Método en un sistema de suministro eléctrico, controlador, programa de ordenador, producto de programa de ordenador y sistema de suministro eléctrico.

Método (20) en un sistema de suministro eléctrico (1) que comprende una o más fuente

(s) de generación de energía (3, 4, 5) y un compensador dinámico de potencia (6) que tiene una batería de almacenamiento de energía (10) y que tiene un convertidor de fuente de tensión o un compensador síncrono estático conectado a la batería de almacenamiento de energía (10) por el lado de corriente continua, caracterizado el método (20) por comprender las etapas de:

- medir el estado de carga (SOC) de la batería de almacenamiento de energía (10),

- detectar (21) una caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) que requiere que sea conectada una fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) al sistema de suministro eléctrico (1) para satisfacer una demanda de potencia, y

- controlar (22) la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía (10) del compensador dinámico de potencia (6) durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5), limitando así la caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1), siendo controlada dicha salida de potencia en función del estado de carga (SOC).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/060496.

Solicitante: ABB RESEARCH LTD..

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: AFFOLTERNSTRASSE 44 8050 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: Larsson,Tomas , THORBURN,Stefan, RIVAS,RICHARD, HOLMBERG,MARGUERITE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/24 (Disposiciones para evitar o reducir las oscilaciones de potencia en las redes (por control efectuado en un solo generador H02P 9/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/18 (Disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes (para ajuste de tensión H02J 3/12; utilización de bobinas Petersen H02H 9/08))

PDF original: ES-2537710_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método en un sistema de suministro eléctrico, controlador, programa de ordenador, producto de programa de ordenador y sistema de suministro eléctrico.

Campo de la invención La invención se refiere en general al campo de los sistemas de suministro eléctrico y, en particular, al respaldo de la frecuencia dentro de tales sistemas de suministro eléctrico.

Antecedentes de la invención Los usuarios de un sistema de suministro eléctrico esperan del mismo un suministro de energía fiable y hay varias formas de asegurar un funcionamiento ininterrumpido del sistema de suministro eléctrico. Por ejemplo, el sistema de suministro eléctrico debería estar diseñado de modo que, incluso si se pierde su mayor fuente de generación de energía individual, se siga manteniendo el equilibrio global entre la producción y el consumo de electricidad.

El documento US 2002/039299 (D1) y el EP 1 887 674 (D2) describen la compensación de la potencia en los sistemas de suministro eléctrico.

D1 describe la compensación de la potencia en un sistema de suministro que comprende fuentes de energía (2, 7 en D1) y un compensador de potencia ("dispositivo inversor 18" en D1) . Son monitorizadas las perturbaciones de frecuencia, a las que se hace referencia como "fluctuaciones de tensión" en el párrafo [0080] en D1. Una fuente de energía ("fuente de energía eólica 7" en D1) proporciona un suministro de energía variable, por ejemplo durante la puesta en marcha o debido a fluctuaciones de energía eólica. Las variaciones en la potencia son compensadas (párrafo [0086]-[0088] en D1) inyectando energía (párrafo [0081] en D1 mediante la unidad de compensación de potencia ("dispositivo inversor 18" en D1) , en el que la energía es inyectada en función del contenido harmónico de las perturbaciones de frecuencia, de manera que se evitan las fluctuaciones de tensión del sistema de suministro (véase también la reivindicación 1 de D1) .

D2 describe un método para la compensación de fluctuaciones de tensión y frecuencia en un sistema de suministro que usa un compensador de potencia ("sistema 1" en D2) que comprende una batería de almacenamiento de energía ("medios de almacenamiento de energía 4" y párrafo [0014], en D2) . El compensador de potencia incluye también un inversor (5 en D2) conectado a la batería de almacenamiento de energía (4 en D2) para convertir la potencia de corriente continua de la batería de almacenamiento de energía en potencia de corriente alterna para el sistema de suministro. El inversor es controlado para compensar la potencia en función de la potencia activa y reactiva monitorizada en una red de suministro conectada al compensador de potencia (1 en D2) .

