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II Congreso de Cátedras Endesa Red Sevilla, Mayo 19 de 2011


II Congreso de Cátedras Endesa Red.

CERIEN – UPC

CATEDRA ENDESA RED DE INNOVACION ENERGETICA.

Universitat Politécnica de Catalunya

Prof. Antoni Sudrià i Andreu. PhD.

Sevilla, 19 de mayo de 2011


INDICE

• Breve presentación de la CERIEN

• Presentación de actividades 2010-2011

• Resultados Adicionales

• Reflexiones finales


Breve presentación de la CERIEN • ORGANIZACIÓN:

Director: Antoni Sudriá

Coordinación: Rodrigo Ramírez-Pisco

Apoyo Logístico: Silvia Palau

CITCEA-UPC Roberto Villafáfila Andreas Sumper Oriol Gomis Rodrigo Ramírez-Pisco

Endesa Red: José Ramón Esteve José Ángel Martínez Joan Frau


Breve presentación de la CERIEN – Empieza en el 2005

– Se ubica en el CITCEA – UPC – Más de 15 temas de investigación propuestos y desarrollados – 7 Jornadas Internacionales de innovación energética – Publicaciones en eventos y revistas importantes – Tesis y Proyectos fin de carrera en el marco de la Cátedra – 7 Premios fin de carrera – Herramientas de planificación integradas a los sistemas de ENDESA Red.

– Reconocimiento a nivel de ENDESA y de la UPC – Fortalecimiento del grupo de energía del CITCEA-UPC – Motivación para nuevas vocaciones en el área.

– MUCHAS ACTIVIDADES ADICIONALES: Proyectos, conferencias, áreas nuevas de estudio,

presencia en temas de frontera, alto nivel de comunicación con ENDESA.

CONFIANZA Y CRECIMIENTO IMPULSADO POR LA CÁTEDRA.


Estudios e investigaciones la CERIEN

(2005-2009) 1. Retribución de la distribución:

Inicio: 05/2005 Fin 12/2006

3. Pilas de combustible como back-up de la red de distribución: Inicio: 05/2005 Fin 12/2006

4. Estudio Dinámico del Impacto de la Generación Eólica en la red Eléctrica. Inicio:05/2005

2. Monitorización de subestaciones eléctricas:

Inicio: 05/2005 Fin 12/2005

6. La Eficiencia Energética en la distribución de energía eléctrica. Inicio: 07/2009

5. Herramienta de Estudio de Viabilidad de una Instalación Fotovoltaica en la red de baja tensión.

Inicio: 05/2005


7. Estudio dinámico del impacto de la generación eólica en la red eléctrica catalana. Inicio: 05/2005.

8. Evaluación de instalación de plantas generadoras de pequeña potencia en redes de distribución.

Inicio: 03/2008 Fin 2010

10. Almacenamiento de energía: estado del arte y aplicaciones en distribución.

Inicio: 03/2009 Fin 2010

9. Aplicación de dispositivos de transmisión AC flexible (FACTS) para el soporte a la red eléctrica

Inicio: 05/2005

Estudios e investigaciones CERIEN

(2005-2009)


Informes adicionales (2005-2009)

RIESGO DE CEROS EN SISTEMAS ELECTRICOS INSULARES Y EXTRAPENINSULARES INFORME SOBRE LAS INCIDENCIAS EN LA RED ELECTRICA DE BARCELONA DEL 23/07/2007 SUPERCONDUCTIVIDAD PARA EL SOTERRAMIENTO DE LINEAS DE ALTA TENSION INFORME TECNICO SOBRE EL CERO GENERALIZADO DE TENSION EN EL SISTEMA MALLORCA-MENORCA 13/11/2008. ANALISIS Y RECOMENDACIONES.


1. Almacenamiento de Energía. Aplicaciones en Distribución

2. Impacto de la conexión de Productores de Régimen Especial a la red de Baja Tensión

3. Optimización de la eficiencia energética del parque de transformadores de distribución conforme a las restricciones del Real Decreto 222/2008

4. Optimización de la localización de transformadores de ángulo (PST) e impedancias para eliminar sobrecargas en redes de distribución

5. Implementación de FACTS en el escenario eólico 2010

6. Estudio de conexión de generadores eólicos en la red de distribución

7. Desarrollo de modelos de FACTS en PSS/E

Estudios e investigaciones CERIEN 2011


Presentación de actividades 2010-2011 1. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA. APLICACIONES EN DISTRIBUCIÓN

