Red energética y control de la misma.

Un método de análisis de contingencias para una red energética (21) que incluye al menos una planta degeneración de fuente energética intermitente (22,

24, 26, 28, 30) que comprende un parque eólico con unaerogenerador, comprendiendo el método las etapas de:

recoger mediciones e indicaciones de estado de la red energética (21), incluyendo la producción de potencia yla velocidad del viento de cada uno del al menos un parque;

analizar las mediciones e indicaciones recogidas y calcular un modelo matemático que represente el estado dela red energética en tiempo real;

generar escenarios de contingencias de la potencia eólica representativos de un efecto de grandes variacionesdel viento en base a las mediciones relacionadas con plantas de potencia eólica, valores esperados deproducción, velocidad del viento esperada, e información geográfica acerca de la ubicación de cada uno del almenos un parque eólico;

filtrar las contingencias creíbles de los escenarios de contingencias de la potencia eólica en base a lainformación de la curva de potencia eólica;

incorporar dichas contingencias creíbles filtradas en una lista de contingencias creíbles (N);

calcular un índice de severidad en base al estado de la red energética para cada una de las contingenciascreíbles;

clasificar las contingencias creíbles de acuerdo con el índice de severidad;

cotejar las contingencias creíbles que tienen la clasificación más severa para formar un subconjunto de laspeores contingencias (n).

Red energética y control de la misma La presente invención se refiere a una red energética y a un método de control asociado, en particular, la invención se refiere a una red energética que incluye una planta de generación de fuente energética intermitente tal como una planta de generación de energía eólica.

Las redes energéticas se han basado tradicionalmente en las redes eléctricas, que en su mayor parte han sido suministradas con energía de combustibles fósiles y energía nuclear. Tales fuentes energéticas tradicionales se adaptan cómodamente a la necesidad de suministro de energía responsable y, por lo tanto, los sistemas de generación de energía se han dirigido razonablemente tanto al análisis como al control. En tales redes energéticas, es común utilizar el análisis de contingencias para facilitar la gestión del sistema. El análisis de contingencias se suele utilizar para analizar el impacto de las condiciones de perturbación hipotéticas en la matriz energética de la red

energética. El objetivo de dicho análisis de contingencias es aumentar la precaución situacional del operario y esto se logra analizando un gran conjunto de contingencias creíbles (N) y, a partir de este análisis, identificando en tiempo real una serie de contingencias críticas (n) que podrían crear inestabilidad o sobrecarga en la matriz energética.

Dowreng A. et al en "Sistema de Gestión de Energía Descentralizado con la comprensión de recursos de fuentes energéticas renovables fluctuados" (Conferencia Internacional de Energía Eléctrica Limpia, 2009, IEEE, Piscataway, NJ, EE.UU., 9 de junio de 2009, páginas 316-319, ISBN: 978-1-4244-2543-3) señala que, en virtud de la integración de recursos energéticos renovables, muchos todavía entienden sólo los procedimientos de prueba para conectar las nuevas plantas eléctricas a la red pública. Esto conduce a los sistemas de gestión que tienen como objetivo observar la condición de la matriz energética y térmica que hace que, en situaciones determinadas, las plantas de energía renovables se desactiven. Otro gran problema es la fluctuación natural del convertidor de energía renovable directo tal como como el aerogenerador fotovoltaica y eólica Este documento muestra un sistema de gestión de energía descentralizada que comprende ocho componentes funcionales: prognosis (viento, carga) , disposición, predicción de carga nodal, planificación programación, simulación de sistemas de potencia, evaluación de la simulación, modelo de plantas eléctricas descentralizadas y controlador en línea. Se proporcionan instrucciones de la planificación fuera de línea y del sistema en línea.

En un análisis comparativo, en el contexto de la invención, este documento divulga un método para controlar una red energética que incluye al menos una planta de generación de fuente energética intermitente, comprendiendo el

método: almacenar información sobre el estado de la planta de generación de fuente energética intermitente predeterminada; recibir información de la generación de potencia de la fuente energética intermitente; determinar los posibles efectos de la planta de generación de fuente energética intermitente, desde tal estado e información de generación; determinar los efectos creíbles de tales posibles efectos; y controlar de la red energética en dependencia de dichos efectos creíbles.

