ES2829262T3

ES2829262T3 - Instalación fotovoltaica con alimentación de potencia reactiva en función de la tensión de red

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Publication number: ES2829262T3
Application number: ES17205271T
Authority: ES
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: BOB HOLDING GmbH
Current assignee: BOB HOLDING GmbH
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-10-01
Publication date: 2021-05-31
Anticipated expiration: 2031-10-01
Also published as: US9887551B2; ES2660232T3; DE102010047652A1; PL2445077T3; US10084318B2; EP2445077A1; EP2445077B1; US20180138715A1; EP3358693B1; US20120091805A1; DK3358693T3; EP3358693A1

Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de un primer generador de energía (EE) en una red de suministro de energía eléctrica, a la que está conectada una pluralidad de consumidores eléctricos (V) y al menos el primer generador de energía (EE), que está diseñado en particular como generador de energía regenerativa, a través de un punto de interconexión de red (5) asignado respectivamente a ellos, - presentando al menos el primer generador de energía (EE) un inversor (9) de potencia nominal predeterminada, cuya salida de tensión alterna está conectada eléctricamente a un primer punto de interconexión de red (5) asignado a él, - realizándose la gestión operativa del inversor (9) con respecto a su alimentación de potencia reactiva y/o a su extracción de potencia reactiva hacia o desde la red de suministro de energía en función de un valor de tensión de red (Nred) medido continuamente, - midiéndose el valor de la tensión de red (Nred) en un segundo punto de interconexión de red, que es distinto del primer punto de interconexión de red del generador de energía (EE), - disponiéndose entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red al menos un punto de interconexión de red adicional, y - determinándose la tensión de red (Ured) en los puntos de interconexión de red (5) de varios consumidores (V) en los mismos niveles de tensión y realizándose la gestión operativa mediante los correspondientemente varios valores de tensión de la red (Ured 1), (Ured n), en particular mediante un valor de tensión de red (Ured) construido determinado por la interconexión de distintos valores de tensión de red (Ured 1 a Ured n).

Description

DESCRIPCIÓN

Instalación fotovoltaica con alimentación de potencia reactiva en función de la tensión de red

La invención hace referencia a un procedimiento para el funcionamiento de un primer generador de energía en una red de suministro de energía eléctrica, a la que está conectada una pluralidad de consumidores eléctricos y al menos el primer generador de energía, que está diseñado en particular como generador de energía regenerativa, a través de un punto de interconexión de red asignado respectivamente a ellos, presentando al menos el primer generador de energía un inversor de potencia nominal predeterminada, cuya salida de tensión alterna está conectada eléctricamente a un primer punto de interconexión de red asignado a él, y realizándose la gestión operativa del inversor con respecto a su alimentación de potencia reactiva y/o a su consumo de potencia reactiva hacia o desde la red de suministro de energía en función de un valor de tensión de red (Nred) medido continuamente.

En la práctica del suministro pública de corriente, en la red de suministro de energía, según el nivel de tensión de suministro, que en Alemania llega, por ejemplo, de 380 KV y 110 KV como nivel de alta tensión, por encima de 15 KV a 70 KV como nivel de media tensión, hasta 230 voltios en el nivel de baja tensión, se establecen límites más o menos ajustados por los suministradores de energía u operadores de red para la calidad de corriente o de tensión con respecto al porcentaje de potencia reactiva de los proveedores de electricidad y de los consumidores de electricidad, representado por el valor cos phi en el diagrama vectorial de corriente y tensión.

En Alemania, el valor admisible de cos phi para una extracción de potencia reactiva no sancionable o una alimentación de potencia reactiva asciende a 0,95. Establecimiento de límites sirve para estabilizar las redes con el fin de evitar una sobretensión, que puede dar como resultado una destrucción de los consumidores conectados, y una subtensión, que puede dar como resultado una avería de los consumidores. El precio sirve como regulador para el cumplimiento de los valores cos phi establecidos. Así, una alimentación o una extracción de potencia reactiva por fuera del ancho de banda predeterminado por el suministrador de energía u operador de red superior para el cos phi se grava con penalizaciones considerables.

Las instalaciones para generar energía eléctrica son ampliamente conocidas. Cada instalación fotovoltaica, en lo sucesivo también denominada instalación PV (por sus siglas en inglés), genera una corriente continua que se transforma en una corriente alterna mediante un inversor y, en condiciones adecuadas, se alimenta a una red de suministro de energía. Como inversores pueden utilizarse tanto aparatos puramente electrónicos como convertidores electromecánicos. A este respecto, por "inversores" deben entenderse todos los dispositivos que puedan generar una tensión alterna a partir de una tensión continua. Así, instalaciones eólicas generan directamente una corriente alterna. Sin embargo, esto debe adaptarse a las condiciones de la red pública de suministro (red de suministro de energía) a través de un convertidor de frecuencia. Estos convertidores de frecuencia comprenden asimismo inversores de acuerdo con la invención.