Evaluar el tamaño del almacenamiento de energía que pretenda satisfacer en un horizonte de tiempo determinado la demanda que se encuentra en riesgo de no ser atendida en un sistema de distribución. Se plantea esta alternativa frente a la de llevar mayor potencia (red de transporte, distribución) y equipos de transformación a la zona. EQUIPO: CITCEA – UPC: Rodrigo Ramírez Pisco, Endesa Distribución: Joan Frau

Panel de control - Caso Evaluación

Año de simulación 2011

Capcidad maxima de la red en deficiencia 5.769,07 kVA

Potencia fotovoltaica instalada 0,00 kVA

Consumo valle actual 5.769,07 kVA

Crecimiento total de demanda 0,00%

Inicio del periodo de estudio 17-mar En el rango: 01/01/2009 23/12/2009

Escenario de estudio 2,00 2009Año de referencia (datos):

2. Copiar Caso 3. Dimensionar baterías

PUNTA DE VERANO

1. Volcar datos

0

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0 2000 4000 6000 8000 10000

Po

ten

cia

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Tiempo [h]

Consumo anual


1. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA. APLICACIONES EN DISTRIBUCIÓN Actividades en desarrollo: 1. Análisis de casos reales

2. Puesta a punto del modelo

3. Análisis de nuevas señales.

-

2.000

4.000

6.000

8.000

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DEMANDA AÑO 20117-ago

REDFOTOVOLTAICA

kW

5.000 kW

10.000 kW

15.000 kW

20.000 kW

25.000 kW

30.000 kW

35.000 kW

40.000 kW

1

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·dia

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Tiempo [días]

Fotovoltáica generada diaria

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4

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3

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2

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1

[kW

·dia

]

Tiempo [días]

Energía de baterías a carga (lo que debería cubrir)


2. IMPACTO DE LA CONEXIÓN DE PRODUCTORES DE RÉGIMEN ESPECIAL A LA RED DE BAJA TENSIÓN

Proporcionar herramientas y conocimientos para el análisis y evaluación de la conexión de productores de régimen especial a la red de baja tensión, especialmente de los sistemas fotovoltaicos. EQUIPO: CITCEA – UPC: Roberto Villafàfila Endesa Distribución: Alfons Collazo, Miquel Ramon


2. IMPACTO DE LA CONEXIÓN DE PRODUCTORES DE RÉGIMEN ESPECIAL A LA RED DE BAJA TENSIÓN

Actividades en desarrollo: Dossier: Sistemas fotovoltaicos conectados a la red de distribución Análisis de los registros realizados en la conexión de plantas FV conectadas en BT Aplicativo de análisis de conexión de Nuevos Suministros (y de Vehículos Eléctricos) en la red de BT.


3. Optimización de la eficiencia energética del parque de transformadores de distribución conforme a las restricciones del Real Decreto 222/2008

Estudio del proceso de toma de decisiones de la empresa distribuidora a la hora de hacer frente al aumento de demanda y a las averías que puedan ocurrir en el parque de transformadores, de acuerdo a las restricciones establecidas en el RD 222/2008.

Creación de una herramienta MATLAB en la que el operador puede introducir el parque de transformadores y obtener la configuración más eficiente y rentable para garantizar los límites impuestos por el RD 222/2008. EQUIPO:

CITCEA – UPC: Paola Pezzini, Oriol Gomis Endesa Distribución: Joan Frau


4. OPTIMIZACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN DE TRANSFORMADORES DE ÁNGULO (PST) E IMPEDANCIAS PARA ELIMINAR SOBRECARGAS EN REDES

Encontrar la solución más económica para eliminar las sobrecargas en las zonas propuestas por Endesa en explotación N y explotación N-1. Se estudia desde un punto de vista técnico-económico la instalación de transformadores de ángulo (PST) y de impedancias (Z) en las líneas de distribución. En concreto, un algoritmo de optimización determinará la mejor localización para instalar un PST o una Z en la red, ofreciendo la mejor solución desde el punto de vista económico y que esta solución elimine las sobrecargas en la red. EQUIPO: CITCEA – UPC: Paola Pezzini, Oriol Gomis Endesa Distribución: Joan Frau, Francisco Diestro, Oriol Castells

PST

α=-15º


4. OPTIMIZACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN DE TRANSFORMADORES DE ÁNGULO (PST) E IMPEDANCIAS PARA ELIMINAR SOBRECARGAS EN REDES

Actividades en desarrollo: Algoritmo para instalar impedancias y transformadores de ángulo, phase shift transformer (PST), simulaciones con PSS/E-29, lenguaje de programación IPLAN. La herramienta IPLAN permite conocer dimensionado y localización óptimos de una impedancia o de un PST con el objetivo de reducir las sobrecargas en las líneas.


