ES2913826T3 - Procedimiento e instalación para la gestión de energía eléctrica - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la gestión de energía eléctrica de una instalación (100) de generación de energía eléctrica, comprendiendo la instalación (100) al menos una primera planta (1) renovable de generación de energía y una segunda planta (2) renovable de generación de energía, comprendiendo cada planta (1, 2) al menos una fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) y al menos un sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) de energía asociado a la fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) correspondiente, que se cargan o descargan, al menos parcialmente, cuando son actuados, comprendiendo el procedimiento un ciclo de ejecución (C) en el que se genera una consigna de actuación (1.9, 2.9) respectiva para cada sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), que definen la actuación sobre dichos sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), y en el que se aplica dicha consigna de actuación (1.9, 2.9) generadas sobre dichos sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), comprendiendo el ciclo de ejecución (C) una etapa de actuación (S1) en la que se recibe una consigna de generación (1.0, 2.0) de energía respectiva para cada planta (1, 2), se mide la generación de energía de cada fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES), se compara cada consigna de generación (1.0, 2.0) con la generación medida correspondiente, obteniéndose un primer diferencial entre la generación y la consigna de generación (1.0) de la primera planta (1) y un segundo diferencial entre la generación y la consigna de generación (2.0) de la segunda planta (2), caracterizado porque, en el procedimiento, se comparan ambos diferenciales entre sí, y se generan las consignas de actuación (1.9, 2.9) en función del resultado de dicha comparación.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento e instalación para la gestión de energía eléctrica

SECTOR DE LA TECNICA

La presente invención se relaciona con procedimientos para la gestión de energía eléctrica de una instalación de generación de energía eléctrica, y con instalaciones asociadas.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA

El uso de plantas renovales de generación de energía eléctrica tales como las plantas solares (fotovoltaicas) y eólicas, está en aumento. Un inconveniente que tienen este tipo de plantas es su baja controlabilidad, o menor controlabilidad con respecto a las plantas convencionales, debido a que la materia prima que se emplea para generar la energía eléctrica, el sol y el aire, no son controlables. Esta menor controlabilidad puede afectar a la estabilidad de la red, por ejemplo.

Para aumentar la flexibilidad y la controlabilidad de este tipo de plantas, las plantas pueden incorporar un sistema de almacenamiento de energía eléctrica asociada a la fuente de generación que genera la energía eléctrica a partir del sol o aire. Actuando sobre el sistema de almacenamiento se puede gestionar de mejor manera la energía eléctrica que ofrece cada planta, puesto que se puede almacenar en dicho sistema de almacenamiento el excedente de energía generado y se puede descargar de dicho sistema de almacenamiento la energía requerida para que la planta pueda suministrar más energía eléctrica en el caso de que la fuente de generación no llegue a generar lo requerido. Las instalaciones de generación de energía eléctrica pueden comprender una o más plantas, pero generalmente comprenden una pluralidad de plantas para poder generar y gestionar más cantidad de energía eléctrica.

CN105226689A describe una instalación con una pluralidad de plantas que comprenden fuentes de energía y sistemas de almacenamiento, y un procedimiento de gestión de la energía para dicha instalación. Con el procedimiento se suavizan las fluctuaciones de la energía generada, y para poder llevar a cabo esta suavización, se evita que los sistemas de almacenamiento estén completamente cargados o descargados para poder emplearlos para dicho objetivo.

EP2463981A1 divulga un procedimiento para gestionar la energía eléctrica de una instalación de generación de energía eléctrica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

EXPOSICION DE LA INVENCION

El objeto de la invención es el de proporcionar un procedimiento para la gestión de energía eléctrica de una instalación de generación de energía eléctrica, y una instalación asociada, según se define en las reivindicaciones. Un primer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento que está adaptado para gestionar instalaciones que comprenden al menos una primera planta renovable de generación de energía eléctrica y una segunda planta renovable de generación de energía eléctrica, comprendiendo cada planta al menos una fuente de energía renovable y al menos un sistema de almacenamiento de energía asociado a la fuente de energía renovable correspondiente. Los sistemas de almacenamiento se cargan o descargan, al menos parcialmente, cuando son actuados.

La generación de una planta renovable, como pueden ser las plantas solares y las plantas eólicas, no se consideran controlables totalmente, puesto que dependen de las condiciones climáticas. El hecho de que cada planta comprenda un sistema de almacenamiento de energía además de una fuente de energía permite obtener energía del sistema de almacenamiento cuando la fuente no es capaz de generar la energía requerida, si así se requiere, y almacenar en el sistema de almacenamiento la energía generada por la fuente de energía que excede de la energía requerida, si así se requiere.