Los componentes electrónicos de un inversor, al igual que también la combinación de una máquina de corriente continua con un generador sincrónico como inversor mecánico, permiten el ajuste de un valor cos phi deseado. Esto sucede en la mayoría de instalaciones PV por un indicador cos phi, a través del cual puede ajustarse una relación fija de potencia alimentada respecto a potencia reactiva alimentada o extraída. Así, a la unidad de regulador, por ejemplo, se prescribe ajustar aquella potencia alimentada a la red a un cos phi de 0,97.

Por el escrito de publicación alemán DE 199 61 705 A1 se conoce, por ejemplo, un inversor para una instalación fotovoltaica mediante el cual una instalación solar puede conectarse a una red de suministro de energía y que presenta una unidad de regulación para el cálculo dinámico de una corriente de compensación para compensar oscilaciones armónicas y potencia reactiva en la red. Por medio del funcionamiento del inversor con la unidad de regulación, debería mejorarse la calidad de tensión de red en la red de suministro de energía.

La unidad de regulación calcula un valor teórico de corriente de compensación a causa de un valor de tensión de red medido. A este respecto, el elemento medidor de la medición de tensión de red se dispone en aquel punto de interconexión en el que el inversor alimenta la energía a la red.

En el caso de instalaciones modernas y más grandes, el valor cos phi no se predetermina de manera fija necesariamente, sino que puede ajustase en el funcionamiento según un diagrama correspondientemente a la fig. 1 de manera dinámica según los requisitos momentáneos. Ahí, un valor cos phi (cos 9) que va a ajustarse está aplicado en la salida del inversor a través de la tensión de red. La tensión de salida (Ured) para la alimentación a la red solo puede variar dentro de un intervalo entre el valor mínimo (Umín) y un valor máximo (Umáx). La instalación PV no debería accionarse fuera de este intervalo, autorizado por el suministrador de energía, de alimentación a la red con un cos phi de, por ejemplo, como máximo 0,95. Dentro de este intervalo admisible se encuentra un intervalo más ajustado entre una tensión de regulación mínima Uregul. mín y una tensión de regulación máxima Uregul máx, en el que puede emitirse a la red potencia pura sin un componente de potencia reactiva. En el medio de este intervalo más ajustado se encuentra la tensión nominal (Uteórica).

La invención parte ahora de la consideración de que, para un operador de red o suministrador de energía, puede resultar útil sincronizar entre sí el generador de energía y/o consumidor de energía que actúa en la red de tal manera que instalaciones individuales de receptores de red que pueden agruparse administrativamente o en la gestión operativa por el operador de red o suministrador de energía para formar, por ejemplo, una central eléctrica virtual, se accionen de manera desfavorable con respecto al cos phi para crear, en relación con otros elementos, condiciones más favorables en conjunto en la relación de la potencia reactiva y la potencia activa y evitar penalizaciones inminentes propias a los operadores de red más relevantes.

Así, los suministradores de energía, sobre todo en su relación contractual respecto al operador de red superior (por ejemplo, central atómica, central carboeléctrica, etc. como proveedor de energía), tienen obligación contractual de no superar un valor de extracción de potencia reactiva de cos phi de 0,95 con el fin de asegurar la estabilidad de tensión en la red superior suprarregional. Sin embargo, a menudo es necesaria una extracción de la potencia reactiva en las redes inferiores para compensar un aumento de tensión por la alimentación de energía eólica y solar o para compensar una caída de tensión debido a la entrega fallida de energía generada alternativamente o la puesta en marcha de máquinas.

Correspondientemente, la presente invención se basa en el objetivo de contribuir al aumento de la calidad de suministro en una red de suministro de energía eléctrica.

Este objetivo se resuelve mediante el procedimiento según la reivindicación 1 y la disposición de circuito según la reivindicación 12.

Los ejemplos de realización muestran que se mide el valor de la tensión de red (Nred) para la gestión operativa del primer generador de energía en un segundo punto de interconexión de red, que es distinto del primer punto de interconexión de red del generador de energía. Con ello, la gestión operativa del inversor de un primer generador de energía ya no se basa en el valor de tensión de red medido localmente en el lugar del primer generador de energía, sino en un valor medido en una posición adecuada, a saber, un segundo punto de interconexión de red en la red de suministro de energía. Por lo tanto, la relación crítica de la potencia activa y la potencia reactiva puede optimizarse teniendo en cuenta puntos de vista más relevantes y considerando más la influencia de otros receptores de red que si únicamente se recurriera a las variables locales en la ubicación (primer punto de interconexión de red) del primer generador de energía propio. Por lo tanto, también deberían aprovecharse posibilidades sin explotar del aprovechamiento de los inversores conectados a la red como proveedores o consumidores de potencia reactiva.