5. IMPLEMENTACIÓN DE FACTS EN EL ESCENARIO EÓLICO

Incorporación de modelos de FACTS en parques eólicos del caso PSS/E del escenario 2010 de la red eléctrica catalana. Estudio dinámico de la respuesta del sistema ante perturbaciones, considerando los requerimientos del PO 12.3.

EQUIPO: CITCEA – UPC: Andreas Sumper, Endesa Distribución: Oriol Castells, Miquel Ramón


5. IMPLEMENTACIÓN DE FACTS EN EL ESCENARIO EÓLICO

Actividades en desarrollo: Modelos estándar de la librería de PSS/E Aplicación en casos actuales Soporte a la tensión en el bus de parques eólicos con generadores de jaula de ardilla.


6. ESTUDIO DE CONEXIÓN DE GENERADORES EÓLICOS EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN

Creación de casos PSS/E de redes de MT y BT con generación eólica para el análisis de flujos de cargas y simulaciones dinámicas. Analizar el impacto de la conexión de generadores eólicos en redes de distribución. EQUIPO: CITCEA – UPC: Andreas Sumper, Endesa Distribución: Oriol Castells, Maria Jesús Díaz.


6. ESTUDIO DE CONEXIÓN DE GENERADORES EÓLICOS EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN

Actividades en desarrollo: Exportación de casos de estudio desde el programa CYMDIST Conversión a un caso PSS/E Casos complejos y líneas largas en MT.


7. DESARROLLO DE MODELOS DE FACTS EN PSS/E

Creación de modelo de usuario para PSS/E que implementa el funcionamiento de FACTS con mejores prestaciones Desarrollar modelos de FACTS en PSS/E que mejoren las características de los modelos internos del programa EQUIPO: CITCEA – UPC: Andreas Sumper, Endesa Distribución: Oriol Castells, Francisco Diestro.


7. DESARROLLO DE MODELOS DE FACTS EN PSS/E

Actividades en desarrollo: Modelo de usuario propio de un STATCOM Parametrizable Programación en MATLAB y FORTRAN


Proyecto: CENIT DENISE: Distribución ENergética Inteligente Segura y Eficiente.

GT5: Seguridad Energética

T5.2. Localización de Averías y Reposición del Suministro

T5.3 Mantenimiento predictivo

Resultados adicionales


CONTROL DE REDES HVDC MULTITERMINAL

Diseño, simulación y experimentación del control de redes multiterminal HVDC.


CONTROL DE GENERADORES EOLICOS

Diseño e implementación del control de generadores mediante convertidores



OPTIMIZACIÓN DEL TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA, EN SISTEMAS MULTITERMINAL HVDC PARA GRANDES PARQUES EÓLICOS MARINOS

Simulación de un cambio de viento en el Parque eólico 1

Modelización, control y simulación de

un sistema multiterminal HVDC en DIgSILENT

Power Factory®


PREMIO NOVARE 2005: MONITORIZACIÓN DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS PARA MANTENIMIENTO PREDICTIVO


Proyecto: V2M: Vehicle To Microgrid

Sistema Inteligente para la integración de vehículos eléctricos en las redes eléctricas con generación distribuida

PREMIO NOVARE 2009: V2M


Publicaciones en revistas Oriol Gomis-Bellmunt, Jun Liang, Janaka Ekanayake, Nick Jenkins Voltage-Current characteristics of multiterminal

HVDC-VSC for offshore wind farms, Electric Power Systems Research, Accepted for publication Oriol Gomis-Bellmunt, Adrià Junyent-Ferré, Andreas Sumper and Joan Bergas-Jané Control of a wind farm based on

synchronous generators with a central HVDC-VSC converter, IEEE Transactions on Power Systems, Accepted for publication

Eduardo Valsera-Naranjo, Andreas Sumper, Oriol Gomis-Bellmunt, Adria Junyent-Ferre, Marcela Martinez-Rojas

Pitch Control System Design to Improve Frequency Response Capability of Fixed-Speed Wind Turbine Systems, European transactions on electrical power, Accepted for publication

Oriol Gomis-Bellmunt, Jun Liang, Janaka Ekanayake, Rose King, Nick Jenkins Topologies of multiterminal HVDC-VSC

transmission for large o shore wind farms, Electric Power Systems Research, Accepted for publication Oriol Gomis-Bellmunt, Adria Junyent-Ferre, Andreas Sumper and Joan Bergas-Jané Ride-through control of a

doubly-fed induction generator under unbalanced voltage sags IEEE Transactions on Energy Conversion 23:1026--1045, 2008