El procedimiento comprende un ciclo de ejecución en el que se genera una consigna de actuación respectiva para cada sistema de almacenamiento, y en el que se aplican dichas consignas de actuación generadas sobre dichos sistemas de almacenamiento. Las consignas de actuación definen la actuación respectiva sobre dichos sistemas de almacenamiento (cuánto tiene que cargar o descargar cada uno).

Un ciclo de ejecución comprende una etapa de generación en la que se recibe una consigna de generación respectiva para cada planta, que define la energía requerida de cada planta. Esta consigna de generación se puede generar de manera convencional, y para si generación pueden tenerse en cuenta, por ejemplo, las previsiones de generación en base a datos climáticos o meteorológicos, los costes horarios o temporales de la energía eléctrica, o la demanda, y puede ser calculada en la propia instalación o puede ser generada externamente para la instalación. En el procedimiento, se mide la generación de energía de cada fuente de energía, se compara cada consigna de generación con la generación medida de la planta correspondiente, obteniéndose un primer diferencial entre la generación y la consigna de generación de la primera planta y un segundo diferencial entre la generación y la consigna de generación de la segunda planta, se comparan ambos diferenciales entre sí y se generan las consignas de actuación a aplicar sobre los sistemas de almacenamiento en función del resultado de dicha comparación.

De esta manera, con el procedimiento propuesto, además de asegurarse en la mayor medida el suministro de energía requerido para la instalación, a pesar de que cada planta que forma parte de una instalación tenga asignada una consigna de generación respectiva, que puede depender de sus características propias, al compararse entre sí ambos diferenciales y generarse las consignas de actuación en base al resultado de dicha comparación, la actuación final sobre los sistemas de almacenamiento se realiza de manera coordinada entre las diferentes plantas (considerando lo que ocurre en ambas plantas), pudiendo emplearse, por ejemplo, la carga de un sistema de almacenamiento de una planta para compensar las necesidades de la otra planta. Esto contribuye a reducir el deterioro de los sistemas de almacenamiento, que es mayor cuanto más se actúe sobre ellos y cuanta más variación de energía se requiera en los mismos con sus actuaciones, aumentándose su vida útil.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a una instalación de generación de energía eléctrica que comprende al menos una primera planta renovable de generación de energía y una segunda planta renovable de generación de energía, comprendiendo cada planta al menos una fuente de energía renovable y al menos un sistema de almacenamiento de energía asociado a la fuente de energía renovable correspondiente, que se cargan o descargan, al menos parcialmente, cuando son actuados. La instalación comprende una unidad de control configurada para implementar un procedimiento según el primer aspecto de la invención y tantos sensores como sean necesarios para realizar las medidas requeridas de dicho procedimiento. Las ventajas descritas para el procedimiento son también válidas para la instalación.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra esquemáticamente una realización de la instalación según la invención, con una planta solar y una planta eólica.

La figura 2 representa un ciclo de ejecución de una realización del procedimiento de la invención.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento que está adaptado para la gestión de energía eléctrica de una instalación 100 de generación de energía eléctrica, como la mostrada esquemáticamente en la figura 1 a modo de ejemplo. La instalación 100 comprende al menos una primera planta 1 renovable de generación de energía y una segunda planta 2 renovable de generación de energía, comprendiendo cada planta 1 y 2 al menos una fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES respectiva y al menos un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de energía respectivo asociado a la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES correspondiente. Cada sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS se carga o descarga, al menos parcialmente, cuando es actuado, y puede comprender una batería o una pila de baterías conectadas entre sí, por ejemplo.

La fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES y el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de cada planta 1 y 2 están conectados en paralelo, siendo dicha unión la salida de la planta 1 y 2 correspondiente. En cada caso, entre dicha unión y la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES y entre dicha unión y el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS cada planta 1 y 2 puede comprender además un convertidor 1.2 y 1.3, y 2.2 y 2.3 para controlar y convertir la potencia eléctrica que debe suministrarse a la red.

Las dos plantas 1 y 2 están además unidas en paralelo (sus salidas), siendo dicha unión la salida de la instalación 100, tal y como se muestra en la figura 1 a modo de ejemplo, sumándose así la energía generada por ambas plantas 1 y 2 para obtener la energía total suministrada a la red por la instalación 100.

El procedimiento comprende un ciclo de ejecución C en el que se genera una consigna de actuación 1.9 y 2.9 respectiva para cada sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y en el que se aplican dichas consignas de actuación 1.9 y 2.9 generadas sobre dichos sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS (al final del ciclo de ejecución C). Cada consigna de actuación 1.9 y 2.9 define la actuación sobre el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente, es decir, cuánta energía hay que cargar en, o descargar de, el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente.