A este respecto, por ejemplo, el segundo punto de interconexión de red puede ser idéntico a un punto de la conexión de la red de suministro de energía con una red de suministro de energía sobrepuesta a este o puede estar en todo caso más próxima a este que el primer punto de interconexión de red. Con ello, la regulación del primer generador de energía puede orientarse entonces a un cos phi optimizado de una subred total.

A este respecto, un diseño ventajoso de la invención prevé que la red de suministro de energía presente distintas áreas en diferentes niveles de tensión, y que el segundo punto de interconexión de red esté dispuesto en otro nivel de tensión diferente del primer punto de interconexión de red del inversor. Por medio de este diseño, la optimización de la calidad de tensión de suministro puede optimizarse incluso durante varios niveles de tensión de red.

En principio, cada inversor, que funciona a la máxima potencia, solo puede permitir una extracción de potencia reactiva definible que tiene que ser mayor o igual a cos phi = 0,95. Si este inversor se encuentra, por ejemplo, en un punto de funcionamiento en el que solo se puede generar la mitad de la potencia nominal, entonces, bajo el esquema de regulación normal, solo la mitad de la extracción de potencia reactiva sería permisible o extraíble. Sin embargo, debido a sus posibilidades técnicas, el inversor podría permitir una mayor extracción de KVAR. Sin embargo, para ello tienen que conocerse las circunstancias respecto a las relaciones actuales de tensión en la red de suministro de energía incluso alejadas del primer punto de interconexión de red, para que su extracción de KVAR no actúe de manera contraproducente.

La gestión operativa de acuerdo con la invención del inversor en función de una tensión externa desde su punto de vista, lo cual corresponde a una tensión en un lugar diferente en la red de suministro en términos de topología de red, en particular también geográficamente, permite a los operadores de instalaciones de energía regenerativa del tipo mencionado incorporar de manera provechosa sus posibilidades que ofrece el inversor respecto a la variación cos phi para un área más grande de la red de suministro de energía.

Puede estar previsto ventajosamente que entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red esté/estén dispuesto(s) al menos uno, en particular al menos dos, ventajosamente al menos tres, más ventajosamente al menos cinco, puntos de interconexión de red adicionales y/o un transformador.

Además, puede resultar ventajoso que entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red esté dispuesto al menos un punto de interconexión de red de un consumidor capacitivo o inductivo.

Un diseño ventajoso adicional de la invención prevé que la gestión operativa del inversor esté orientada a una optimización, en particular una maximización, de la potencia activa emitida a la red de suministro de energía (funcionamiento en el punto de potencia máximo MMP). A este respecto, se mantiene en particular un valor de potencia reactiva absoluto determinado o máximo predeterminable o un porcentaje de potencia reactiva determinado (alimentación o extracción) o porcentaje de potencia reactiva máximo de la potencia activa.

Así, la extracción de potencia reactiva (en el caso de la especificación de un valor absoluto) se limita a la potencia restante hasta alcanzar la potencia nominal del inversor. Con ello, la energía generada no se limita o se reduce por el propio generador de energía. Únicamente se recurre a la capacidad de potencia libre del inversor para cumplir una función adicional, a saber, la del cambiador de fase o proveedor de potencia reactiva. Si el porcentaje de potencia reactiva se prescribe como valor teórico o límite máximo, entonces las condiciones de funcionamiento del inversor y del primer generador de energía pueden optimizarse, no obstante, dentro de los límites a pesar de la orientación hacia metas de calidad más relevantes de la tensión de suministro.

También puede estar previsto que la gestión operativa del inversor prevea, sin pasar por el equipo de regulación inherente a él, alimentar un porcentaje de potencia reactiva predeterminable en el nivel de suministro o extraerlo de él hasta el punto de potencia máximo MPP. Esto resulta útil si, debido a las relaciones actuales de la red, es más lucrativo para los operadores de instalaciones solares proporcionar potencia reactiva que potencia aprovechable para el accionamiento de máquinas, el funcionamiento de instalaciones de climatización, etc.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, también puede estar previsto que la gestión operativa del inversor esté orientada a una optimización, en particular una maximización, de la potencia activa emitida a la red de suministro de energía (funcionamiento en el punto de potencia máximo MMP), alimentando a la red de suministro de energía o extrayendo de ella adicionalmente una cantidad de potencia reactiva, que corresponde como máximo a la diferencia de la potencia activa suministrada actualmente respecto a la potencia nominal del inversor. Con ello, por ejemplo, si se establece que se necesita un desplazamiento de fase en un sentido determinado en la red de suministro de energía, puede asegurarse que el primer generador de energía siempre proporciona toda su extracción posible para alcanzar el desplazamiento de fase y, con ello, para mejorar la calidad de red.

