ES2914233T3 - Procedimiento de control de una microrred - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para controlar una microrred (1) que comprende al menos una planta de recursos de energía renovables distribuidos (3) y al menos una planta generadora de recursos de energía no renovables distribuidos (2), teniendo cada planta un controlador local (5, 6) que comprende: proporcionar el tipo y el tamaño de cada planta al controlador local de cada planta dentro de la microrred, en el que el tipo indica si es renovable o no y el tamaño indica la cantidad total de potencia que se puede suministrar; cada controlador local (5,6) mide la frecuencia de la microrred; estimación de la carga de potencia demandada por la planta en función de la frecuencia medida, y del tipo y tamaño de cada planta; dividir la carga de potencia estimada entre los recursos de energía disponibles en la planta; el controlador local de la al menos una planta de recursos renovables (6): monitoriza la energía suministrada por la central; disminuye la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada es inferior a la carga estimada; aumenta la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada supera la carga estimada; el controlador local de la al menos una planta generadora (5): aumenta el suministro de potencia por los recursos no renovables en respuesta a la detección de una disminución de la frecuencia de la microrred; y disminuye el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de un aumento de la frecuencia de la microrred.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de control de una microrred
La presente invención se refiere al campo de las microrredes para la generación y distribución de electricidad. Más en particular, la invención se refiere a un procedimiento para proporcionar control sobre recursos de energía distri buidos, y a un sistema de recursos de energía distribuidos.
Antecedentes
Una microrred es generalmente una red eléctrica local destinada a generar y distribuir energía eléctrica en regiones aisladas y alejadas de los grandes centros de generación de energía eléctrica. Las regiones aisladas son, por ejem plo, islas, regiones montañosas o zonas desérticas. El principio de las microrredes también es aplicable cuando un edificio, un barrio, un campus u otra entidad conectada a una amplia red de distribución desea gestionar la genera ción de su energía de forma diferente y aumentar su capacidad de resiliencia.
Las microrredes están formadas por varios tipos de recursos de energía que están distribuidos espacialmente y desconectados de una red principal. Estas microrredes se configuran como islas autónomas para el suministro de energía. Estos recursos distribuidos pueden incluir recursos de energía renovables, tales como células fotovoltaicas, paneles solares y turbinas eólicas. Además, pueden incluir recursos de energía generados por motores, tales como motores o turbinas que consumen combustible. Y pueden comprender instalaciones de almacenamiento de energía para almacenar localmente energía, que pueden incluir almacenamiento de tipo químico, tal como baterías, o mecá nico, tal como volantes.
La principal ventaja de las microrredes es que funcionan de forma autónoma, es decir, en modo isla, sin conexión con la red pública, y están situadas en la proximidad de las zonas de consumo, las cargas. De esta manera, las pérdidas inherentes a las redes de distribución de larga distancia se limitan.
La autonomía energética de la microrred la proporcionan los distintos tipos de fuentes de energía eléctrica, entre los que desempeñan un papel importante los grupos electrógenos, que también pueden denominarse fuentes de ener gía síncronas. En concreto, desde el punto de vista económico, un grupo electrógeno representa una pequeña in versión inicial y permite una generación de electricidad lo suficientemente flexible como para absorber los picos de consumo en las horas punta. Sin embargo, su funcionamiento requiere grandes cantidades de gasóleo, lo que au menta la factura energética y contribuye a la contaminación atmosférica.
En una microrred, los inversores de las fuentes de energía renovables pueden configurarse como un grupo Genera dor Virtual. Como los generadores tradicionales accionados por motor funcionan de forma sincrónica proporcionando un suministro de energía con una frecuencia constante, la integración de los recursos de energía renovables a la misma (micro) red se alivia controlando los inversores de energía renovable para emular las características y el comportamiento de los generadores síncronos tradicionales. Para aumentar aún más el grado de penetración de los recursos renovables, la solicitud de patente US 2017/ 0235322 A1 describe un procedimiento para controlar grupos Generadores Virtuales con el fin de mejorar la correspondencia entre la potencia eléctrica generada por el grupo renovable y la potencia eléctrica consumida por las cargas, evitando al mismo tiempo afectar negativamente a la estabilidad de la microrred. Además, la solicitud de patente US 2017/ 0187188 A1 describe un procedimiento para coordinar la generación de energía entre un recurso energético renovable y un recurso energético de motor síncrono mediante el ajuste de las características de control de caída.