Un método de este tipo para controlar una red energética que comprende recursos energéticos renovables fluctuados y utiliza los datos de generación y consumo previos (información almacenada) , recibe información acerca de la generación renovable, y determina los efectos que esta generación renovable tiene en las programaciones. Las programaciones se evalúan por el despachador y los "eventos especiales", segundo párrafo, se compensan. El

método hace uso de un modelo, un "módulo de predicción de carga nodal". El método considera también la generación de potencia medida o pronosticada o los datos meteorológicos.

El papel desempeñado y la experiencia adquirida a través del uso de un simulador de un sistema de energía renovable, tanto en los modos de conexión a red como independiente es presentado por Mitchell K et al. en "Simulación y optimización de sistemas de energía renovable" (Revista Internacional de Energía Eléctrica y Sistemas de Energía, Jordan Hill, Oxford, GB, vol 27, nº 3, 1 de marzo de 2005, páginas 177-188, ISSN: 0142-0615) . En este documento se modela un sistema que contiene una planta eólica, solar, de almacenamiento energético e independiente. El simulador calcula los flujos de energía sobre una base horaria, utilizando la carga real diaria típica, el viento y distribuciones solares en el área oeste de Sydney. En el modo independiente, el modelo muestra la 55 relación entre la mejora de la disponibilidad del sistema y la clasificación de los componentes y el sistema de almacenamiento. También muestra un rápido efecto de la 'ley de rendimientos decrecientes', por lo que el objetivo de la independencia energética completa sería, aunque teóricamente alcanzable, prohibitivamente costosa en la práctica sin algún tipo de planta auxiliar. El modelo se utiliza también para demostrar los beneficios potenciales de la utilización de procedimientos de predicción, en base a promedios estacionales de la energía eólica, solar y de la carga, para optimizar la programación de la planta auxiliar o en el caso de conexión a la red, la red y la interacción.

La integración de fuentes energéticas renovables en la matriz energética se ha convertido en un reto importante para la utilización y control de sistemas de energía eléctrica, debido al comportamiento fluctuante e intermitente de la generación principalmente eólica y fotovoltaica (PV) . Para integrar estos, son necesarias grandes cantidades de 65 fuentes energéticas renovables fluctuantes (intermitentes) en los sistemas de predicción precisa de redes. A pesar que la predicción se utiliza principalmente para el equilibrio, otras cuestiones como el pronóstico de la congestión,

las pérdidas de la red, y la posible necesidad de una potencia de reserva están creciendo cada vez más en el interés de los operarios del sistema de transmisión. Todos estos aspectos son descritos por Ernst B. et al en "La energía eólica y herramientas de predicción fotovoltaicas para el equilibrio y funcionamiento de la red" (integración de los recursos renovables a gran escala en el suministro de potencia) .

System, 2009 CIGRE/IEEE PES Joint Symposium, IEEE, Piscataway, NJ, EE.UU., 29 de julio de 2009, páginas 1-9, ISBN: 978-1-4244-4860-9) . Los sistemas modernos de energía eólica y predicción PV suelen utilizar modelos de predicción del tiempo numéricos como entrada. Un paso importante para mejorar la precisión de los pronósticos de la predicción es la combinación de diversos modelos climáticos con el fin de explotar el hecho de que los modelos tienen fortalezas y debilidades en diferentes situaciones. En base a estos pronósticos individuales se produce una predicción de potencia combinada que tiene en cuenta el comportamiento característico de los diferentes pronósticos y recursos renovables. Aunque el uso principal es el equilibrio, otras cuestiones como el pronóstico de la congestión, las pérdidas de la red, y la posible necesidad de energía de reserva son de creciente interés.

Un ejemplo de un módulo de análisis de contingencias típico 2 dentro de un sistema de proceso 1, que forma parte de una red energética tradicional (no mostrada) , se muestra en la Figura 1. El Sistema de control de supervisión y adquisición de datos 10 recoge las mediciones e indicaciones de estado de la matriz energética (no mostradas) y las transmite al estimador de estado y topología 12. El Estimador 12 analiza las mediciones y las indicaciones recogidas y calcula un modelo matemático que representa el estado real de la matriz energética en tiempo real. El modelo y el

estado se transmiten desde el estimador de 12 a un motor de análisis de contingencias 14 que es un componente del módulo de análisis de contingencias 2. Una lista 15 que comprende un gran número (N) de contingencias creíbles se transmite también al motor de análisis 14. Utilizando los datos recibidos desde el estimador 12 y la lista 15, el motor 14 calcula un índice de severidad en base al estado actual de la red que ha sido modificado a través de la aplicación de cada una de las N contingencias creíbles, una por una. Estos cálculos se transmiten al módulo de selección y clasificación 18 donde se clasifican de acuerdo con el índice de severidad. A partir de los cálculos clasificados, aquellos que tienen la clasificación más severa son cotejados se cotejan... [Seguir leyendo]