Un lugar especialmente adecuado para la medición del valor de tensión de red (U^red) es, en el caso de un punto de interconexión de red, al final de una línea de derivación o, con respecto a un transformador de red que alimenta una línea anular, en el centro de la línea anular. Ahí se encuentran los consumidores que tienen a disposición la tensión de red más baja. Debido a los otros consumidores que se encuentran delante de ellos con respecto a la alimentación de energía a la red, todos los cuales provocan una caída de tensión marginal, ahí la tensión disponible es por regla general la más baja, a no ser que un proveedor de energía adicional (en relación con la presente solicitud, también denominado "generador de energía", aunque evidentemente no puede hablarse de una generación de energía, sino únicamente de una conversión a energía eléctrica) esté conectado en las proximidades. A este respecto, los términos "al final de una línea de derivación" y "con respecto a un transformador de red que alimenta una línea anular, en el centro de la línea anular" deben interpretarse teniendo en cuenta las siguientes realizaciones.

Por ejemplo, si se da una línea de derivación con 200 puntos de conexión, entonces el final de la línea de derivación comprende el último 20 %, en particular el último 10 %, de los puntos de conexión. Así, los últimos 40, en particular los últimos 20, puntos de conexión, están dispuestos al final de la línea de derivación. De manera análoga, en el caso de una línea anular de 200 puntos de conexión, deberían verse los respectivamente 20, en particular los respectivamente 10, puntos de conexión que se encuentran a la izquierda y a la derecha del centro (que, contados desde un punto de interconexión de red de la línea anular, se encuentra entre el punto de conexión 100.° y el 101.°). Generalmente, el punto de interconexión de red más sensible a la tensión puede seleccionarse como el segundo punto de interconexión de red en el que se mide el valor de tensión de red (N^red) para la gestión operativa del inversor del primer generador de energía. Este puede ser un lugar encuentra un consumidor que acciona máquinas pesadas con alta corriente de arranque que se conectan y se desconectan con frecuencia.

Por lo tanto, para la medición puede seleccionarse aquel punto de interconexión de red de un receptor de red con la mayor integral de tiempo de desviación del porcentaje de potencia reactiva promediado en el tiempo. Otra alternativa en el diseño de la invención consiste en que se determine el consumidor con el máximo margen de fluctuación durante la extracción de potencia reactiva, y que la medición del valor de tensión de red (N^red) se realice en el punto de interconexión de red de este consumidor.

La gestión operativa del inversor del primer generador de energía es de tal manera que una subtensión medida por debajo de un valor umbral da como resultado una alimentación de potencia reactiva por parte del inversor. Una sobretensión inminente, por ejemplo, al alcanzar un valor umbral superior, da como resultado una extracción de la potencia reactiva por el inversor.

Una supervisión y optimización de mayor superficie del estado de tensión en la red de suministro de energía se consigue por que se determina la tensión de red (U^red) en los puntos de interconexión de red (1 a n) de varios consumidores en los mismos niveles de tensión y la gestión operativa se realiza mediante los correspondientemente varios valores de tensión de red (U^{red 1}) a (U^{red n}), en particular mediante un valor de tensión de red (U^red) construido determinado por la interconexión de distintos valores de tensión de red (U^{red 1}) a (U^{red n}).

Los distintos valores de tensión de red (U^{red 1}a U^{red n}) pueden interconectarse, por ejemplo, por la formación de valores medios respecto a un valor de tensión de red (Ured), ponderándose más en particular valores de tensión de red (Ured i) determinados, por ejemplo, de receptores de red con mayor alimentación de potencia activa/disminución de potencia activa o menor fluctuación de potencia reactiva que otros receptores de red con menor alimentación de potencia activa/disminución de potencia activa o mayor fluctuación de potencia reactiva. La ponderación también puede estar diseñada de tal manera que una tensión de red en un punto de interconexión de red que está más próximo al punto de conexión de la red de suministro de energía con una red superior que otros puntos de interconexión de red se pondere más en el caso de una formación de valores medios que los valores de tensión de red medidos en los otros puntos de interconexión de red.

También puede estar previsto que la interconexión de los valores de tensión de red sea variable en el tiempo, y que respectivamente un valor de tensión de red medido con mayor velocidad de modificación del cos phi se pondere más que valores de tensión de red con menor velocidad de modificación del cos phi.

En el contexto de la presente invención, como consumidor también puede considerarse una red de suministro inferior que se maneja desde una red de suministro (superior) que se encuentra más alta en términos de tensión. Así, por ejemplo, un transformador que baja de un nivel de 5 KV a un nivel de 380 voltios y abastece de corriente a una población puede considerarse consumidor para la red de 5 KV de nivel superior. Dado el caso, se mide la tensión en el transformador y para la gestión operativa se recurre, por ejemplo, a una instalación fotovoltaica de grandes dimensiones, cuyos aparatos inversores o máquinas inversoras alimentan el nivel de media tensión directamente o a través de un transformador asociado.