El ciclo de ejecución C comprende una etapa de actuación S1 en la que se recibe una consigna de generación 1.0 y 2.0 respectiva para cada planta 1 y 2. Cada consigna de generación 1.0 y 2.0 define la energía requerida de cada planta 1 y 2. Las consignas de generación 1.0 y 2.0 se pueden generar de la manera descrita anteriormente. Las consignas de generación 1.0 y 2.0 de este tipo tienen en cuenta, por lo general, el denominado control de generación automática (conocido comúnmente con el acrónimo AGC del inglés “Automatic Generation Control’’), que se refiere a cambios de generación solicitados por el operador de la red, y se actualizan desde el exterior de la instalación 100, normalmente de manera periódica (cada 4 segundos, por ejemplo).

En la etapa de actuación S1 además, se mide la energía que está generando cada fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES y se compara cada consigna de generación 1.0 y 2.0 con la generación medida de la planta 1 y 2 correspondiente, obteniéndose un primer diferencial entre la generación medida y la consigna de generación 1.0 de la primera planta 1 y un segundo diferencial entre la generación medida y la consigna de generación 2.0 de la segunda planta 2, y siendo dicho diferencial un diferencial de carga cuando la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente es menor que la generación medida (la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES correspondiente genera más energía de la que se requiere mediante la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente) y un diferencial de descarga cuando la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente es mayor que la generación medida (la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES correspondiente genera menos energía de la que se requiere mediante la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente). De esta manera, se puede conocer si cada fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES es capaz o no de generar la cantidad de energía que se le requiere desde la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente.

En la etapa de actuación S1, una vez obtenidos los diferenciales descritos anteriormente, se comparan ambos diferenciales entre sí y, en función del resultado de dicha comparación, se generan las consignas de actuación 1.9 y 2.9 para los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. El resultado de la comparación puede llevar a las siguientes situaciones:

1. Que el diferencial de una planta 1 y 2 sea un diferencial de carga y el diferencial de la otra planta 1 y 2 sea un diferencial de descarga. La actuación correspondiente sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS se analiza más adelante, teniendo en cuenta las consignas de actuación 1.9 y 2.9 que se generan en un ciclo de ejecución C.

2. Que el diferencial de ambas plantas 1 y 2 sea un diferencial de carga. En este caso ambas fuentes de energía renovable 1.RES y 2.RES generan más energía de la requerida por las consignas 1.0 y 2.0 respectivas, y aprovechan el exceso de energía generado para cargar el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.^eS^s correspondiente. En función del estado de carga (conocido comúnmente con el acrónimo SOC del inglés “State Of Charge”) de cada sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y, en su caso, del estado de salud (conocido comúnmente con el acrónimo SOH del inglés “State Of Health”), que se analiza más adelante, se almacena toda o sólo parte del excedente de energía (lo que permita la capacidad del sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente).

3. Que el diferencial de ambas plantas 1 y 2 sea un diferencial de descarga. En este caso ambas fuentes de energía renovable 1.RES y 2.RES generan menos energía de la requerida por las consignas de generación 1.0 y 2.0 respectivas, y requieren energía almacenada en el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente. Cada sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS se descarga entonces la cantidad necesaria (el diferencial correspondiente) o la máxima posible (en caso de que tenga almacenada menos energía que la necesaria), en función del estado de carga (SOC) correspondiente, y en su caso, del estado de salud (SOH).

4. Que el diferencial de una planta 1 y 2 sea un diferencial de carga y el diferencial 1.1 y 2.1 de la otra planta 1 y 2 sea cero. En este caso una de las plantas 1 y 2 genera más energía de la requerida por la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente, y se aprovecha el exceso de energía generado para cargar el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente, actuando sobre dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. En función del estado de carga de dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, en su caso, del estado de salud, se almacena toda o sólo parte del excedente de energía. El otro sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS no requiere, en principio, actuación alguna (ni se carga ni se descarga).

5. Que el diferencial de una planta 1 y 2 sea un diferencial de descarga y el diferencial de la otra planta 1 y 2 sea cero. En este caso una de las fuentes de energía renovable 1.RES y 2.RES genera menos energía de la requerida por la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente, y requiere energía almacenada en el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente. Se actúa entonces sobre dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS para descargar la cantidad necesaria (el diferencial correspondiente) o la máxima posible (en caso de que tenga almacenada menos energía que la necesaria), en función del del estado de carga correspondiente, y en su caso, del estado de salud (SOH). El otro sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS no requiere, en principio, actuación alguna (ni se carga ni se descarga).

6. Que ambos diferenciales sean cero. En este caso las dos fuentes de energía renovable 1.RES y 2.RES generan la energía requerida por sus respectivas consignas de generación 1.0 y 2.0, y no se requiere actuación alguna sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS (no se requiere ni la carga ni la descarga de ningún sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS). En esta situación, no se actúa sobre ninguno de los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. El no actuar sobre un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, como se ha descrito previamente, implica que dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS ni se carga ni se descarga, manteniéndose el estado de carga SOC1 y SOC2 correspondiente constante (si no se consideran las pérdidas inherentes que pueda tener el propio sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS). Así, se consigue dar la energía requerida para la instalación 100 (suma de las consignas de generación 1.0 y 2.0) sin necesidad de actuar sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, lo que implica que estas situaciones no afectan a la eficiencia y a la vida útil de los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS.