En general, una pérdida de una fuente de generación de energía en un sistema de suministro eléctrico hará que caiga la frecuencia del sistema. Otras fuentes de generación de energía pueden aumentar su producción para compensar la contribución de potencia de la fuente de generación perdida respecto a la generación de potencia. Por tanto, para recuperar el sistema de suministro eléctrico a una situación estable y con ello evitar la interrupción del servicio, tienen que ser aplicadas otras fuentes de generación de energía convencionales. Tales fuentes, por ejemplo, turbinas de gas, motores diesel, turbinas de vapor, energía hidroeléctrica, etc., necesitan un tiempo de puesta en marcha y tienen limitaciones en cuanto a fiabilidad. Por ejemplo, las centrales de energía térmica responden de forma relativamente lenta debido a la dificultad para aumentar las temperaturas lo suficientemente rápido en las calderas sin imponer tensión mecánica sobre ellas. Otras fuentes de generación de energía tienen otras limitaciones, por ejemplo las turbinas de gas, a pesar de tener tiempos de respuesta rápidos, tienen menor eficiencia y, por tanto, mayores costes de producción.

A la vista de lo anterior, sería deseable mejorar el manejo de las perturbaciones de frecuencia en la transición entre una caída de frecuencia inicial y el estado estable que sigue a una recuperación.

Sumario de la invención Un objeto de la invención es proporcionar medios y métodos para mejorar la etapa de transición al detectar una caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico que requiere que sean activadas fuentes de generación de energía adicionales.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, el objeto se consigue por un método en un sistema de suministro eléctrico que comprende una o más fuente (s) de generación de energía y un compensador dinámico de potencia que tiene una batería de almacenamiento de energía. El método comprende las etapas de: detectar una perturbación de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico que requiere que sea conectada una fuente de generación de energía adicional al sistema de suministro eléctrico para satisfacer una demanda de potencia; y controlar la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía del compensador dinámico de potencia durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional, limitando así la perturbación de la frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico.

Por medio de la invención, la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía es usada para reducir las caídas de frecuencia que resultan por ejemplo de la pérdida de una fuente de generación de energía. La invención proporciona medios y métodos para manejar rápidamente las perturbaciones a corto plazo y proporciona a un operador de red más tiempo para los procedimientos de puesta en marcha de las fuentes de generación de energía adicionales. Por tanto, pueden ser utilizadas fuentes de generación de energía convencionalmente menos adecuadas como fuentes de respaldo, por ejemplo fuentes de generación de energía que tienen procedimientos de puesta en marcha lentos antes de alcanzar su capacidad plena. Además, la batería de almacenamiento de energía puede tener dimensiones óptimas, es decir, la energía instalada en la batería de almacenamiento de energía puede ser minimizada.

En una realización, la etapa de controlar la potencia de salida desde la batería de almacenamiento de energía del compensador dinámico de potencia comprende controlar la salida de potencia en un modo de pico.

En una realización, el método comprende la etapa adicional de controlar la batería de almacenamiento de energía en un modo de autonomía, durante el cual la potencia de salida de la batería de almacenamiento de energía es utilizada sola o en combinación con potencia de salida procedente de la fuente de generación de energía adicional durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional.

En la realización anterior, la salida de potencia de la batería de almacenamiento de energía puede ser controlada mediante la caída de frecuencia o mediante la desviación de frecuencia del sistema de suministro eléctrico.

En una realización, el método comprende la etapa adicional que consiste en después del modo de autonomía, reducir gradualmente la salida de potencia de la fuente de energía de la batería hasta que la fuente de generación de energía adicional esté funcionando a su capacidad plena.

En una realización, el método comprende una etapa adicional de reducción gradual de la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía desde el nivel de salida de potencia del modo de pico hasta el nivel de salida de potencia del modo de autonomía.

En una realización, el modo de pico comprende un primer periodo de tiempo de detección de la perturbación de frecuencia, estando dispuesta la batería de almacenamiento de energía en el modo de pico para proporcionar su capacidad... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método (20) en un sistema de suministro eléctrico (1) que comprende una o más fuente (s) de generación de energía (3, 4, 5) y un compensador dinámico de potencia (6) que tiene una batería de almacenamiento de energía (10) y que tiene un convertidor de fuente de tensión o un compensador síncrono estático conectado a la batería de almacenamiento de energía (10) por el lado de corriente continua, caracterizado el método (20) por comprender las etapas de:

- medir el estado de carga (SOC) de la batería de almacenamiento de energía (10) , -detectar (21) una caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) que requiere que sea conectada una fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) al sistema de suministro eléctrico (1) para satisfacer una demanda de potencia, y -controlar (22) la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía (10) del compensador dinámico de potencia (6) durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) , limitando así la caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) , siendo controlada dicha salida de potencia en función del estado de carga (SOC)

2. Método (20) según la reivindicación 1, en el que la etapa de controlar (22) la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía (10) del compensador dinámico de potencia (6) comprende controlar la salida de potencia en un modo de pico, en el que la batería de almacenamiento de energía (10) es usada sola mientras que se espera que se ponga en marcha la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) .