En el caso de que estén presentes varios proveedores de energía regenerativa con respectivamente punto de interconexión de red asignado en la misma red de suministro, puede resultar ventajoso que el porcentaje de potencia reactiva que va a suministrarse se divida en los correspondientemente varios inversores de tal manera que los inversores implicados funcionen en total con las menores pérdidas posibles. Esto posibilita un aprovechamiento eficiente de las capacidades de potencia reactiva disponibles. Por la misma razón, es aconsejable utilizar aquel generador de energía preferentemente para la alimentación de potencia reactiva o para el consumo de potencia reactiva que es adyacente espacialmente y/o en términos de topología de red a aquel punto de interconexión de red en el que se determina el valor de tensión y que se aproxima a un valor crítico.

Para proteger el inversor y la instalación fotovoltaica, la unidad de regulación presenta un limitador que, por el contrario, reduce la extracción de potencia reactiva predeterminada de manera que no se sobrepasa una tensión permitida como máximo en la salida del inversor. De igual modo, resulta útil proporcionar a la unidad de regulación la posibilidad de controlar la extracción de potencia reactiva predeterminada de manera que no se supere una tensión permitida como mínimo en la entrada del inversor.

Aparte de un procedimiento para el funcionamiento de un primer generador de energía, la invención también comprende un procedimiento correspondiente para el funcionamiento de varios generadores de energía en una red de suministro de energía, alimentando a un único nivel de tensión al menos dos generadores de energía regenerativos a través de estos puntos de interconexión de red respectivamente asignados, y dividiéndose su porcentaje de potencia reactiva que va a suministrarse en los inversores respectivamente asignados a ellos de tal manera que la potencia perdida del inversor se minimiza en total.

Además, en el marco de la invención, puede estar previsto que, en al menos dos generadores de energía que van a controlarse, preferentemente para la alimentación de potencia reactiva o para la extracción de potencia reactiva, se recurra a aquel generador de energía que esté espacialmente o en términos de topología de red lo más cerca del punto de interconexión de red en el que se determina el valor de tensión de red (Ured).

Por un tal procedimiento de orden superior para el funcionamiento de varios generadores de energía en una red de suministro de energía puede priorizarse el aprovechamiento de toda la red de suministro de energía en comparación con el funcionamiento optimizado de generadores de energía individuales.

Además, la invención también hace referencia a una disposición de circuito con un generador de energía para una red de suministro de energía, que presenta un inversor así como un equipo de regulación para el inversor. La salida del inversor está conectada a un primer punto de interconexión de red para la alimentación de potencia eléctrica a la red de suministro de energía. El equipo de regulación está conectado a un segundo punto de interconexión de red, que es diferente del primer punto de interconexión de red y está distanciado de este.

Una disposición de circuito de este tipo permite un funcionamiento de acuerdo con las variantes de procedimiento explicadas con más detalle anteriormente respecto a la ventaja de la calidad de suministro mejorada de una red de suministro de energía.

En el diseño de la disposición de circuito mencionada, puede estar previsto ventajosamente que entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red estén dispuestos al menos uno, en particular al menos dos, ventajosamente al menos cinco puntos de conexión de red adicionales con consumidores y/o generadores de energía adicionales conectados a estos.

Una disposición de circuito también puede estar provista de al menos dos generadores de energía para una red de suministro de energía, que presentan respectivamente un inversor así como un equipo de regulación para el inversor. Las salidas de los inversores están conectadas a un primer y a un tercer punto de interconexión de red para la alimentación de potencia eléctrica a la red de suministro de energía. Los equipos de regulación están conectados a un segundo y correspondientemente un cuarto punto de interconexión de red, que son distintos respectivamente del primer y el segundo punto de interconexión de red y están distanciados de estos.

Esta disposición de circuito con dos o incluso más generadores de energía posibilita una optimización del funcionamiento por una interacción optimizada durante el control/regulación de los porcentajes de potencia reactiva ajustados por los generadores de energía individuales y los inversores asignados a estos.

A continuación se explican con más detalle ejemplos de realización de la invención mediante un dibujo. Aquí muestran:

fig. 1 un esquema de regulación de un inversor de una instalación solar para el ajuste de un valor cos phi (cos 9) a través de la tensión de salida,

fig. 2 una línea anular con un transformador de suministro y puntos de interconexión de red,

fig. 3 una línea de derivación con un transformador de suministro y puntos de interconexión de red, y

fig. 4 dos niveles de suministro con consumidores de energía y generadores de energía.

En la fig. 1 está representado un tal esquema de regulación del cos phi (cos 9) a través de la tensión de salida del inversor U, que en principio se emplea ventajosamente en el caso de instalaciones PV modernas y debería facilitar la comprensión de la descripción a continuación.