Cuando se determina que el diferencial de una planta 1 y 2 es un diferencial de carga y el diferencial de la otra planta 1 y 2 es un diferencial de descarga (la primera situación entre las destacadas previamente), en la etapa de actuación S1 se determina si el valor absoluto de ambos diferenciales es igual o diferente (el valor numérico, obviando el signo) y se generan las consignas de actuación 1.9 y 2.9 en función de dicha determinación. De esta manera se puede coordinar la actuación sobre ambos sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS en función de las necesidades totales de la instalación 100 y no de las plantas 1 y 2 de manera individual, lo que permite poder gestionar de una manera más eficiente la energía de la instalación 100 y dicha actuación sobre dichos sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS.

En caso de que ambos valores absolutos sean iguales, la consigna de actuación 1.9 y 2.9 se genera preferentemente de manera que no se actúe sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, puesto que la suma de las dos generaciones de energía (lo que se genera entre ambas plantas 1 y 2) es igual a la suma de las dos consignas de generación 1.0 y 2.0, independientemente de que cada planta 1 y 2 no genere la energía requerida por la consigna de generación 1.0 y 2.0 correspondiente. Así, se evita actuación alguna sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, gracias a la coordinación entre las dos plantas 1 y 2, a la misma vez que la instalación 100 suministra la energía requerida (suma de las dos consignas de generación 1.0 y 2.0).

En esta situación, al igual que en el caso en el que ambos diferenciales son cero, no se requiere una actuación sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. El no actuar sobre un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, como se ha descrito previamente, implica que dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS ni se carga ni se descarga, manteniéndose el estado de carga SOC1 y SOC2 correspondiente constante (si no se consideran las pérdidas inherentes que pueda tener el propio sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS). Así, se consigue dar la energía requerida para la instalación 100 (suma de las consignas de generación 1.0 y 2.0) sin necesidad de actuar sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, independientemente de si cada planta 1 y 2 es capaz de generar la cantidad de energía que se le ha requerido, lo que implica que estas situaciones no afectan a la eficiencia y a la vida útil de los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS.

En caso de que ambos valores absolutos sean diferentes, si el valor absoluto del diferencial de carga es mayor que el valor absoluto del diferencial de descarga, la suma de la generación de ambas fuentes de energía renovable 1. RES y 2.RES es superior a la energía requerida por la suma de las dos consignas de generación 1.0 y 2.0, de tal manera que hay un excedente de generación de energía en la instalación 100 y, en la medida de lo posible, este excedente se cargará en al menos una de los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. En este caso, para reducir las actuaciones sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS y aumentar así su vida útil, se generan unas consignas de actuación 1.9 y 2.9 que implican preferentemente una carga de energía para el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS asociado a la planta 1 y 2 a la que está asociado el diferencial de carga (una cantidad de energía igual a la diferencia entre ambos diferenciales), pero que no implica actuación alguna sobre el otro sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. De esta manera, con estas consignas de actuación 1.9 y 2.9 lo que le falta a la planta 1 y 2 con el diferencial de descarga para llegar a su consigna de generación 1.0 y 2.0 lo suministraría la otra planta 1 y 2, y el exceso de generación se cargaría en el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2. ESS de esta última planta 1 y 2.

Así, con estas consignas de actuación 1.9 y 2.9 al menos parte del exceso de generación de una fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES se emplea para suplir las carencias de generación de la otra fuente de energía renovable 1. RES y 2.RES, y se actúa únicamente sobre el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS con diferencial de carga. Por tanto, se generan unas consignas de actuación 1.9 y 2.9 para que el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2. ESS con diferencial de carga se cargue en función de la diferencia entre ambos valores absolutos, y para que no se actúe sobre el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS con diferencial de descarga. Es decir, el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS con diferencial de carga se cargará en menor medida, puesto que parte del exceso de energía se emplea para suplir las carencias de generación de la otra planta 1 y 2, para que no haya que realizar ninguna actuación en el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS con diferencial de descarga. Esto permite actuar lo menos posible sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y con la menor variación posible (menor cantidad de carga y/o descarga) para suministrar la energía total requerida, aumentándose así su vida útil. Si el valor absoluto del diferencial de descarga es mayor que el valor absoluto del diferencial de carga, la suma de la generación de ambas fuentes de energía renovable 1.RES y 2.RES es inferior a la energía requerida por la suma de las dos consignas de generación 1.0 y 2.0, de tal manera que en la instalación 100 se genera menos energía que la requerida y, en la medida de lo posible, esta falta de energía se descargará de al menos uno de los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. En este caso, para reducir las actuaciones sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS y aumentar así su vida útil, se generan unas consignas de actuación 1.9 y 2.9 que implican preferentemente una descarga de energía para el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS asociado a la planta 1 y 2 a la que está asociado el diferencial de descarga, pero que no implica actuación alguna sobre el otro sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, al que está asociado el diferencial de descarga.