Jun Liang, Tianjun Jing, Oriol Gomis-Bellmunt, Janaka Ekanayake, and Nicholas Jenkins, Operation and control of

multi-terminal HVDC transmission for offshore wind farms, IEEE Transactions on Power Delivery, Accepted for publication

Lluis Trilla, Oriol Gomis-Bellmunt, Adria Junyent-Ferre, Montserrat Mata, Javier Sanchez, Antoni Sudria-Andreu,

Modeling and validation of DFIG 3 MW wind turbine using field test data of balanced and unbalanced voltage sags, IEEE Transactions on Sustainable Energy, Accepted for publication


Publicaciones en revistas Sumper, A.; Boix-Aragonès, O.; Villafafila-Robles, R.; Bergas, J.; Ramirez, R.Methodology for the assessment of the

impact of existing high voltage lines in urban areas. Energy policy, pp. 6036 - 6044. 10/2010 .ISSN 0301-4215 Farrero, J.; Nicolau, G.; Villafafila-Robles, R.; Velásquez, J.; Galceran-Arellano, S.; Sudrià, A.; Lloret, P.; Sumper,

A.Monitoramento total em subestaçoes de energia eléctrica.Eletricidade Moderna Magazine 438, pp. 134-139. 09/2010. ISSN 0100-2104

Villafafila-Robles, R.; Galceran-Arellano, S.; Valsera, E. Baterías tradicionales y avanzadas. AeI 421, pp. 65-69.

09/2010. Colet Subirachs, A.; Gomis-Bellmunt, O.; Clos, D.; Martin, G.; Junyent-Ferré, A.; Villafafila-Robles, R.; Ferrer-Martí,

L.Electromechanical modelling and control of a micro-wind generation system for isolated low power DC micro grids. EPE journal 20, pp. 42 - 48. 01/06/2010

Villafafila-Robles, R.; Rull, J.; Galceran-Arellano, S.; Montesinos-Miracle, D.; Gross, Gabriel. Sistemas fotovoltaicos

conectados a la red eléctrica. AeI 417, pp. 54-62. 04/2010. P. Pezzini, O. Gomis-Bellmunt, J. Frau-Valenti, A. Sudrià-Andreu. Energy Efficiency Optimization in Distribution

Transformers considering Spanish distribution regulation policy. Energy, Volume 35, Issue 12, December 2010, Pages 4685-4690, ISSN 0360-5442

Junyent-Ferré, O. Gomis-Bellmunt, A. Sumper, M. Sala-Lluma, M. Mata-Dumenjó. Modeling and Control of the

Doubly Fed Induction Generator Wind Turbine, Simulation Modelling Practice and Theory. O. Gomis-Bellmunt, A. Junyent-Ferré, A. Sumper, Samuel Galceran-Arellano. Maximum generation power evaluation

of variable frequency offshore wind farms when connected to a single power converter, Applied Energy.


E. Prieto-Araujo, F. D. Bianchi, A. Junyent-Ferrée and O. Gomis. Methodology for droop control dynamic analysis of multi-terminal VSC-HVDC grids for offshore wind farms. IEEE Transactions on Power Delivery, In Press.

Mascarell, Eduardo; Villafafila-Robles, R. Embotellando energía: el sueño de los eléctricos. AeiI 407 - Especial

Energía, pp. 44-48. 05/2009. Berenguer, Josep Joan; Galceran-Arellano, S.; Villafafila-Robles, R.El volante de inercia: una alternativa a las

baterías. AeI 405, pp. 50-53. 03/2009. Berenguer, Josep Joan; Galceran-Arellano, S.; Villafafila-Robles, R. Sistemas de almacenamiento de energía

eléctrica. AeI 405, pp. 44-49. 03/2009. Sumper, A.; Gomis-Bellmunt, O.; Gomis-Bellmunt, O.; Sudrià, A.; Villafafila-Robles, R.; Rull-Duran, J. Response

of Fixed Speed Wind Turbines to System Frequency Disturbances. IEEE transactions on power systems,pp. 181-192. 02/2009.

Ramirez, R.; Cruz, Miguel; Villafafila-Robles, R. El uso eficiente de energía y la electrónica de potencia. AeI

403, pp. 30-33. 01/2009.


