ES2568499T3 - Procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica - Google Patents

Procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica o de un parque eólico, compuesto de varias plantas de energía eólica, estando conectado el parque eólico a una red de suministro eléctrico, a la que se alimenta la potencia eléctrica producida por el parque eólico, disponiendo el parque eólico y/o al menos una de las plantas de energía eólica del parque eólico de una entrada de control que permite ajustar la potencia eléctrica del parque eólico o de una o varias plantas de energía eólica individuales en un intervalo de 0 a 100% de la respectiva potencia que se va a poner a disposición, estando previsto un dispositivo de procesamiento de datos que está conectado a la entrada de control y mediante el que se ajusta el valor de ajuste en el intervalo de 0 a 100%, en dependencia de la magnitud de la potencia que pone a disposición todo el parque eólico en su salida para alimentar a la red eléctrica, pudiendo ajustar el operador (EVU) de la red de suministro eléctrico, a la que está conectado el parque eólico, la potencia suministrada por el parque eólico mediante la entrada de control, estando previsto un contador de corriente virtual que detecta la cantidad de energía que debido a la participación de la empresa de suministro eléctrico (EVU) en la regulación y, por tanto, en la limitación de la potencia del parque eólico o de la planta de energía eólica no es tomada por la red de suministro eléctrico, determinando el contador de corriente virtual a partir de la velocidad del viento la potencia de la planta de energía eólica o del parque eólico que se va a poner a disposición debido al viento y determinando una diferencia de potencia a partir de la potencia, que se va a poner a disposición, y a partir de la potencia suministrada debido a la participación de la empresa de suministro eléctrico (EVU) en la regulación y calculando mediante una integración de la diferencia de potencia la cantidad de energía que no se alimenta a la red.