De esta manera, con estas consignas de actuación 1.9 y 2.9 el exceso de generación de una fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES se emplea para suplir en parte las carencias de generación de la otra fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES, y se actúa únicamente sobre el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de esta última fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES con la diferencia entre la diferencia de descarga y la diferencia de carga. Por tanto, el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de la planta 1 y 2 con diferencial de descarga se descargará una cantidad de energía determinada, mientras que no se actúa sobre el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de la planta 1 y 2 con diferencial de carga. Es decir, el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de la planta 1 y 2 con diferencial de descarga se descargará en menor medida, puesto que el exceso de energía de la otra planta 1 y 2 se emplea para suplir las carencias de generación de dicha planta 1 y 2 con diferencial de descarga, para que no haya que realizar ninguna actuación en el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS con diferencial de carga. Esto permite actuar lo menos posible sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y con la menor variación posible (menor cantidad de carga y/o descarga) para suministrar la energía total requerida, aumentándose así su vida útil.

En la etapa de actuación S1, preferentemente, se considera el estado de carga de los sistemas de almacenamiento 1. ESS y 2.ESS para generar las consignas de actuación 1.9 y 2.9. El estado de carga se mide preferentemente de manera periódica, con un periodo de tiempo predefinido, y dicha medición no tiene por qué formar parte de la etapa de actuación S1. Así, se determina la energía almacenada en los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS en base a dichas detecciones y se conoce cuánta cantidad se puede cargar o descargar en cada caso. Si el estado de carga lo permite, la cantidad de energía que se carga en, o se descarga del sistema de almacenamiento 1.ESS o 2. ESS correspondiente es igual a la diferencia entre ambos diferenciales, mientras que si no lo permite, se cargará o descargará la cantidad que permita (que será menor a la requerida). Como resultado, en el caso de cargarse un sistema de almacenamiento 1.ESS o 2.ESS, la cantidad de energía suministrada desde la planta 1 o 2 correspondiente es igual a la cantidad de energía generada por la fuente de energía renovable 1.RES o 2.RES menos la cantidad de energía que se carga en dicho sistema de almacenamiento 1.ESS o 2.ESS; y en el caso de descargarse un sistema de almacenamiento 1.ESS o 2.ESS, la cantidad de energía suministrada desde la planta 1 o 2 correspondiente es igual a la cantidad de energía generada por la fuente de energía renovable 1.RES o 2.RES más la cantidad de energía descargada de dicho sistema de almacenamiento 1.ESS o 2.ESS.

Preferentemente, para calcular la energía almacenada en un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS se determina además el estado de salud (SOH) de dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y se multiplica el estado de salud por la capacidad nominal de dicho sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. Esta multiplicación da como resultado la capacidad actual del sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondiente, y multiplicando esta capacidad por el estado de carga correspondiente se obtiene la energía almacenada en dichos sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. La capacidad nominal es un dato inherente del propio sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y el estado de salud es un parámetro conocido que se puede obtener de una forma convencional y que representa menor o mayor grado de degradación en el estado del sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. Este estado depende de la utilización de dichos sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, tanto por el número de actuaciones que se requieren sobre ellos como de la variación de carga que se requiere en cada actuación. Estas determinaciones se realizan preferentemente de manera periódica, con un periodo de tiempo predefinido, y no tienen por qué formar parte de la etapa de actuación S1.

De esta manera, la cantidad de energía que se descarga de un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS es igual a la diferencia entre ambos diferenciales, si la cantidad de energía almacenada en dicho sistema de almacenamiento 1. ESS y 2.ESS es igual o mayor a dicha diferencia, siendo dicha cantidad descargada igual a dicha cantidad almacenada en caso contrario; y la cantidad de energía que se carga de un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2. ESS es igual a la diferencia entre ambos diferenciales si la diferencia entre la capacidad actual del sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS y la cantidad de energía almacenada es igual o mayor a dicha diferencia, siendo dicha cantidad cargada igual a dicha diferencia en caso contrario.

