Autor: Raul Vicastillo Golvano Director: Joaquín Mur Amada Ponente: Miguel Samplón Chalmeta

1. Proyecto Fin de CarreraOPTIMIZACIÓN DE UN BANCO DE CONDENSADORES Y REACTANCIAS EN LA SUBESTACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO Autor: Raul Vicastillo Golvano Director: Joaquín Mur Amada Ponente: Miguel Samplón Chalmeta

2. Diseño de un sistema de control de la energía reactiva, que nos permita obtener una retribución económica, optimizando los bancos de condensadores y reactancias. OBJETO Y ALCANCE

3. SISTEMAS DE COMPENSACIÓN DE ENERGÍA REACTIVA Debido a los efectos nocivos de los desfases V-I en sistemas de corriente alterna, como perdidas o infraestructuras: • Dispositivos estáticos de compensación fija • Asociación de un banco de condensadores de compensación • Compensación de aplicaciones de carga constante • Dispositivos estáticos de compensación escalonada • Baterías individuales se conectan y desconectan automáticamente • Regulación discreta, factor de potencia no permanece constante • Se fabrican con carácter exclusivo para una aplicación concreta

4. SISTEMAS DE COMPENSACIÓN DE ENERGÍA REACTIVA • Dispositivos estáticos de compensación continua • Baterías individuales combinados con convertidores electrónicos • Suministro de potencia necesaria para mantener fijo el FP • Inconveniente las no linealidades del sistema • Filtros de armónicos, encarecen todavía más su valor • Dispositivos convertidores de compensación • Convertidores de potencia proporcionan toda la corriente reactiva • VSI´s, convertidores AC-DC o AC-AC

5. LOCALIZACIÓN DE LOS COMPENSADORES DE POTENCIA REACTIVA EN PARQUES EÓLICOS La compensación de una instalación eólica puede presentarse en: • Subestación • Aerogeneradores • Mixta

6. OPCIONES DE TARIFICACIÓN EN ESPAÑARemuneración según R.D.2818/1998 • El factor de potencia se computaba mensualmente • La máxima bonificación era del 4% sobre la potencia facturada, para FP>0.99 • Se podría ajustar manualmente los últimos días del mes, por lo que no requería ningún tipo de inversión en el parque

7. OPCIONES DE TARIFICACIÓN EN ESPAÑA Remuneración según R.D.436/2004 • Máxima bonificación de hasta un 8% de la potencia facturada • El factor de potencia se computaba cada 15 minutos • El sistema debe tener en cuentas periodos pico, valle o llano

8. OPCIONES DE TARIFICACIÓN EN ESPAÑARemuneración según R.D.436/2004 • La clasificación de horas pico, valle o llano en Aragón } • 17% en periodos pico • 33% en periodos valle • 50% en periodos llano Bonificación máxima 8% Bonificación máxima 4%

9. OPCIONES DE TARIFICACIÓN EN ESPAÑARemuneración según R.D.661/2007 • El factor de potencia se computa cada periodo horario • Porcentaje de bonificación se mantiene de la tabla del R.D.436/2004, así como la clasificación de periodos pico, valle o llano

10. DESCRIPCIÓN DE LA REGULACIÓN Dimensionar el sistema de compensación, pasos y tamaño de condensadores y bobinas Estimar la capacidad de los bancos de condensadores y bobinas para un parque Simular la regulación en un periodo largo Obtener como figuras de merito, la remuneración anual, las conmutaciones anuales, VAN, TIR y el tiempo de retorno de la inversión Si No OK Dimensionamiento óptimo

11. DESCRIPCIÓN DE LA REGULACIÓN Consigna de la regulación horaria • Buscaremos tener el factor de potencia óptimo para cada tipo de periodo FPoptimo=cos optimo optimo=Arc cos(FPoptimo) Qoptimo= P* tanoptimo

12. DESCRIPCIÓN DE LA REGULACIÓN Características especiales del sistema de bonificación • La bonificación del control se percibe al final de la hora • Los actuadores son discretos • Las bobinas y los condensadores tienen un tiempo medio de funcionamiento antes de fallar • La potencia reactiva es proporcional al número de elementos conectados y al tiempo que están conectados • El factor de potencia horario depende de la energía activa generada en la hora • La consigna , el factor de potencia varía de una hora a otra

13. OBTENCIÓN DE LA BONIFICACIÓN HORARIA • Calculamos el factor de potencia horario • Obtenemos, a partir de la tabla, el porcentaje de bonificación obtenido • Aplicamos el porcentaje al valor de la energía durante dicha hora