Están previstos dos valores límite Umín y Umáx, que generalmente no deberían quedarse por debajo o sobrepasarse. Entre estos valores límite Umín y Umáx se encuentra un intervalo de regulación lineal A, que está delimitado por dos valores límite de regulación Uregul. mín y Uregul. máx. En este intervalo A, la instalación se opera de manera neutra en cuanto a cos phi, y se alimenta potencia activa pura a la red de suministro. Si el punto de funcionamiento del inversor con su tensión de salida U se encuentra en el intervalo B entre Umín y Uregul. mín, entonces se suministra adicionalmente potencia reactiva kVAr (kVAr: unidad de medida kilovoltiamperio reactivo) a la red de suministro.

De manera análoga, en el caso de un punto de funcionamiento del inversor con una tensión de salida U en el intervalo C entre Umáx y Uregul. máx adicionalmente a la alimentación de potencia, se extrae potencia reactiva kVAr de la red de suministro. A este respecto, el punto de funcionamiento se puede ajustar a través de los elementos semiconductores, en particular IGBT (siglas en inglés para "transistor bipolar de puerta aislada"), así, transistores bipolares con electrodos de puerta aislada, en el inversor y se ajusta a través de un denominado regulador MPP (MPP: siglas en inglés para "punto de potencia máximo"). A este respecto, el regulador MPP aprovecha todo el ancho de banda de tensión entre Umín y Umáx para generar tanta potencia activa eléctrica aprovechable como sea posible en el generador PV. En los dos valores límite superior e inferior existen flancos de emergencia adicionales, en los que no se ha de profundizar en este caso.

Por consiguiente, según el punto de funcionamiento, se produce eventualmente una extracción de potencia reactiva de la red, lo cual generalmente significa una tendencia al descenso de tensión de la tensión de red. También puede producirse una alimentación de potencia reactiva, lo cual es equivalente a una elevación de tensión en el nivel de suministro al que está conectado el inversor.

En la fig. 2 está mostrada una línea anular 1, que se abastece de corriente eléctrica por un transformador 3. Sobre la línea anular 1 está presente una pluralidad de puntos de interconexión de red 5, que representan en cada caso un punto de conexión para consumidores V o generadores de energía EE tales como, por ejemplo, un generador fotovoltaico 7 con su inversor 9 asignado a él. Por ejemplo, en el caso del transformador 3, se trata de un transformador de media tensión que desciende de un nivel de suministro de 20 kV de orden superior a un nivel de baja tensión de 400 voltios, y que conecta correspondientemente una red de suministro superior (20 kV) a una red de suministro inferior (400 V).

Los consumidores V individuales son hogares privados, empresas artesanales, negocios comerciales tales como supermercados, mercados de materiales para la construcción, empresas industriales más pequeñas, etc. En conjunto, en el ejemplo, 200 consumidores V y generadores de energía EE deberían estar conectados a través de correspondientemente 200 puntos de interconexión de red 5 asignados a la línea anular 1. A este respecto, un consumidor V también puede actuar durante cierto tiempo como generador de energía EE. En particular, el último caso, que se ocupa de las instalaciones de tejado PV sobre tejados de graneros, tejados de naves industriales, tejados de viviendas privadas, etc., da como resultado una influencia indeseada de la tensión de red a través de la entrega de kVAr o de la extracción de kVAr de los inversores asignados a las instalaciones de tejado. Con ello, la tensión de suministro, en este caso, específicamente la tensión sobre la línea anular 1, tiende a la inestabilidad.

Esta inestabilidad es baja en las proximidades del punto de interconexión de alimentación 5 del transformador 3 y será mayor cuanto más alejado se encuentre el consumidor V del punto de alimentación. Cada consumidor V contribuye tendencialmente a debilitar la estabilidad de tensión. En el centro de la línea anular 1, así, en las proximidades del 100.° consumidor V, puede producirse entonces, en condiciones desfavorables, una caída de tensión que perjudique el uso de aparatos eléctricos. Esto se manifiesta, por ejemplo, mediante una luz parpadeante cuando en el consumidor V o en sus proximidades se pone en marcha adicionalmente una máquina eléctrica.