Preferentemente, tras generarse las consignas de actuación en la etapa de actuación S1 de un ciclo de ejecución C, se determina la cantidad de energía que suministraría cada planta 1 y 2 en caso de aplicarse las consignas de actuación 1.9 y 2.9 generadas sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS, y se comparan ambas cantidades con las consignas de generación 1.0 y 2.0 correspondientes. Si como resultado se identifica que la cantidad de energía que suministraría una planta 1 y 2 es inferior a su consigna de generación 1.0 y 2.0 y que la energía que suministraría la otra planta 1 y 2 es al menos igual a su consigna de generación 1.0 y 2.0 (paso B en la figura 2), se ejecuta una etapa de ajuste S2 en el ciclo de ejecución C. En caso contrario, se aplican dichas consignas de actuación 1.9 y 2.9 sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS y se termina el ciclo de ejecución C.

Como se ha descrito previamente, las consignas de generación 1.0 y 2.0 comprenden por lo general la energía requerida por el control de generación automática (AGC). La energía que suministra cada planta 1 y 2 se emplea en primer lugar para cumplir con los requisitos de generación debidos a los demás criterios, empleándose la última parte para cumplir con los requisitos debido al control de generación automática. Al tener dos plantas 1 y 2, lo normal es distribuir entre las dos plantas 1 y 2 los requisitos del control de generación automático, considerando las casuísticas de cada una, por lo que en la situación descrita en el apartado anterior una de las dos plantas 1 y 2 no llega a cumplir este requisito. Para evitar esta situación, o reducirla al máximo, en la etapa de ajuste S2 se ajustan las dos consignas de generación 1.0 y 2.0, lo que conlleva un nuevo cálculo de consignas de actuación 1.9 y 2.9 como se detalla a continuación.

El ajuste de las consignas de generación 1.0 y 2.0 se realiza en función de la diferencia entre las consignas de generación 1.0 y 2.0 iniciales respectivas y la cantidad de energía que suministraría la planta 1 y 2 que no llega a generar la consigna de generación 1.0 y 2.0 inicial correspondiente. Como resultado se obtienen unas consignas de generación ajustadas 1.0a y 2.0a, y se vuelve a implementar la etapa de actuación S1 empleando dichas consignas de generación ajustadas 1.0a y 2.0a como consignas de generación recibidas. Normalmente, la consigna de generación ajustada 1.0a y 2.0a de la planta 1 y 2 que no llega a generar la consigna de generación 1.0 y 2.0 inicial se corresponde con la capacidad de generación de dicha planta 1 y 2, y la consigna de generación ajustada 1.0a y 2.0a de la otra planta 1 y 2 se corresponde preferentemente con un valor que implica que la suma de ambas consignas de generación ajustadas 1.0a y 2.0a sea igual a la suma de las consignas de generación 1.0 y 2.0 iniciales. Preferentemente, para ajustar las consignas de generación 1.0 y 2.0 se considera también la capacidad actual y la energía almacenada en el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS correspondientes y la capacidad de generación de la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES correspondiente.

Preferentemente, en un mismo ciclo de ejecución C la etapa de actuación S1 se ejecuta un máximo de dos veces, por lo que para poder ejecutarse la etapa de ajuste S2, además de la condición descrita anteriormente se identifica si la etapa de actuación S1 ejecutada ha sido la primera etapa de generación S1 de dicho ciclo de ejecución C (paso A en la figura 2). En caso afirmativo se podría ejecutar la etapa de ajuste S2, pero en caso negativo se daría por finalizado el ciclo de ejecución C y las consignas de actuación 1.9 y 2.9 determinadas serían las consignas a aplicar finalmente sobre los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS. De manera alternativa a la representación de la figura 1, los pasos A y/o B podrían formar parte de la etapa de generación S1.

A partir de ahí, y hasta una nueva implementación de un ciclo de ejecución C, las plantas 1 y 2 son actuadas bajo estos criterios.

El ciclo de ejecución C se ejecuta en tiempo real, y en el procedimiento se ejecutan los ciclos de ejecución C de manera periódica o a demanda (por el controlador de red o de la instalación 100, por ejemplo, o en base a premisas determinadas como modificaciones externas de las consignas de generación 1.0 y 2.0).

Preferentemente las plantas 1 y 2 son de tipos diferentes, siendo así una de ellas una planta eólica y la otra una planta fotovoltaica. A la hora de calcularse las consignas 1.0 y 2.0 se tiene en cuenta las previsiones de generación en base a datos climáticos o meteorológicos, como se ha descrito anteriormente, y el hecho de emplear plantas 1 y 2 de diferentes tipos permite reducir el error total debido a unas previsiones que no se cumplen posteriormente. Las plantas fotovoltaicas y eólicas tienen perfiles de generación complementarios, por lo que, normalmente, si la previsión de una planta solar es mayor que la que finalmente se da, la previsión de una planta eólica es menor que la que finalmente se da. Esto ocurre porque, normalmente, si el tiempo se nubla las posibilidades de que aparezca viento, o crezca la intensidad del mismo, es más alta, con lo que lo que se pierde en cuanto a previsión con una planta 1 y 2 se podría compensar, al menos en parte, con la otra, gracias al procedimiento propuesto.