14. DISEÑO DE LA REGULACIÓN Predecir las energías horarias Comprobamos si el factor de potencias se encuentra dentro de la banda admisible En caso negativo, comprobamos si conmutando un elemento durante el resto de la hora entro en la banda admisible Actuamos de forma consecuente

15. DISEÑO DE LA REGULACIÓN • Compararemos una predicción de la potencia reactiva durante cada hora, con la que sería la potencia reactiva optima durante dicha hora. • Así calcularemos la predicción: • t1 y t2 corresponden a la fracción transcurrida y restante

16. DISEÑO DE LA REGULACIÓN • Dividiremos la regulación en 3, correspondiente a los diferentes valores de Qoptimo, según estemos en periodo pico, valle o llano • Calcularemos el error entre Qoptimo y la predicción • No somos penalizados siempre y cuando estemos por encima del Qoptimo en los periodos valle, o por debajo en los periodos pico. • En los periodos llano nos interesa estar lo mas cercano a una potencia reactiva horaria igual a 0.

17. DISEÑO DE LA REGULACIÓN PERIODOS VALLE • Si estamos por debajo del nivel mínimo C↓ ó L↑ • Si superamos en más de un escalón el nivel L↓ ó C↑ PERIODOS PICO • Si estamos por encima del nivel máximo L↓ ó C↑ • Si superamos en mas de un escalón el nivel C↓ ó L↑ PERIODOS LLANO • Si estamos por debajo del cero C↓ ó L↑ • Si superamos en más de un escalón el cero L↓ ó C↑

18. DISEÑO DE LA REGULACIÓN • Nos encontramos con un problema cuando trabajamos a baja potencia. • Lo solucionaremos haciendo que la banda de histéresis sea inversamente proporcional a la potencia activa. • Resultados genéricos con condensadores e inductancias CONDENSADORES BOBINAS

19. OPTIMIZACIÓN DE LOS BANCOS • Realizar una tabla de con el numero y los tamaños de los bancos y deducir cuales son los casos mas razonables a priori. • De estos casos mas razonables, calcularemos una serie de parámetros que nos indicaran cual es el caso mas adecuado. • Bonificación adicional • Conmutaciones anuales • VAN • TIR • Tiempo de retorno de la inversión • Seleccionaremos el dimensionamiento óptimo

20. MEJORAS EN LA PROGRAMACIÓN • Regulación vectorial Regulación secuencial • Interpolación del registro de datos • Posibilidad de predicción por persistencia o por tendencia • Visualización en tablas de los cálculos economicos

21. ESTUDIO DEL PARQUE 1 • Parque de 50 MW • Comenzamos fijando un valor lo de los bancos de condensadores • Deducimos el dimensionamiento óptimo de los bancos de inductancias • El dimensionamiento seleccionado será 1 escalón de 0.2

22. ESTUDIO DEL PARQUE 1 • Determinamos el dimensionamiento de los condensadores VAN Conmutaciones TIR • El dimensionamiento óptimo para los bancos de condensadores será de 2 escalones de 0.3

23. ESTUDIO DEL PARQUE 1 • Coste inicial de la instalación 125000 € • Con el dimensionamiento óptimo, aplicaremos la regulación para el método de la persistencia y la tendencia • Los dos modelos son completamente validos • En este parque aplicaremos el método de predicción por tendencia

24. ESTUDIO DEL PARQUE 2 • Parque de 25 MW • El dimensionamiento óptimo de los bancos de inductancias será de 1 escalón de 0.3 VAN Conmutaciones TIR • El dimensionamiento óptimo para los bancos de condensadores será de 2 escalones de 0.3

25. ESTUDIO DEL PARQUE 2 • Coste inicial de la instalación 133125 € • Con el dimensionamiento óptimo, aplicaremos la regulación para el método de la persistencia y la tendencia • Los dos modelos son completamente validos • En este parque aplicaremos el método de predicción por persistencia

26. ESTUDIO DEL PARQUE 3 • Parque de 50 MW • El dimensionamiento óptimo de los bancos de inductancias será de 1 escalón de 0.2 VAN Conmutaciones TIR • El dimensionamiento óptimo para los bancos de condensadores será de 2 escalones de 0.3

27. ESTUDIO DEL PARQUE 3 • Coste inicial de la instalación 125000 € • Con el dimensionamiento óptimo, aplicaremos la regulación para el método de la persistencia y la tendencia • Los dos modelos son completamente validos • En este parque aplicaremos el método de predicción por tendencia

28. Proyecto Fin de CarreraOPTIMIZACIÓN DE UN BANCO DE CONDENSADORES Y REACTANCIAS EN LA SUBESTACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO Autor: Raul Vicastillo Golvano Director: Joaquín Mur Amada Ponente: Miguel Samplón Chalmeta