Esta caída de tensión indeseada puede contrarrestarse por un suministro de potencia reactiva. Para ello, un alimentador de energía/generador de energía EE grande, que está conectado a la línea anular 1 a través de su propio punto de interconexión de red 5a, se aparta de su gestión operativa puramente optimizada para la potencia. Esto sucede por que el punto de funcionamiento del inversor 9 se modifica de tal manera que alimenta adicionalmente o incluso exclusivamente potencia reactiva kVAr a la línea anular 1 solamente para el fin de estabilizar su tensión. A este respecto, el funcionamiento de estabilización para toda la red puede considerarse más valioso que una alimentación de potencia activa. La información acerca de cuándo y de qué manera debe modificarse el punto de funcionamiento del inversor 9 se extrae, a este respecto, por el inversor 9 a partir de un aparato de medición de tensión 11. Este está conectado a un punto de interconexión de red 5b (un segundo punto de interconexión de red) diferente de aquel al que está unido el generador fotovoltaico 7 como generador de energía EE (al primer punto de interconexión de red). El otro (segundo) punto de interconexión de red 5b se encuentra preferentemente en el centro de la línea anular 1, pero un punto de interconexión de red 5 también puede estar en otra posición, que está asignada a un consumidor V especialmente lábil, en cuyo funcionamiento deben ponerse en marcha frecuentemente muchas máquinas eléctricas.

La información sobre la tensión predominante en las proximidades del consumidor V o en el consumidor V más débil se pone a disposición al inversor 9 como valor de tensión de red por el equipo de medición de tensión 11. Esto se realiza de manera cableada o inalámbrica a través de técnicas conocidas en sí, por ejemplo, también a través de una red de comunicación digital, en particular también una red de radiotransmisión.

En la fig. 3, las mismas partes están provistas de las mismas referencias que en las figuras restantes, estando presente ahora una línea de derivación 13 en lugar de la línea anular 1. También en este caso, numerosos consumidores V están conectados a la línea de derivación 13, estando unido el consumidor V más débil a la línea de derivación en el final de la línea de derivación 13 a través de un punto de interconexión de red 5b. Ahí también se determina el valor de tensión de red en un equipo de medición de tensión 11 para hacerlo pasar al inversor 9 de la instalación fotovoltaica 7 para la gestión operativa. Todas las realizaciones anteriores para la línea anular 1 también se aplican análogamente a la línea de derivación 13 según la fig. 3.

En la fig. 4 está mostrada una variante adicional de la idea inventiva. Ahí está presente un primer transformador 3, que se transforma en baja desde un nivel de tensión de 110 kV a un nivel de 20 kV, desde el cual se alimenta una pluralidad de transformadores 15a a 15d adicionales a través de puntos de conexión de red 5' asignados. Los transformadores 15a a 15d adicionales transforman la tensión respectivamente a 400 voltios. Desde tres (15a, 15b, 15d) de los transformadores 15 adicionales sale en cada caso una línea de derivación 13a a 13d con varios consumidores V y/o pequeños generadores EE de energía regenerativa conectados a puntos de interconexión de red 5. Cada una de las líneas de derivación 13a, 13b y 13d está construida en principio correspondientemente a la fig. 3. El último consumidor Vfin en la línea de derivación 13d más posterior, que está conectada al transformador 15d adicional, está provisto de un dispositivo de medición de voltaje 11 para determinar el valor de tensión de red predominante ahí.

La línea de derivación 13c, que sale del transformador 15c adicional, conduce a una central solar 17 y sirve exclusivamente para conectar su inversor 9 con el fin de alimentar la energía generada directamente al nivel de media tensión de 20 kV.

De manera divergente de las fig. 2 y 3, el equipo de medición 11 para medir el valor de tensión de red para la gestión operativa del inversor se encuentra en este caso en un nivel de tensión (por ejemplo, el nivel de 400 voltios) distinto de aquel al que está conectado el inversor 9, es decir, en este caso el nivel de 20 kV. Así, la potencia reactiva kVAr se alimenta o se extrae en un nivel de tensión distinto de aquel nivel de tensión en el que se determina la magnitud regulada "valor de tensión de red". A este respecto, se parte de la base de que no solo en el consumidor Vfin, sino también en todos los otros consumidores V, que están conectados a los puntos de interconexión de red 5' del nivel de tensión de 20 kV, por ejemplo, es inminente una subtensión, y todos estos consumidores se benefician de una aplicación del procedimiento de acuerdo con la invención con respecto a la calidad del suministro de tensión.

Lista de referencias

1 Línea anular

3 Transformador

5,5' Punto de interconexión de

red

7 Generador fotovoltaico

9 Inversor

Equipo de medición de tensión

Línea de derivación Transformador Central solar

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el funcionamiento de un primer generador de energía (EE) en una red de suministro de energía eléctrica, a la que está conectada una pluralidad de consumidores eléctricos (V) y al menos el primer generador de energía (EE), que está diseñado en particular como generador de energía regenerativa, a través de un punto de interconexión de red (5) asignado respectivamente a ellos,

- presentando al menos el primer generador de energía (EE) un inversor (9) de potencia nominal predeterminada, cuya salida de tensión alterna está conectada eléctricamente a un primer punto de interconexión de red (5) asignado a él,

- realizándose la gestión operativa del inversor (9) con respecto a su alimentación de potencia reactiva y/o a su extracción de potencia reactiva hacia o desde la red de suministro de energía en función de un valor de tensión de red (N^red) medido continuamente,