Estos procedimientos permiten que una planta de recursos renovables, es decir, la planta de recursos de energía renovables, se convierta en una formación de red. Ser formación de red se entiende con el significado de generación de una tensión alterna de frecuencia y amplitud bien definidas, que son constantes o siguen una curva de caída. Las publicaciones científicas M. Torres y otros, "Generador Síncrono Virtual: Una estrategia de control para mejorar el control dinámico de la frecuencia en los sistemas de potencia autónomos", Energy and Power Engineering, Vol. 5 Núm. 2A, 2013, páginas. 32-38, M Datta y otros, "Un procedimiento de control de frecuencia para sistemas de po tencia híbridos aislados fotovoltaicos-diesel con el uso de energía totalmente renovable", 2009 International Conference on Power Electronics and Drive Systems (PEDS), 2-5 Nov. 2009 y H. Mahmood y otros, "Estrategias de implementación independiente y control autónomo de unidades de PV y baterías en microrredes en islas", IEEE Jour nal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 3, núm. 3, 1, septiembre de 2015, pags.742-755 también describen procedimientos para controlar la frecuencia en sistemas de potencia autónomos.
Un ejemplo ilustrativo de una microrred se muestra esquemáticamente en la figura 1. La microrred puede dividirse funcionalmente en un plano de recursos, un plano de red y un plano de control. El plano de recursos incluye los recursos de energía distribuidos de fuentes renovables, generadores y recursos de almacenamiento. A su vez, cada uno de los diferentes tipos de recursos de energía puede organizarse colectivamente en plantas distintas, tales co mo una planta de recursos renovables, una planta de grupos electrógenos y una planta de almacenamiento. El plano de red incluye la red de distribución y las cargas a las que se suministra la energía. El plano de control incluye los
controladores locales para cada planta de los tipos de recursos de energía y un controlador central global de la microrred para controlar de forma centralizada la coordinación entre las diferentes plantas de energía. Los procedi mientos que se han mencionados más arriba que permiten que un conjunto renovable se convierta en formador de redes son implementados por los controladores del conjunto local y el controlador central de la microrred.
Sin embargo, dentro de una microrred de este tipo, la comunicación entre los controladores locales de los conjuntos de recursos distribuidos y entre los controladores locales y el controlador central puede no estar siempre disponible, ser fiable o posible, ya sea temporalmente o no. Esta comunicación obstaculizada o la falta de ella influye en el con trol operativo dentro de la microrred.
Sumario de la invención
Un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para controlar una microrred de forma descentralizada. De acuerdo con la invención, este objeto se consigue proporcionando un procedimiento para controlar una microrred que tiene al menos una planta de recursos renovables de recursos de energía renovables distribuidos y al menos una planta generadora de recursos de energía no renovables distribuidos, en la que cada planta tiene un controlador local.
El procedimiento comprende, proporcionar el tipo y el tamaño de la potencia de cada planta al controlador local de cada una de las otras plantas, en el que el tipo indica renovable o no renovable y el tamaño indica la cantidad total de potencia que puede ser suministrada. En cada controlador local, la medición de la frecuencia de la microrred y la estimación de la carga de potencia total demandada de los recursos renovables y no renovables están basadas en la frecuencia medida. El controlador local de la al menos una planta de recursos renovables: disminuye la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada cae por debajo de la carga de potencia estimada y aumenta la frecuencia a la que la potencia es suministrada por el recurso renovable cuando la potencia suministrada supera la carga de potencia estimada. Y el controlador local de la al menos una planta generadora: aumenta el suministro de potencia por recursos no renovables en respuesta a la detección de una disminución de la frecuencia; y disminuye el suministro de potencia por recursos no renovables en respuesta a la detección de un aumento de la frecuencia.
Las realizaciones particulares de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un aspecto, se proporciona además una microrred de recursos de energía distribuidos que puede ser controlada de una manera descentralizada.
