SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA CONTROLAR EL FLUJO DE POTENCIA DE UN SISTEMA DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA.

Un procedimiento para controlar el flujo de energía de un sistema (10) de generación de energía eléctrica que comprende:

generar o disipar energía eléctrica para mantener un voltaje y una frecuencia predeterminados de red;

transmitir la energía eléctrica a la red (20);

detectar la corriente o el voltaje de la energía eléctrica transmitida a la red (20);

determinar la frecuencia de la red (20) y la energía transmitida a la red (20) en base a la corriente detectada del voltaje; y

controlar un convertidor (42) de lado de red para regular el voltaje y la frecuencia de la red (20) mediante la planificación del flujo de energía a un circuito compensador (52) cuando el voltaje detectado está fuera de un intervalo deseado de voltaje o la frecuencia determinada está fuera de un intervalo deseado de frecuencia;

caracterizado porque:

dicha generación o disipación de energía eléctrica comprende generar o disipar energía eléctrica por un generador (11) de energía que comprende una pluralidad de sistemas (13, 15, 17, 19, 21) de energía; y

dicho circuito compensador (52) actúa como un receptor de carga para disipar de la red la energía excedente cuando el voltaje detectado supera un voltaje predeterminado o la frecuencia detectada supera una frecuencia predeterminada, generando un flujo inverso desde la red hasta al menos uno de los sistemas (13, 15, 17, 19, 21) de energía

Sistema y procedimiento para controlar el flujo de potencia de un sistema de generación de energía eléctrica.

La presente invención versa generalmente acerca de un sistema apara controlar el flujo de energía de un sistema de generación energía eléctrica y particularmente acerca de un sistema y un procedimiento para controlar el flujo de energía de un sistema de generación de energía.

Los sistemas de generación de energía que comprenden un convertidor de potencia constituyen una gran parte de la cantidad global de aparatos para la generación de energía. Los sistemas de generación de energía que comprenden un convertidor de potencia incluyen turbinas eólicas, turbinas de gas, sistemas de generación solares, sistemas de energía hidráulica o pilas de combustible. Típicamente, los sistemas de generación de energía complementan los equipos convencionales de generación de energía, como los generadores diésel o grandes turbogeneradores acoplados directamente con la red sin una etapa de estado sólido para la conversión de potencia.

Típicamente, los convertidores de potencia acoplados a los equipos de generación de energía tienen elementos disipadores integrados que tienen funciones protectoras. Estos elementos disipadores disipan energía del sistema eléctrico, típicamente mediante una conversión a energía térmica. Por ejemplo, las cargas disipativas conectadas al convertidor de potencia en las turbinas eólicas protegen la etapa de conversión de la potencia y el generador durante las averías en la red. Durante el funcionamiento normal, estas cargas disipativas quedan sin uso.

Un desequilibrio de potencia en un sistema de suministro de corriente alterna (CA) da como resultado una desviación de la frecuencia y/o del voltaje con respecto a los valores nominales o a frecuencias y voltajes fuera de una banda de tolerancia preestablecida. Si los voltajes y/o las frecuencias del sistema de suministro están fuera de la banda de tolerancia preestablecida, los equipos de carga y los equipos de generación pueden averiarse. Por ejemplo, las bandas de tolerancia para los voltajes pueden estar en el intervalo de +/- 10% de un valor de voltaje nominal, aunque pueden permitirse valores más altos, dependiendo del sistema de suministro. De forma similar, la banda de tolerancia para frecuencias puede estar, por ejemplo, en el intervalo de +/- 5% de un valor de frecuencia nominal.

Específicamente en redes menores, que no se acoplan a un gran sistema de suministro (también denominadas "redes aisladas"), es preciso que se igualen la demanda de energía y la producción de energía para proporcionar estabilidad a la red. En las redes aisladas con equipos de generación de energía que comprenden un convertidor de potencia que a menudo presenta una proporción mayoritaria del total del sistema de generación, los cambios repentinos de carga, como la desconexión de carga, pueden dar como resultado un voltaje y una frecuencia transitorios que están fuera de la banda de tolerancia. Esto se debe al hecho de que tanto los equipos convencionales de generación de energía (por ejemplo, los generadores diésel) o los equipos alternativos de generación de energía, como las turbinas eólicas, las pilas de combustible o similares son demasiado lentos para ajustar de forma instantánea la generación de energía. Además, las variaciones de carga repentinas ponen un esfuerzo adicional en todas las unidades giratorias de generación de energía de la red, lo que lleva a la avería prematura de los generadores, de los rodamientos y de los cambios.