- midiéndose el valor de la tensión de red (N^red) en un segundo punto de interconexión de red, que es distinto del primer punto de interconexión de red del generador de energía (EE),

- disponiéndose entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red al menos un punto de interconexión de red adicional, y

- determinándose la tensión de red (U^red) en los puntos de interconexión de red (5) de varios consumidores (V) en los mismos niveles de tensión y realizándose la gestión operativa mediante los correspondientemente varios valores de tensión de la red (U^{red 1}), (U^{red n}), en particular mediante un valor de tensión de red (U^red) construido determinado por la interconexión de distintos valores de tensión de red (U^{red 1}a U^{red n}).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la red de suministro de energía presenta distintas áreas en diferentes niveles de tensión, y en el que el segundo punto de interconexión de red está dispuesto a un nivel de tensión diferente del primer punto de interconexión de red del inversor (9).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red está/están dispuesto(s) al menos dos, ventajosamente al menos tres, más ventajosamente al menos cinco, puntos de interconexión de red adicionales y/o un transformador.

4. Procedimiento según la reivindicación 1,2 o 3, en el que entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red está dispuesto al menos un punto de interconexión de red de un consumidor capacitivo o inductivo.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, 3 o 4, en el que la gestión operativa del inversor (9) está orientada a una optimización, en particular una maximización, de la potencia activa emitida a la red de suministro de energía (funcionamiento en el punto de potencia máximo MMP), manteniéndose en particular un valor de potencia reactiva absoluto determinado o máximo predeterminable o un porcentaje de potencia reactiva determinado (alimentación o extracción) o porcentaje de potencia reactiva máximo de la potencia activa.

6. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, 3 o 4, en el que la gestión operativa del inversor (9) está orientada a una optimización, en particular una maximización, de la potencia activa emitida a la red de suministro de energía (funcionamiento en el punto de potencia máximo MMP), alimentando a la red de suministro de energía o extrayendo de ella adicionalmente una cantidad de potencia reactiva, que corresponde como máximo a la diferencia de la potencia activa suministrada actualmente respecto a la potencia nominal del inversor (9).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el valor de la tensión de red (U^red) se mide en un punto de interconexión de red (5) al final de una línea de derivación (13) o, en relación con un transformador de red (3) que alimenta una línea anular (1) de la red de suministro de energía, en el medio de la línea anular (1).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que se determina el consumidor (V) con el máximo margen de fluctuación durante la extracción de potencia reactiva, y en el que la medición del valor de tensión de red (U^red) se realiza en el punto de interconexión de red (5) de este consumidor (V).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que una red de desabastecimiento conectada a la red de suministro de energía a través de un punto de interconexión de red (5) se considera consumidor (V) de la red de suministro de energía.

10. Procedimiento para el funcionamiento de varios generadores de energía (EE) en una red de suministro de energía de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que al menos dos generadores de energía (EE) regenerativos alimentan a un único nivel de tensión a través de estos puntos de interconexión de red (5) respectivamente asociados, y en el que su porcentaje de potencia reactiva que va a suministrarse a los inversores (9) respectivamente asignados a ellos se divide de tal manera que está minimizada en total la potencia perdida de los inversores (9).

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que preferentemente para la alimentación de potencia reactiva o para la extracción de potencia reactiva se recurre a aquel generador de energía (EE) que está espacialmente más cerca del punto de interconexión de red (5) en el que se determina el valor de tensión de red (Ure^d).

12. Disposición de circuito con un generador de energía para una red de suministro de energía, que presenta un inversor así como un equipo de regulación para el inversor, que realiza el procedimiento según la reivindicación 1, - estando conectada la salida del inversor (9) a un primer punto de interconexión de red (5) para la alimentación de potencia eléctrica a la red de suministro de energía, y

- estando conectado el equipo de regulación a un segundo punto de interconexión de red (5) que es diferente del primer punto de interconexión de red (5) y está distanciado de este.

13. Disposición de circuito de acuerdo con la reivindicación 12, estando dispuestos entre el primer punto de interconexión de red y el segundo punto de interconexión de red al menos uno, en particular al menos dos, ventajosamente al menos cinco puntos de interconexión de red adicionales con consumidores y/o generadores de energía adicionales conectados a estos.

14. Disposición de circuito con al menos dos generadores de energía para una red de suministro de energía, que presentan respectivamente un inversor así como un equipo de regulación para el inversor,

- estando conectadas las salidas de los inversores a un primer y a un tercer punto de interconexión de red (5) para la alimentación de potencia eléctrica a la red de suministro de energía, y

- estando conectados los equipos de regulación a un segundo y correspondientemente un cuarto punto de interconexión de red (5), que son distintos respectivamente del primer y el segundo punto de interconexión de red (5) y están distanciados de estos.