Un segundo aspecto de la invención se refiere a una instalación 100 de generación de energía eléctrica como la descrita anteriormente. La instalación 100 comprende por lo tanto al menos una primera planta 1 renovable de generación de energía y una segunda planta 2 renovable de generación de energía, comprendiendo cada planta 1 y 2 al menos una fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES y al menos un sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de energía asociado a la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES. Los sistemas de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS se cargan o descargan, al menos parcialmente, cuando son actuados.

La instalación 100 está adaptada para soportar un procedimiento según el primer aspecto de la invención, en cualquiera de sus realizaciones. Para ello, puede comprender tantos sensores como sean necesarios para realizar las medidas requeridas (sensores no representados en las figuras), y una unidad de control con capacidad de cálculo para poder soportar y ejecutar dicho procedimiento (no representada en las figuras). La unidad de control puede comprender un procesador, un microprocesador, un controlador, una FPGA o cualquier dispositivo con capacidad de cálculo.

Como se ha descrito anteriormente, la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES y el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.ESS de cada planta 1 y 2 están conectados en paralelo, siendo dicha unión la salida de la planta 1 y 2 correspondiente. En cada caso, entre dicha unión y la fuente de energía renovable 1.RES y 2.RES y entre dicha unión y el sistema de almacenamiento 1.ESS y 2.eSs cada planta 1 y 2 puede comprender además un convertidor 1.2 y 1.3, y 2.2 y 2.3 para convertir la energía en energía eléctrica para por suministrarse a la red. Las dos plantas 1 y 2 están además unidas en paralelo (sus salidas), siendo dicha unión la salida de la instalación 100, tal y como se muestra en la figura 1 a modo de ejemplo, sumándose así la energía generada por ambas plantas 1 y 2 para obtener la energía total generada por la instalación 100.

Preferentemente una de las plantas 1 o 2 es una planta fotovoltaica, y la otra planta 1 o 2 es una planta eólica, con las ventajas que este hecho conlleva y que se han explicado previamente.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la gestión de energía eléctrica de una instalación (100) de generación de energía eléctrica, comprendiendo la instalación (100) al menos una primera planta (1) renovable de generación de energía y una segunda planta (2) renovable de generación de energía, comprendiendo cada planta (1, 2) al menos una fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) y al menos un sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) de energía asociado a la fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) correspondiente, que se cargan o descargan, al menos parcialmente, cuando son actuados, comprendiendo el procedimiento un ciclo de ejecución (C) en el que se genera una consigna de actuación (1.9, 2.9) respectiva para cada sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), que definen la actuación sobre dichos sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), y en el que se aplica dicha consigna de actuación (1.9, 2.9) generadas sobre dichos sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), comprendiendo el ciclo de ejecución (C) una etapa de actuación (S1) en la que se recibe una consigna de generación (1.0, 2.0) de energía respectiva para cada planta (1, 2), se mide la generación de energía de cada fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES), se compara cada consigna de generación (1.0, 2.0) con la generación medida correspondiente, obteniéndose un primer diferencial entre la generación y la consigna de generación (1.0) de la primera planta (1) y un segundo diferencial entre la generación y la consigna de generación (2.0) de la segunda planta (2), caracterizado porque, en el procedimiento, se comparan ambos diferenciales entre sí, y se generan las consignas de actuación (1.9, 2.9) en función del resultado de dicha comparación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde un diferencial es un diferencial de carga cuando la consigna de generación (1.0, 2.0) es menor que la generación medida correspondiente y un diferencial de descarga cuando la consigna de generación (1.0, 2.0) es mayor que la generación medida correspondiente, y en donde, en la etapa de actuación (S1), si durante la comparación entre ambos diferenciales se determina que el diferencial de una planta (1, 2) es un diferencial de carga y el diferencial de la otra planta (1,2) es un diferencial de descarga, se determina además si el valor absoluto de ambos diferenciales es igual o diferente, generándose las consignas de actuación (1.9, 2.9) en función de dicha última determinación.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en donde si durante la comparación entre ambos diferenciales se determina que el diferencial de una planta (1, 2) es un diferencial de carga y el diferencial de la otra planta (1, 2) es un diferencial de descarga y que el valor absoluto de ambos diferenciales es igual, se generan las consignas de actuación (1.9, 2.9) de tal manera que no impliquen actuación alguna sobre los sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS).