Como en una microrred en isla sin controlador central y/o sin comunicación disponible entre plantas, no es posible el intercambio de la potencia total demandada y la potencia a suministrar por las distintas plantas. Y tampoco lo es la coordinación de la potencia que deben suministrar las distintas centrales para que se ajuste a la potencia total de mandada. En consecuencia, en lugar de intentar intercambiar información sobre la demanda y el suministro de po tencia, cada controlador local crea su propia información: una estimación de la potencia total demandada. Como esto se basa en la misma entrada, es decir, la entrada dinámica de la frecuencia medida, esta estimación, aunque se calcula en cada controlador local por separado, será más o menos la misma en cada controlador.
A partir de esta estimación de la demanda de potencia total, cada controlador local puede estimar la potencia de mandada que la planta respectiva puede tener que entregar. Y como esto se basa en la misma entrada, es decir, la entrada estática del tipo y el tamaño de cada planta disponible, esta estimación, aunque se calcula en cada contro lador local por separado, será consistente en cada controlador. Esto permite ajustar la potencia suministrada conjun tamente por las plantas renovables y generadoras a la potencia total demandada por la carga.
El controlador local de la planta del al menos un generador asume que la planta de recursos renovables es capaz de proporcionar toda la potencia correspondiente al tamaño total de la planta. Con el fin de corregir esta suposición, el cambio, es decir, la disminución o el incremento, de la frecuencia aplicada por el controlador de la planta de recursos renovables es medido por el controlador de la planta del generador, dicha medición influye en la estimación de la carga de potencia demandada por el controlador del generador. Y, por lo tanto, la estimación de la potencia deman dada de la planta generadora cambiará en consecuencia, lo que hace que el controlador local de la planta generado ra suministre potencia para igualar la potencia total demandada por la carga menos la potencia suministrada por la planta de recursos renovables.
Otros objetos, aspectos, efectos y detalles adicionales de la invención se describen en la descripción detallada que sigue de un número de realizaciones ejemplares, con referencia a los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
A modo de ejemplo únicamente, las realizaciones de la presente divulgación se describirán con referencia al dibujo que se acompaña, en el que:
la figura 1 ilustra de forma esquemática un ejemplo de microrred conocida;
la figura 2 ilustra esquemáticamente un ejemplo de microrred de acuerdo con la invención;
la figura 3 es un diagrama de flujo de un ejemplo de procedimiento de acuerdo con la invención;
la figura 4 es otro diagrama de flujo del procedimiento de la figura 3;
la figura 5 es otro diagrama de flujo del procedimiento de la figura 3;
la figura 6 es un diagrama de flujo de otro ejemplo de procedimiento de acuerdo con la invención; y la figura 7 ilustra esquemáticamente otro ejemplo de microrred de acuerdo con la invención.
Descripción detallada
Haciendo referencia a la figura 2, se muestra una microrred 1 que tiene una planta generadora de energía 2 y una planta de energía renovable 3 que están configuradas para suministrar potencia a una o más cargas 4 que están destinadas a consumir, al menos en parte, una potencia suministrada por las plantas de energía. Con el fin de poder conectarse eléctricamente unas a las otras, ventajosamente en paralelo, a la microrred 1, las distintas plantas de potencia 2, 3 deben ser capaces de suministrar cada una, una señal eléctrica de la misma frecuencia y la misma tensión.
La planta generadora puede incluir varios recursos de energía no renovables, tales como generadores síncronos. Los generadores síncronos 2 comprenden generalmente un motor síncrono (un alternador) que, al ser accionado rotativamente por un árbol de una máquina rotativa, genera una señal eléctrica de corriente alterna (una corriente eléctrica y una tensión). La máquina rotativa puede ser un motor diesel o una turbina como, por ejemplo, una turbina de gas, de agua, de vapor o de aire.
La planta de recursos renovables 3 puede incluir uno o más recursos de energía renovables, un sistema de acumu lación de potencia y uno o más inversores. Los recursos de energía renovables pueden incluir generadores de ener gía solar, generadores de energía eólica o generadores de energía de corriente de agua, que generalmente generan una señal eléctrica de CC. Puede haber un inversor para cada recurso renovable, puede haber un inversor para múltiples recursos renovables o puede haber un inversor para toda la planta que combine todas las contribuciones de todos los recursos renovables. Esto se puede elegir en función de si hay diferentes tipos de recursos, del tamaño de los mismos o de otros criterios. Independientemente de la configuración elegida, el o los inversores son capaces de convertir la señal eléctrica generada por los recursos de energía renovables en una señal eléctrica de CA antes de inyectarla en la microrred 1.