1. Un método de análisis de contingencias para una red energética (21) que incluye al menos una planta de generación de fuente energética intermitente (22, 24, 26, 28, 30) que comprende un parque eólico con un 5 aerogenerador, comprendiendo el método las etapas de:

recoger mediciones e indicaciones de estado de la red energética (21) , incluyendo la producción de potencia y la velocidad del viento de cada uno del al menos un parque; analizar las mediciones e indicaciones recogidas y calcular un modelo matemático que represente el estado de la red energética en tiempo real; generar escenarios de contingencias de la potencia eólica representativos de un efecto de grandes variaciones del viento en base a las mediciones relacionadas con plantas de potencia eólica, valores esperados de producción, velocidad del viento esperada, e información geográfica acerca de la ubicación de cada uno del al menos un parque eólico;

filtrar las contingencias creíbles de los escenarios de contingencias de la potencia eólica en base a la información de la curva de potencia eólica; incorporar dichas contingencias creíbles filtradas en una lista de contingencias creíbles (N) ; calcular un índice de severidad en base al estado de la red energética para cada una de las contingencias creíbles; clasificar las contingencias creíbles de acuerdo con el índice de severidad; cotejar las contingencias creíbles que tienen la clasificación más severa para formar un subconjunto de las peores contingencias (n) .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de aproximar linealmente la curva de potencia eólica del aerogenerador, dividir una aproximación lineal obtenida de este modo en cuatro componentes (84a, 84b, 84c, 84d) , definiendo cuatro modos de funcionamiento diferentes (1, 2, 3, 4) de manera que los componentes se correlacionan con los modos de funcionamiento, filtrar las contingencias creíbles en base al modo de funcionamiento del aerogenerador.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, donde un primer componente (84a) de la aproximación lineal define un primer modo de funcionamiento (1, 2, 3, 4) que se produce cuando una velocidad del viento está por debajo de una velocidad de conexión.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, donde un segundo componente (84b) de la aproximación lineal define un segundo modo de funcionamiento (2) que se produce cuando la velocidad del viento está entre la velocidad de conexión y una velocidad de viento mínima a la que el aerogenerador produce una potencia activa nominal.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende las etapas de filtrar una activación de contingencia de corte de la unidad de viento; generar una activación de la contingencia de aumento de producción; y generar una activación de la contingencia de disminución de producción para un aerogenerador en el segundo modo de funcionamiento (2) .

6. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 5, donde un tercer componente (84c) de la aproximación lineal define un tercer modo de funcionamiento (3) , que se produce cuando la velocidad del viento está al nivel para que el aerogenerador produzca consistentemente potencia activa nominal, preferentemente entre 13 m/s y 24 m/s.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende la etapa de filtrar una activación de la contingencia de corte de la unidad de viento; filtrar una activación de la contingencia de aumento de producción; y filtrar una activación de la contingencia de disminución de producción para un aerogenerador en el tercer modo de

funcionamiento (3) .

8. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 7, donde un cuarto componente (84d) de la aproximación lineal define un cuarto modo de funcionamiento (4) que se produce cuando la velocidad del viento está por encima de una velocidad de conexión del aerogenerador.

9. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 8, que comprende la etapa de activar una activación de la contingencia de corte de la unidad de viento; filtrar una activación de la contingencia de aumento de producción; y filtrar una activación de la contingencia de disminución de producción para un aerogenerador en el primer o cuarto

modo de funcionamiento (4) .

10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa de utilizar una salida de potencia medida o pronosticada del parque eólico para derivar el modo de funcionamiento (1, 2, 3, 4) del aerogenerador.

11. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 10, donde un modo de funcionamiento de transición es introducido para modelar una transición del primer modo de funcionamiento (1) al segundo modo de funcionamiento (2) , del segundo modo de funcionamiento (2) al tercer modo de funcionamiento (3) , o del tercer modo de funcionamiento (3) al cuarto modo de funcionamiento (4) .

12. El método de acuerdo con la reivindicación 10, donde cuando se filtran las contingencias creíbles sólo contingencias relevantes son generadas (56) .