3. Método (20) según la reivindicación 1 o 2, que comprende la etapa adicional de:

- controlar la batería de almacenamiento de energía (10) en un modo de autonomía, durante el cual la salida de potencia de la batería de almacenamiento de energía (10) es utilizada sola o en combinación con la salida de potencia de la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) .

4. Método (20) según la reivindicación 3, en el que la salida de potencia de la batería de almacenamiento de energía

(10) es controlada por la caída de frecuencia o por la desviación de frecuencia del sistema de suministro eléctrico (1) .

5. Método (20) según la reivindicación 3 o 4, que comprende la etapa adicional que consiste en., después del modo de autonomía, reducir progresivamente la salida de potencia de la fuente de energía de la batería (10) hasta que la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) esté funcionando a su máxima capacidad.

6. Método (20) según cualquiera de las reivindicaciones 3-5, que comprende una etapa adicional de reducción progresiva de la salida de potencia de la batería de almacenamiento de energía (10) desde el nivel de salida de potencia del modo de pico hasta el nivel de salida de potencia del modo de autonomía.

7. Método (20) según cualquiera de las reivindicaciones 2-6, en el que el modo de pico comprende un primer período de tiempo de detección de perturbación de la frecuencia, de modo que en el modo de pico la batería de almacenamiento de energía (10) está dispuesta para proporcionar su plena capacidad de salida de potencia al sistema de suministro eléctrico (1) .

8. Método (20) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la perturbación de la frecuencia resulta de la pérdida de una de las fuentes de generación de energía (3, 4, 5) .

9. Controlador (12) para controlar un compensador dinámico de potencia (6) que tiene una batería de almacenamiento de energía (10) y que tiene un convertidor de fuente de tensión o un compensador síncrono estático conectado por el lado de corriente continua del mismo a la batería de almacenamiento de energía (10) , estando conectado el compensador dinámico de potencia (6) a un sistema de suministro eléctrico (1) que comprende una o más fuentes de generación de energía (3, 4, 5) , estando caracterizado el controlador (12) por estar dispuesto para:

- recibir mediciones del estado de carga de la batería (SOC) de la batería de almacenamiento de energía (10) , -detectar una caída frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) que requiere que sea conectada una fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) al sistema de suministro eléctrico (1) para satisfacer una demanda de potencia, y -controlar la salida de potencia de la batería de almacenamiento de energía (10) del compensador dinámico de potencia (6) durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) , limitando así la caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) , siendo controlada dicha salida de potencia en función del estado de carga (SOC) .

10. Programa de ordenador (31) para un controlador (12) que controla un compensador dinámico de potencia (6) , que comprende una batería de almacenamiento de energía (10) y que comprende un convertidor de fuente de voltaje o un compensador síncrono estático conectado por su lado de corriente continua a la batería de almacenamiento de energía (10) , estando conectado el compensador dinámico de potencia (6) a un sistema de suministro eléctrico (1) , comprendiendo el programa de ordenador (21) un código de programa de ordenador que cuando es ejecutado en el controlador (12) hace que el controlador (12) realice las etapas características de:

- recibir mediciones del estado de carga de la batería (SOC) de la batería de almacenamiento de energía (10) , -detectar una caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) que requiere que sea conectada una fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) al sistema de suministro eléctrico (1) para satisfacer una 10 demanda de potencia, y -controlar la salida de potencia desde la batería de almacenamiento de energía (10) del compensador dinámico de potencia (6) durante la puesta en marcha de la fuente de generación de energía adicional (3, 4, 5) , limitando así la caída de frecuencia dentro del sistema de suministro eléctrico (1) , y dicha salida de potencia es controlada en función del estado de carga (SOC) .

11. Producto (32) de programa de ordenador que comprende un programa de ordenador (31) según la reivindicación 10, y medios legibles por ordenador en los que está almacenado el programa de ordenador (31) .