Cada planta tiene un controlador local 5, 6 para. controlar el funcionamiento de la planta respectiva 2, 3. El controla dor local del generador 5 de la planta generadora controla el arranque y la parada de los distintos recursos de ener gía no renovables disponibles dentro de la planta generadora 2, con el fin de hacer coincidir la potencia a suministrar con la potencia demandada por la carga 4 y la potencia suministrada por la planta de recursos renovables 3. El con trolador local de recursos renovables 6 de la planta de recursos renovables controla la potencia suministrada por los recursos renovables, con el objetivo de optimizar la contribución de la potencia suministrada por las renovables a la carga total de potencia demandada por la carga 4. Además, el control interno de uno o más inversores está dispues to para implementar una ley de control que permite el funcionamiento de los recursos renovables y de toda la planta de recursos renovables 3 como un Generador Virtual.
Volviendo a la figura 3, se muestra un ejemplo de un procedimiento para controlar el funcionamiento de la microrred de la figura 2. En general, el procedimiento puede utilizarse para controlar cualquier microrred que tenga al menos una planta de recursos renovables de recursos de energía renovables distribuidos y al menos una planta generadora de recursos de energía no renovables distribuidos, en la que cada planta tiene un controlador local:
El procedimiento incluye proporcionar 101 el tipo y el tamaño de cada planta 2, 3 conectada dentro de la microrred 1 al controlador local 5, 6 de cada otra planta dentro de la microrred. Esto se puede hacer durante una fase inicial en la que se instala y configura la microrred. El tamaño de una central indica la cantidad total de potencia que poten cialmente puede suministrar esa central. Cada controlador local 5, 6 mide 102 la frecuencia de la microrred. A partir de la frecuencia medida, y junto con el tipo y el tamaño de cada planta, cada controlador local estima 103 la carga de potencia demandada a la planta respectiva. Esta carga de potencia estimada se divide entonces 104 entre los recursos de energía disponibles en la planta. Estos pasos son comunes para cada controlador, independientemente del tipo de planta: generadora o renovable.
Basándose en la carga de potencia estimada y en la potencia renovable suministrada por la planta de recursos re novables 3, el controlador local de recursos renovables 6 de la al menos una planta de recursos renovables 3 puede evaluar si es capaz de suministrar la potencia total demandada por la carga o si se debe suministrar potencia adicio
nal por la planta generadora 2. La potencia renovable suministrada PRenovabie puede ser suficiente, insuficiente o excesiva, lo que se determina comparando PRenovable con la carga de potencia PEstimada. Con el fin de señalar esto, el controlador local de recursos renovables 6 puede aprovechar sus propiedades de generador virtual y adaptar la frecuencia, ya que es capaz de formar la red.
En consecuencia, como se muestra en la figura 4, el procedimiento incluye además que el controlador local de re cursos renovables 6 disminuya 203 la frecuencia a la que se suministra la energía por la planta de recursos renova bles 3 cuando la energía suministrada cae por debajo de la carga estimada. Que en este ejemplo se evalúa compa rando 202 la potencia renovable suministrada con la estimación de la potencia demandada por la carga 4. Y el con trolador local de recursos renovables 6 puede aumentar 204 la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables 3 cuando la potencia suministrada supera la carga estimada.
A su vez, como se muestra en la figura 5, el controlador 5 del generador local de la al menos una planta generadora 2, que mide 102 la frecuencia de la microrred, detectará una caída o subida de la frecuencia, en este ejemplo com parando la frecuencia medida FMedida con el valor nominal o deseado de la frecuencia FNominal. En respuesta a ello, el controlador 5 del generador local puede aumentar 303 el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de una disminución de la frecuencia de la microrred. Y el controlador 5 del generador local puede disminuir 304 el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de un aumento de la frecuencia de la microrred. Más concretamente, la demanda de potencia estimada 103 por el contro lador 5 del generador local proporcionará una indicación de la cantidad de energía que el generador local 6 necesita para adaptar la potencia que es suministrada por la planta generadora 2.