El documento US-A-6 252 753 da a conocer un sistema de distribución de energía eléctrica que tiene múltiples centrales generadoras separadas geográficamente y cargas separadas geográficamente que es mejorado equilibrando dinámicamente un punto operativo nominal de potencia real de un sistema de control principal accionando un elemento de control de la potencia que suministra de forma variable energía eléctrica a una red de líneas de transporte entre centrales y las cargas en respuesta a desviaciones en la frecuencia y/o la fase de la potencia de la corriente alterna de la red. Preferentemente, el sistema incluye además medios para monitorizar un nivel umbral de las desviaciones y medios para inhibir los medios de equilibrio dinámico hasta que las desviaciones superen el nivel umbral. En el documento WO-A-2004/059814, una interfaz para el control de la potencia entre una fuente inestable de energía, como una granja eólica, y una línea de transporte emplea un Almacenamiento de Energía Eléctrica, un Sistema de Control y un Módulo Electrónico de Compensación que actúan conjuntamente como un "amortiguador electrónico" para almacenar la energía sobrante durante periodos de generación aumentada de energía y, durante periodos de generación disminuida de energía debida a las fluctuaciones del viento, liberar la energía almacenada.

En consecuencia, existe la necesidad de una técnica que permita un control más rápido del equilibrio de la potencia eléctrica de un sistema de generación de energía eléctrica. Además, también es deseable un sistema que permita el control de la potencia eléctrica de salida de un sistema de generación de energía.

Conforme a un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para el control del flujo de energía de un sistema de generación de energía eléctrica. El procedimiento incluye generar o disipar energía eléctrica para mantener un voltaje y una frecuencia predeterminados en la red. La energía eléctrica se transmite a una red; y se detectan la corriente y el voltaje de la energía eléctrica así transmitida. La frecuencia de la energía eléctrica transmitida a la red se determina en base a la corriente o el voltaje detectados. A continuación, se controla un convertidor de lado de red para regular el voltaje y la frecuencia de la red eléctrica planificando el flujo de energía a un circuito compensador cuando el voltaje detectado está fuera de un intervalo deseado de voltaje o la frecuencia determinada está fuera de un intervalo deseado de frecuencia. La etapa de generar o disipar energía eléctrica comprende generar o disipar energía eléctrica mediante un generador de energía que comprende una pluralidad de sistemas de energía, con lo que el circuito compensador actúa como receptor de carga para disipar el exceso de energía generando un flujo inverso de energía desde la red hasta al menos uno de los sistemas de energía.

Conforme a otro aspecto de la presente realización, se proporciona un sistema para el control del flujo de energía de un sistema de generación de energía eléctrica. El sistema incluye un convertidor de lado de red configurado para producir energía eléctrica con un voltaje y una frecuencia predeterminados y para transmitir la energía eléctrica a una red. Un sensor de corriente está acoplado en comunicación a la red y configurado para detectar la corriente en una ubicación predeterminada en la red. Un sensor de voltaje está acoplado en comunicación a la red y configurado para detectar el voltaje en una ubicación predeterminada en la red. Un circuito de control está configurado para determinar la frecuencia de la energía eléctrica transmitida a la red en base a la corriente o el voltaje detectados en la red. El circuito de control también está configurado para controlar el convertidor de lado de red para que regule el voltaje y la frecuencia de la energía eléctrica transmitida a la red por medio de un circuito compensador cuando el voltaje detectado está fuera de un intervalo deseado de voltaje o la frecuencia determinada está fuera de un intervalo deseado de frecuencia. El sistema de generación de energía eléctrica comprende un generador de energía que comprende una pluralidad de sistemas de energía. El circuito de control comprende un circuito compensador que actúa como receptor de carga para disipar el exceso de energía generando un flujo inverso de energía desde la red hasta al menos uno de los sistemas de energía.

Se entenderán mejor características, aspectos y ventajas diversos de la presente invención cuando se lee la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos, en los que características similares representan partes homólogas en todos los dibujos, en los que:

la Fig. 1 es una vista esquemática de un sistema de generación de energía conforme a un aspecto ejemplar de la presente realización;

la Fig. 2 es una vista esquemática de un sistema de generación de energía eólica que tiene una pluralidad de turbinas eólicas dentro de una granja eólica conforme a un aspecto ejemplar de...

1. Un procedimiento para controlar el flujo de energía de un sistema (10) de generación de energía eléctrica que comprende:

caracterizado porque:

2. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende la generación de energía eléctrica mediante una pluralidad de generadores eólicos (14, 16, 18).

3. Un sistema (43) para controlar el flujo de energía de un sistema (10) de generación de energía eléctrica que comprende:

caracterizado porque:

4. El sistema (43) de la reivindicación 3 en el que la red (20) está acoplada a una turbina eólica.

5. El sistema (43) de la reivindicación 4 en el que el circuito compensador (52) está integrado en la turbina eólica.

6. El sistema (43) de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 en el que el sistema (10) de generación de energía eléctrica comprende al menos una fuente de energía auxiliar acoplada a la red (20) y configurada para generar energía.