Publicaciones en congresos

Villafafila-Robles, R.; Rodríguez, M.; Lloret, P.; Sumper, A.; Galceran-Arellano, S. Conditioning Data for Condition Assessment of Power Transformer. The 3rd International Advanced Research Workshop on transformers. 10/2010.

Ramón, M.; Sumper, A.; Villafafila-Robles, R.; Ferrer, J.; Albet, V."Reducing uncertainties caused by distributed

generation in medium voltage network planning".Sustainable Distribution Asset Management& Financing Conference. 06/2010.

Correira, G.; Sumper, A.; Castro, R.; Villafafila-Robles, R.; Sudrià, A."Modeling wind turbine generation systems for

load flow and short circuit". Acta Electrotehnica. 05/2010. Sumper, A.; Gomis-Bellmunt, O.; Sudrià, A.; Villafafila-Robles, R.; Rull, J."Performance of fixed speed wind turbines

under system frequency deviations". EWEC Conference Proceedings. 04/2010. Valsera, E.; Sumper, A.; Lloret, P.; Villafafila-Robles, R.; Sudrià, A."Deterministic and Probabilistic Assessment of the

Impact of the Electrical Vehicles on the Power Grid". International Conference on Renewable Energies and Power Quality. 03/2010.

Pezzini, O. Gomis-Bellmunt, J. Frau-Valenti, A. Sudriá-Andreu. Working Tool for the Analysis of Energy Efficiency

Optimization in Distribution Transformers. CIRED Workshop. Lyon, France 7-8 June 2010.


Publicaciones en congresos

Sumper, A.; Gomis-Bellmunt, O.; Sudrià, A.; Villafafila-Robles, R.; Rull, J."Short-term voltage stability of fixed-speed wind turbines: Comparison of single and double cage Induction Generators". Power and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE, Conference Proceedings.

Valsera, E.; Villafafila-Robles, R.; Sumper, A.; Montesinos-Miracle, D.; Sudrià,

A."Deterministic and Probabilistic Assessment of the Impact of the Electrical Vehicles on the Power Grid". Advanced Battery Technologies for Automobiles and Their Electric Power Grid Integration. 02/2010


Tesis doctorales (desde 2010)

• H. Rivas Guerrero: Aportaciones al control de un rectificador activo monofásico. • R. Ramírez Pisco: Regulación de la actividad de la distribución de energía eléctrica. • M. Martínez Rojas: Reactive Power Dispatch in Wind Power Plants using Heuristic

Optimization Techniques. • Skocil Thomas: Interconnection Optimization of Power Units with Renewable Power

Sources to Distribution Network

Tésis en finalización por miembros de la CERIEN

• A. Junyent: Control of Power Electronic Converter for the operation of wind generation systems under grid disturbances

• Paola Pezzini: Optimization Techniques to Improve Energy Efficiency and Mitigate Line Overloads

• J. Velásquez Contreras: Intelligent Monitoring and Diagnosis of Power Transformers in the Context of an Asset Management Model


Proyectos final de carrera (2010-2011)

Ingeniería Industrial • M. Rodríguez Prieto. Diseño de una herramienta de cálculo mediante matlab para

evaluar el estado de un transformador de AT/MT a partir de datos monitorizados on-line

• F. Rovira García. Herramienta para la optimización del mantenimiento en transformadores de potencia

• E. Aliguer Cámere. Metodología para el diseño del sistema energético híbrido para centros de telecomunicaciones aislados

• E. Prieto Araujo. Análisis dinámico de redes multiterminal HVDC-VSC para el transporte de energía eléctrica en corriente continua en parques eólicos marinos.

• M. Aragüés Peñalba. Optimización del transporte de energía eléctrica en sistemas de transmisión HVDC para grandes parques eólicos marinos.

• A. Egea Álvarez. Modelización, control y simulación de redes multiterminal de transporte de energía eléctrica en corriente continua (HVDC-VSC)

• C. Miguel Espinar. Diseño e implementación de un emulador fotovoltaico para el testeo de inversores en un entorno de programación Simulink y desarrollo de una interfaz HMI.


Proyectos final de carrera (2010-2011)

Ingeniería Técnica Industrial especialidad Electricidad • A. Parés Carrió. Impacto de la generación fotovoltaica en la red eléctrica • M. Kuročka. Remote laboratory of power quality • P. Manero Centellas. Desarrollo de un laboratorio remoto de protecciones eléctricas de

distribución • R. Pérez Martínez. Laboratorio remoto de protecciones eléctricas • C.A. Peña Mariano. Modelado de vehículos eléctricos


Conclusiones Y

Reflexión final

Gracias por su atención

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