Como una planta generadora 2 en general también es capaz de formar la red, una caída o aumento de la frecuencia de la microrred debido a la disminución o aumento dictado por el controlador local de recursos renovables 6, será compensado por la frecuencia de la potencia adaptada suministrada por la planta generadora 2 que es adoptada por la respuesta del controlador 5 del generador. Una caída de la frecuencia de la microrred debida a una reducción de la frecuencia de la contribución de la planta de recursos renovables se compensará mediante la superposición de la frecuencia de la potencia del generador debido a un aumento de la contribución de la potencia suministrada por la planta generadora 2.
En otro ejemplo de un procedimiento para controlar el funcionamiento de la microrred 1, en el que al menos una planta de recursos renovables incluye un acumulador de energía local, el procedimiento puede tener en cuenta el estado de carga de dicho acumulador de energía. En la figura 6, de forma similar al ejemplo de la figura 4, el proce dimiento incluye que el controlador local de recursos renovables 6 compare 402 la potencia renovable suministrada con la estimación de la potencia demandada por la carga 4. Y el controlador local de recursos renovables 6 puede aumentar 404 la frecuencia a la que se suministra la energía por parte de la planta de recursos renovables 3 cuando la potencia suministrada supera la carga estimada.
En el ejemplo de la figura 6, el procedimiento incluye además que el controlador local 6 de la al menos una planta de recursos renovables 3, cuando el estado de carga del acumulador de energía local es suficiente para asegurar po tencia de reserva, mantenga 405 la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renova bles 3 cuando la energía suministrada cae por debajo de la carga estimada. Y el controlador renovable 6 inicia y/o controla activamente la descarga del acumulador de energía local. Por lo tanto, todavía no se requiere potencia adicional de la planta generadora 2, ya que la cantidad de potencia suministrada por la planta de recursos renova bles 3 puede mantenerse en el nivel deseado. Para lo cual el controlador de recursos renovables 6 seguirá contro lando 201 la potencia renovable. Por otro lado, cuando el estado de carga del acumulador de energía local es insufi ciente para asegurar la potencia de reserva, el controlador de recursos renovables 6 disminuye 403 la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la energía suministrada cae por debajo de la carga estimada.
Además, cuando el controlador de recursos renovables 6 evalúa que la potencia suministrada supera la potencia demandada estimada, el controlador puede también iniciar la carga del acumulador de energía local. Se pueden considerar varios esquemas para optimizar la carga. Por ejemplo, la carga del acumulador de energía puede ser iniciada antes de aumentar la frecuencia 404, para garantizar un acumulador de energía totalmente cargado antes de que la planta generadora comience a suministrar potencia. Como otro ejemplo, la carga del acumulador de ener gía puede iniciarse en lugar de aumentar la frecuencia, por ejemplo, en el caso de que se prevea que el exceso de potencia suministrada vuelva a caer antes de que el acumulador de energía se cargue a plena capacidad. O la carga del acumulador de energía puede iniciarse simultáneamente con el aumento 404 de la frecuencia, por ejemplo, cuando se espera un aumento continuo del suministro de potencia al amanecer o se considera una previsión meteo rológica positiva para un panel solar.
Con el fin de controlar la frecuencia de la señal eléctrica que suministra la potencia renovable, el controlador 6 de la planta de recursos renovables 3 está dispuesto para controlar un punto de consigna; dicho punto de consigna regula la frecuencia a la que se suministra la potencia. Y el controlador de recursos renovables 6 ajusta el punto de consig
na para disminuir o aumentar la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada, respectivamente, cae por debajo o supera la carga estimada.
Como ejemplo más específico, el controlador local 6 de la planta de recursos renovables 3 está dispuesto para implementar y/o hacer cumplir una ley de control que permite el control de caída. El control de caída se refiere al ajuste de la frecuencia de la señal eléctrica en función de la potencia activa suministrada y/o al ajuste de la tensión de la señal eléctrica en función de la potencia reactiva: El punto de consigna controlado por el regulador de recursos re novables 6 es entonces un punto de consigna de potencia, es decir, una referencia de potencia que, de acuerdo con la relación entre la potencia activa y la frecuencia definida por la ley de control, adapta la frecuencia de la potencia renovable que se está suministrando.
