad del suministro, así como peajes adicionales a pagar por dicha situación. Así pues, se propone como línea futura el estudio de un control inteligente para adaptar el factor de potencia de los paneles fotovoltaicos al valor óptimo si se producen desconexiones de otras fuentes de generación para no sobrepasar los límites tanto de reactiva como de tensión. Tras los resultados obtenidos, se concluye que las distintas situaciones de la red planteada necesitan de la participación de la red para satisfacer la demanda de las cargas, acercando el modelo al de una red con generación distribuida. Así mismo, cabe destacar que los controles de tensión realizados no permiten siempre adecuar la tensión en los límites admisibles siendo preciso un control inteligente para algunas situaciones estudiadas. Se comprueba pues, que la situación óptima para esta red es aquella que incluye los paneles como nuevas fuentes de generación que permiten además un control de la tensión.

Más información

ID de Registro: 49691
Identificador DC: http://oa.upm.es/49691/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:49691
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 12 Mar 2018 08:20
Ultima Modificación: 12 Mar 2018 08:20
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