Description

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eólico con, por ejemplo, 10 a 20 instalaciones.
Otro aspecto de la regulación del parque eólico, según la invención, es la puesta a disposición de la potencia de reserva con un nivel porcentual, por ejemplo, 10% de la potencia actual disponible del parque eólico, o con una 5 magnitud fija, por ejemplo, 500 kW a 1 MW o más por parque eólico. Esta potencia de reserva no se ha de confundir con una potencia del parque que supere la potencia de conexión de la red del parque eólico. En el caso de la potencia de reserva se trata principalmente de una reserva de potencia (ésta incluye tanto la potencia activa como la potencia reactiva) que no se supera en el intervalo de la potencia de conexión de la red. Esta potencia de reserva puede ser fijada por el operador de la red pública de suministro eléctrico. Es decir, si hay suficiente viento para 10 alimentar la potencia de conexión de la red del parque eólico a la red, la empresa de suministro eléctrico puede garantizar, sobre la base de la actuación de control, descrita antes, en el parque eólico, que esta potencia, teóricamente posible, no se alimente en su totalidad y que una parte de esta potencia se mantenga disponible como potencia de reserva. Un aspecto particular de esta potencia de reserva es que en caso de un fallo inesperado de la potencia de la central eléctrica (en otras zonas de alimentación de la red), la red se puede estabilizar al solicitarse la
15 potencia de reserva correspondiente.
Por consiguiente, en el caso del control central del parque eólico mencionado antes, la potencia alimentada es menor en condiciones normales que la potencia, que va a poner a disposición el parque eólico (potencia máxima disponible), en dependencia de la respectiva demanda de potencia en la red.
20 Para poder realizar este control de potencia descrito arriba, el operador de la red necesita también los datos descritos arriba, tales como la velocidad del viento, el estado de la instalación del parque eólico (el número de instalaciones en funcionamiento, fuera de funcionamiento o dañadas) y preferentemente también el suministro máximo posible de potencia activa. A este respecto, como suministro máximo posible de potencia activa se puede
25 aplicar la limitación de que éste se ha de poner a disposición en forma de datos sólo si no es posible determinarlo a partir de la velocidad del viento y del estado de la instalación.
Para el control del parque eólico, así como para el suministro de datos a la empresa de suministro eléctrico se utiliza un sistema de bus normal, por ejemplo, también un sistema de bus estandarizado. Para tales sistemas de bus
30 estandarizados, por ejemplo, un sistema de profibus, ya existen interfaces estandarizadas, por lo que mediante instrucciones de control estandarizadas de manera correspondiente se puede realizar también el control central del parque eólico.
De manera complementaria a lo anterior, se puede prever también que el parque eólico se trate a partir de una 35 potencia prediseñada, por ejemplo, una potencia total superior a 50 MW, como una central eléctrica de gran escala y tenga que cumplir también las condiciones de las centrales eléctricas de gran escala.
Por último, se puede prever también que el parque eólico se regule de modo que no se supere el valor de conexión de la red (la capacidad de conexión de la red).
40 Finalmente, en el momento de la conexión/arranque del parque eólico se ha de garantizar que no se generen repercusiones no deseadas sobre la red. Por ejemplo, la corriente durante la conexión/arranque de un parque eólico no podrá ser mayor que un valor predeterminado de la corriente nominal que corresponde a la capacidad de conexión. Tal valor puede estar situado, por ejemplo, en el intervalo de 1,0 a 1,4.
45 Si la frecuencia en la red pública de suministro eléctrico aumenta, se deberá garantizar en este caso, como ya se describió, que a partir de un valor de frecuencia determinado, por ejemplo, a partir de 50,25 Hz (con una frecuencia nominal de 50 Hz) se reduzca automáticamente la potencia activa suministrada del parque eólico hasta que la frecuencia de la red se vuelva a estabilizar en un valor descrito arriba.
50 Por tanto, el parque eólico se ha de poder operar también siempre con un suministro de potencia reducido para poder cumplir los requerimientos de la red. Esta regulación del parque significa también que la potencia suministrada (en particular la potencia activa) se puede reducir a cualquier valor en cada estado operativo y desde cada punto operativo.
55 Así, por ejemplo, se puede limitar la potencia de alimentación por debajo de la potencia de alimentación disponible, si existen peligros para un funcionamiento seguro del sistema, si se temen cuellos de botella o el peligro de sobrecarga en redes situadas delante, si existe el peligro de formación de una red aislada, si está en peligro la estabilidad estática o dinámica de la red, si el aumento de la frecuencia puede poner en peligro todo el sistema de la
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red y si es necesario realizar también, por ejemplo, trabajos de reparación u otras operaciones de parada, condicionadas por el funcionamiento, en la empresa de suministro eléctrico.
Además del suministro de potencia activa, que se ha descrito y que se ha de ajustar en caso necesario, se debe
5 poner a disposición también una potencia reactiva determinada, pudiéndose ajustar la misma también a solicitud de la empresa de suministro eléctrico, específicamente tanto en el intervalo inductivo como capacitivo, o sea, subexcitado y sobreexcitado. A tal efecto, la empresa de suministro eléctrico podrá predeterminar los valores respectivos.
10 El valor nominal de la potencia reactiva, puesta a disposición, se puede ajustar de manera variable, predefiniéndose el valor nominal en el nudo de conexión de la red para el factor de potencia (cos phi) o una magnitud de tensión. Puede estar predefinido también un valor nominal fijo.
Como se describió antes, el suministro de potencia se reduce y/o el parque eólico se separa completamente de la
15 red, si se superan o no se alcanzan valores de frecuencia determinados en la red. Así, por ejemplo, puede estar previsto desconectar el parque eólico de la red al no alcanzarse una frecuencia de red de 48 Hz aproximadamente (con una frecuencia de red de 50 Hz) o en caso de 51 a 52 Hz. En presencia de valores por debajo del intervalo previsto puede estar previsto también dentro de los límites del intervalo que sólo se alimente una parte de la potencia actual disponible, por ejemplo, aproximadamente 80 a 95% de la potencia actual disponible.
20 Si la tensión de la red cayera también por debajo de un valor predeterminado, se aplica lo mismo que en el caso de la diferencia de frecuencia de red. Es decir, que al no alcanzarse o al superarse una tensión de red predeterminada en el valor determinado se realiza primero un suministro de potencia reducido y al no alcanzarse o al superarse determinados valores límites de la tensión de red, las instalaciones se separan completamente de la red o al menos
25 la potencia alimentada se lleva a cero.
Por último, puede estar previsto también que al alcanzarse determinados valores de tensión de red y/o de frecuencia de red se realice una desconexión fiable del parque eólico, sin llevarse a cabo previamente un suministro de potencia reducido.
30 Esto significa al mismo tiempo también que en caso de determinadas diferencias de frecuencia/diferencias de tensión dentro de un intervalo predeterminado alrededor de la frecuencia de red/tensión de red no se permite una separación automática del parque eólico de la red.
35 Por último, puede estar previsto también para proteger la red que el tiempo de desconexión al superarse el valor de tensión sea claramente menor (por ejemplo, 50 a 200 milisegundos) que en caso de la protección de reducción de tensión (tiempo de desconexión superior a 1 segundo, con preferencia 2 a 6 segundos aproximadamente). El tiempo de desconexión al superarse o al no alcanzarse el valor límite predeterminado, permisible aún, de la frecuencia superior o la frecuencia inferior está situado aquí aproximadamente en el intervalo del tiempo de desconexión
40 cuando se supera la tensión (por encima de un valor de tensión predeterminado).
Por último, cuando se produce un fallo en la red, por ejemplo, un cortocircuito, no se deberá realizar siempre de inmediato una separación automática del parque eólico de la red, sino que el parque eólico se podrá controlar también de modo que en dependencia de la conexión de red, éste seguirá alimentando a la red para contribuir a la
45 potencia de cortocircuito como potencia aparente y poder seguir apoyando así de cierta manera a la red. Esto significa que el parque eólico ha de suministrar al menos dentro de un cierto tiempo de duración de un cortocircuito, como máximo sólo algunos segundos, la corriente aparente máxima posible (potencia aparente) que corresponde, por ejemplo, a una vez o hasta 1,5 veces la corriente que equivale a la capacidad de conexión de la red.
50 El comportamiento, descrito antes, se puede hacer dependiente también del nivel de la tensión nominal, por ejemplo, si ésta supera un valor predeterminado, por ejemplo, superior a 50 kV.
Con el fin de poder realizar oportunamente las desconexiones, descritas antes, se ha de instalar, por ejemplo, un relé de protección (relé de protección de distancia) para su implementación en el nudo de conexión de red.
55 Por último, deberán estar previstos medios que sincronicen la tensión en la red y en el parque eólico durante el arranque del parque eólico, porque las tensiones asincrónicas pueden dañar considerablemente la red y provocar su desconexión cuando el parque eólico se vuelve a poner en marcha.
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