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, en donde, si durante la comparación entre ambos diferenciales se determina que el diferencial de una planta (1, 2) es un diferencial de carga, que el diferencial de la otra planta (1, 2) es un diferencial de descarga y que el valor absoluto de ambos diferenciales es diferente, las consignas de actuación (1.9, 2.9) se generan de manera que, con su posterior aplicación, en el caso de que el valor absoluto del diferencial de descarga sea mayor que el del diferencial de carga, se provoque que del sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) de la planta (1, 2) con el diferencial de descarga se descargue una cantidad de energía igual a la diferencia entre ambos diferenciales, o lo más cercano posible a dicha cantidad, y que no se actúe sobre el otro sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), y en el caso de que el valor absoluto del diferencial de carga sea mayor que el del diferencial de descarga, se provoque que en el sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) de la planta (1, 2) con el diferencial de carga se cargue una cantidad energía procedente de la fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) correspondiente igual a la diferencia entre ambos diferenciales, o lo más cercano posible a dicha cantidad, y que no se actúe sobre el otro sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en donde, en la etapa de actuación (S1), se detecta o mide además el estado de carga de los sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) y se generan las consignas de actuación (1.9, 2.9) considerando además dichos estados de carga, teniéndose en cuenta así dichos estados de carga para determinar la cantidad de energía a cargar en, o descargar de, los sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2ESS) además de la diferencia entre ambos diferenciales.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en donde, en la etapa de actuación (S1), se determina además el estado de salud de los sistemas de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS), y, en cada caso, se multiplica el estado de salud determinado por la capacidad nominal del sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) correspondiente, obteniéndose la capacidad actual de dicho sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) como resultado y multiplicándose dicho resultado por el estado de carga correspondiente, siendo el resultado de dicha multiplicación la cantidad de energía almacenada en el sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) correspondiente, considerándose dichas cantidades de energía almacenadas para generar las consignas de actuación (1.9, 2.9) respectivas además de la diferencia entre ambos diferenciales.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en donde las consignas de actuación (1.9, 2.9) se generan de tal manera que, con su aplicación, la cantidad de energía a descargar de un sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) sea igual a la diferencia entre ambos diferenciales si la cantidad de energía almacenada es igual o mayor a dicha diferencia, siendo dicha cantidad a descargar igual a dicha cantidad almacenada en caso contrario, y de tal manera que la cantidad de energía a cargar en un sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) sea igual a la diferencia entre ambos diferenciales si la diferencia entre la capacidad actual del sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) y la cantidad de energía almacenada es igual o mayor a dicha diferencia, siendo dicha cantidad a cargar igual a dicha diferencia en caso contrario.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde tras la generación de las consignas de actuación (1.9, 2.9) en la etapa de actuación (S1) de un ciclo de ejecución (C), se determina la cantidad de energía que suministraría cada planta (1, 2) en caso de aplicarse las consignas de actuación (1.9, 2.9) generadas en dicha etapa de actuación (S1), se comparan ambas cantidades con las consignas de generación (1.0, 2.0) correspondientes, y si como resultado se identifica que la cantidad de energía que suministraría una planta (1, 2) es inferior a su consigna de generación (1.0, 2.0) y que la energía que suministraría la otra planta (1, 2) es al menos igual a su consigna de generación (1.0, 2.0), se ejecuta una etapa de ajuste (S2) en el ciclo de ejecución (C) en el que se ajusta el valor de ambas consignas de generación (1.0, 2.0) en función de la diferencia entre la consigna de generación (1.0, 2.0) inicial y la cantidad de energía que suministraría la planta (1, 2) que es inferior a dicha consigna de generación (1.0, 2.0) inicial, obteniéndose unas consignas de generación ajustadas (1.0a, 2.0a) respectivas y volviéndose a implementar la etapa de actuación (S1) con dichas consignas de generación ajustadas (1.0a, 2.0a) como consignas de generación recibidas.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en donde tras la generación de las consignas de actuación (1.9, 2.9) en la etapa de actuación (S1) de un ciclo de ejecución (C), se determina si en dicho ciclo de ejecución (C) se ha ejecutado una etapa de actuación (S1) previamente, finalizándose el ciclo de ejecución (C) en caso afirmativo y determinándose si hay que ejecutar la etapa de ajuste (S2) en caso negativo.

10. Instalación de generación de energía eléctrica que comprende al menos una primera planta (1) renovable de generación de energía y una segunda planta (2) renovable de generación de energía, comprendiendo cada planta (1, 2) al menos una fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) y al menos un sistema de almacenamiento (1.ESS, 2.ESS) de energía asociado a la fuente de energía renovable (1.RES, 2.RES) correspondiente, que se cargan o descargan, al menos parcialmente, cuando son actuados, caracterizada porque la instalación (100) comprende una unidad de control con capacidad de cálculo configurada para ejecutar un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y tantos sensores como sean necesarios para realizar las medidas requeridas de dicho procedimiento.

11. Instalación según la reivindicación 10, en donde una de las plantas (1, 2) es una planta fotovoltaica y otra de las plantas (1, 2) es una planta eólica.