Con el fin de que cada controlador local 5, 6 obtenga una estimación de la potencia total demandada y determine a partir de ella la potencia que puede necesitar suministrar, cada controlador local 5, 6 realiza un algoritmo idéntico. Como ejemplo de dicho algoritmo, la estimación de la carga de potencia demandada de la planta basada en la fre cuencia medida, y el tipo y tamaño de cada planta, incluye la resolución del siguiente conjunto de ecuaciones dife renciales
P e ¡¡t = S & i f - f 0 ) z )
i = A f QPe s t - z )
En la presente memoria descriptiva se utilizan los siguientes parámetros:
S es una función de saturación;
A y A f son variables de control sintonizables;
f es la frecuencia medida;
fo es una frecuencia nominal;
z es una variable integradora; y
z es la derivada temporal de z.
Este conjunto de ecuaciones implementa un Controlador Integrador Proporcional saturado (controlador PI). La fun ción de saturación se elige de forma que se evite que la potencia estimada supere el tamaño de la microrred. Los valores de las variables de control A y A f dependen del tamaño de la microrred. Por ejemplo, para una microrred pequeña de algunos Kw los valores serán del orden de A = 150 y A f = 5. Mientras que para una microrred de varios MW, A = 1500 y A f = 50. La frecuencia nominal fo es preferentemente de 50 Hz, pero puede elegirse libremente para otros propósitos.
La variable Z es una variable interna, que sólo se utiliza para el cálculo y permite "guardar" el valor de la potencia estimada. En consecuencia, cuando f = fo, entonces P e s t = S (z). Aquí el integrador también se acentúa con la varia ble de control A f para acelerar la convergencia de la Pest. Al comienzo de los cálculos, el valor inicial de P e s t puede ponerse a cero.
Además, la estimación de la potencia demandada por la planta incluye la comparación de la carga de potencia esti mada con el tamaño de la al menos una planta de recursos renovables para determinar si la potencia renovable suministrada coincide con la potencia total demandada.
Con el fin de obtener la estimación de la potencia demandada por la planta respectiva, la estimación de la carga de potencia demandada de la planta basada en la frecuencia medida, y el tipo y tamaño de cada planta, incluye ade más lo siguiente
Cuando la demanda de potencia total estimada es menor que el tamaño de la planta de recursos renovables, la potencia demandada por la planta de recursos renovables se establece igual a la potencia total demandada. Y la potencia demandada por la planta generadora se fija en cero. O es representado en una fórmula
PRenovable = P e st
PcenSet ~ 0
Y cuando la demanda total de potencia estimada es mayor que el tamaño de la planta de recursos renovables, la potencia demandada por la planta de recursos renovables se establece igual al tamaño de la planta de recursos renovables. Y la potencia demandada por la planta generadora se establece igual a la potencia total demandada menos el tamaño de la planta de recursos renovables. O se representa en una fórmula
PRenovable — T d ffld ñ O R e n o va b le
PG enSet — P e s t - T d ffld ñ O R e n o va b le
Es importante señalar que la estimación de la potencia total demandada no es necesariamente la potencia real de mandada. Es un parámetro que se estima, es decir, se calcula para comunicar la potencia que debe suministrar la planta generadora. Como esto puede ser calculado como la diferencia entre la potencia que la planta de recursos renovables es capaz de suministrar y la potencia total que se demanda de la microrred, no es necesario comunicar la potencia real que la planta de recursos renovables es capaz de suministrar. En cambio, se comunica el exceso de potencia demandada, que es la potencia total estimada menos el tamaño fijo de la planta.
Los diversos ejemplos de procedimientos para controlar el funcionamiento de una microrred, tal como se divulgan en la presente memoria descriptiva, pueden implementarse en consecuencia en tal microrred. Haciendo referencia a la figura 7, se muestra una microrred 11 que tiene al menos una planta generadora de energía 12 y al menos una plan ta de energía renovable 13 que están configuradas para suministrar potencia a una o más cargas 14. La al menos una planta de recursos renovables 13 tiene uno o más recursos de energía renovables distribuidos 18, un inversor renovable 17 y un controlador renovable local 16. La al menos una planta generadora 12 incluye uno o más recursos de energía no renovables distribuidos y un controlador de generador local 15.
Cada controlador local 15, 16 está provisto del tipo y tamaño de todas las demás plantas presentes en la microrred 11. Cada controlador local 15, 16 está dispuesto para medir la frecuencia de la microrred. Cada controlador local 15, 16 está dispuesto para estimar la carga de potencia demandada a la planta en base a la frecuencia medida, y al tipo y tamaño de cada planta. Y cada controlador local 15, 16 está dispuesto para dividir la carga de potencia estimada entre los recursos de energía disponibles dentro de la planta respectiva 15, 16.
El controlador local 16 de la al menos una planta de recursos renovables 13 está dispuesto además para supervisar la potencia suministrada por la planta, para disminuir la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada cae por debajo de la carga estimada, y dispuesto para aumentar la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada supera la carga estimada.
El controlador local 15 de la al menos una planta generadora 12 está dispuesto además para aumentar el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de una disminución de la frecuencia de la microrred, y está dispuesto para disminuir el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de un aumento de la frecuencia de la microrred.
Además, la al menos una planta de recursos renovables 13 tiene un acumulador de energía local 19. Por lo tanto, el controlador local 16 de la al menos una planta de recursos renovables 13 está dispuesto además para, cuando el estado de carga del acumulador de energía local es suficiente para garantizar la potencia de reserva, mantener la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la energía suministrada cae por debajo de la carga estimada y para controlar la descarga del acumulador de energía local 19. Y el controla dor de recursos renovables 16 está dispuesto además para, cuando el estado de carga del acumulador de energía local es insuficiente para asegurar la potencia de reserva, disminuir la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la energía suministrada cae por debajo de la carga estimada.
Aunque la presente invención se ha descrito más arriba con referencia a realizaciones específicas, no pretende estar limitada a la forma específica expuesta en la presente memoria descriptiva. Por el contrario, la invención está limita da únicamente por las reivindicaciones que la acompañan y otras realizaciones distintas de las específicas anterio res son igualmente posibles dentro del ámbito de estas reivindicaciones anexas.
Además, aunque las realizaciones ejemplares se han descrito más arriba en alguna combinación ejemplar de com ponentes y/o funciones, debe apreciarse que las realizaciones alternativas pueden ser proporcionadas por diferentes combinaciones de miembros y/o funciones sin apartarse del alcance de la presente divulgación descrita en las reivindicaciones anexas. Además, se contempla específicamente que una característica particular descrita, ya sea individualmente o como parte de una realización, puede combinarse con otras características descritas individual mente, o con partes de otras realizaciones, sin apartarse del alcance de las reivindicaciones anexas.
Claims (10)
1. Un procedimiento para controlar una microrred (1) que comprende al menos una planta de recursos de energía renovables distribuidos (3) y al menos una planta generadora de recursos de energía no renovables distribuidos (2), teniendo cada planta un controlador local (5, 6) que comprende:
proporcionar el tipo y el tamaño de cada planta al controlador local de cada planta dentro de la microrred, en el que el tipo indica si es renovable o no y el tamaño indica la cantidad total de potencia que se puede suministrar;
cada controlador local (5,6) mide la frecuencia de la microrred;
estimación de la carga de potencia demandada por la planta en función de la frecuencia medida, y del tipo y tamaño de cada planta;
dividir la carga de potencia estimada entre los recursos de energía disponibles en la planta;
el controlador local de la al menos una planta de recursos renovables (6):
monitoriza la energía suministrada por la central;
disminuye la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada es inferior a la carga estimada;
aumenta la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada supera la carga estimada;
el controlador local de la al menos una planta generadora (5):
aumenta el suministro de potencia por los recursos no renovables en respuesta a la detección de una disminución de la frecuencia de la microrred; y
disminuye el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de un aumento de la frecuencia de la microrred.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la al menos una planta de recursos renovables comprende un acumulador de energía local, comprendiendo el procedimiento además: el controlador local de la al menos una planta de recursos renovables:
cuando el estado de carga del acumulador de energía local es suficiente para garantizar la potencia de re serva:
mantiene la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada es inferior a la carga estimada; y
controla la descarga del acumulador de energía local;
cuando el estado de carga del acumulador de energía local es insuficiente para garantizar la potencia de reserva:
disminuye la frecuencia a la que la potencia es suministrada por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada cae por debajo de la carga estimada.
3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
el controlador local de la planta de recursos renovables, cuando la potencia suministrada supera la carga estimada, inicia la carga del acumulador de energía local;
en el que el inicio de la carga puede realizarse antes, en lugar de o simultáneamente con el aumento 404 de la frecuencia.
4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además:
el controlador local de la planta de recursos renovables:
controla un punto de consigna, regulando el punto de consigna la frecuencia a la que se suministra la potencia;
ajusta la potencia de punto de consigna para disminuir o aumentar la frecuencia a la que se sumi nistra la potencia de la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada es inferior o superior a la carga estimada, respectivamente.
5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende, además:
el controlador local de la planta generadora:
que controla la operación de arranque y parada de cada fuente de energía no renovable respectiva.
6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además: que el controlador local de la planta de recursos renovables implemente una ley de control, comprendiendo la ley de control el control de caída.
7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estimación de la carga de potencia demandada por la planta basada en la frecuencia medida, y el tipo y tamaño de cada planta, comprende:
resolver el siguiente conjunto de ecuaciones diferenciales
P e St = S & ( f -
f o ) z )
z = A f ( P e s t - z )
en el que:
S es una función de saturación;
A y A f son variables de control sintonizables;
f es la frecuencia medida;
f o es una frecuencia nominal;
z es una variable integradora;
z es una derivada temporal de z; y
comparar la carga de energía estimada con el tamaño de la al menos una planta de recursos renovables para determinar si la potencia renovable suministrada es suficiente para igualar la potencia total demanda da.
8. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estimación de la carga de potencia demandada a la planta basada en la frecuencia medida, y el tipo y tamaño de cada planta, comprende además:
cuando la demanda total de potencia estimada es inferior al tamaño de la planta de recursos renovables: establecer la potencia demandada por la planta de recursos renovables igual a la potencia total demandada;
poner a cero la potencia demandada por la planta generadora;
cuando la demanda total de potencia estimada es superior al tamaño de la planta de recursos renovables;
establecer la potencia demandada por la planta de recursos renovables igual al tamaño de la plan ta de recursos renovables;
establecer la potencia demandada por la planta generadora igual a la potencia total demandada menos el tamaño de la planta de recursos renovables.
9. Una microrred (1) que comprende:
al menos una planta de recursos renovables (3) que comprenda uno o más recursos de energía renovables distribuidos, un inversor renovable y un controlador renovable local (6),
al menos una planta generadora (2) que comprende uno o más recursos de energía no renovables distri buidos y un controlador local del generador (5),
en la que cada controlador local (5,6) está provisto del tipo y del tamaño de todas las plantas
en la que el tipo indica que es renovable o no renovable y el tamaño indica la cantidad total de potencia que se puede suministrar;
en la que cada controlador local (5,6) está dispuesto para:
medir la frecuencia de la microrred;
estimar la carga de potencia demandada de la planta en función de la frecuencia medida, y del tipo y tamaño de cada planta; y
dividir la carga de potencia estimada entre los recursos de energía disponibles en la planta; en la que el controlador local (6) de la al menos una planta de recursos renovables está dispuesto además para:
monitorizar la potencia suministrada por la central;
disminuir la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada es inferior a la carga estimada; y
aumentar la frecuencia a la que se suministra la potencia de la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada supera la carga estimada;
en la que el controlador local (5) de la al menos una planta generadora está dispuesto además para:
aumentar el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de una disminución de la frecuencia de la microrred; y
disminuir el suministro de potencia mediante recursos no renovables en respuesta a la detección de un aumento de la frecuencia de la microrred.
10. Microrred de acuerdo con la reivindicación 9, la al menos una planta de recursos renovables comprende ade más un acumulador de energía local; en el que el controlador local de la al menos una planta de recursos reno vables está dispuesta además para:
cuando el estado de carga del acumulador de energía local es suficiente para garantizar la potencia de re serva:
mantener la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la potencia suministrada es inferior a la carga estimada; y
controlar la descarga del acumulador de energía local;
cuando el estado de carga del acumulador de energía local es insuficiente para garantizar la potencia de reserva:
disminuir la frecuencia a la que se suministra la potencia por la planta de recursos renovables cuando la energía suministrada es inferior a la carga estimada.
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