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SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS AISLADOS: SOLUCIONES TÉCNICAS
Vicente Salas
Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos (UC3M PV LAB) Grupo de Sistemas Electrónicos de Potencia
Departamento de Tecnología Electrónica vicente.salas@uc3m.es
Jornada Sistemas Híbridos Fotovoltaicos Universidad Carlos III de Madrid
(Leganés) Madrid 3 de Diciembre de 2013
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Consumo: 276 kWh (en 2 meses)-Sep-Oct 2013
Factura y consumos electricidad
30,70 centsEuros/kWh
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Factura y consumos electricidad
30,70 centsEuros/kWh
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Posible solución
Sistemas Híbridos Fotovoltaicos
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Sistema híbrido – planta fotovoltaica multifuente
Una planta fotovoltaica conectada en paralelo con otro tipo de generadores.
Clasificación:
Presencia de fuentes convencionales
Número de fuentes
Potencia instalada
Almacenamiento de energía
Conexión a la red de distribución
Sistemas híbridos: concepto-definición
Informe UNE: Energía Solar Fotovoltaica Términos y Definiciones
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Sistemas híbridos: aplicaciones
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Domésticas
Industriales
Granjas
Regadio
Sistemas híbridos: aplicaciones
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Sistemas híbridos: configuraciones
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Fotovoltaica + Eólico + Diesel
Fotovoltaica + Diesel
Eólico + Diesel
Fotovoltaica + Baterías + Diesel
Sistemas híbridos: tipos más comunes
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Atendiendo al bus de conexión
Conexión en CC (DC coupling)
Conexión en CA (AC coupling)
Conexión Mixta: CC + CA
Sistemas híbridos: configuraciones
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Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling)
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Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling)
48, 120, 240, 400 Vcc
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Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling)
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Sistemas híbridos: configuraciones
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Sistemas híbridos: configuraciones
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Sistemas híbridos: configuraciones
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Sistemas híbridos: configuraciones
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Sistemas híbridos: configuraciones
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Sistemas híbridos: configuración en CA (AC coupling)
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Esquema: Sistema Híbrido de la Granja (AC coupled)
III Jornada Energía Solar: Sistemas Híbridos Fotovoltaicos 3 de Diciembre de 2013
Control en reactiva Fault Ride Through (FRT) Soporte dinámico de red Gradiente de arranque Limitación de potencia Reducción de la potencia con la tensión (GVPR) y
con la frecuencia (GFPR)
Nuevas carácterísticas inversores: “Smart Grid”
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Cerrados (sólo se pueden conectar inversores de su propia
marca) SMA INGETEAM
Schneider
Abiertos (se pueden conectar cualquier inversor) Studer Victron Outback
Convertidor cargador/inversor (bidireccional)
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Inversor bidireccional: “inversor aislado”
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Inversor bidireccional: “cargador de baterías”
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Campo fotovoltaico (52.640 kW instalada): compuesto por 224 módulos LDK 235 P.
Baterías (4572 Ah C10): baterías de plomo-ácido, de 2 V, 1143 Ah C10 10 OPzS 1000, con el bus de 48 V.
Inversores de conexión a red (4): cuatro unidades de inversores Fronius IG Plus 150 V-3, de 12 kW cada uno
Inversor/cargador (6): seis unidades Studer XTH-8000-48, de 8 kW de 48 V
Generador diesel (1): una unidad de 128 kW de potencia activa, de la marca Newage International LTD.
Configuración en CA: Ejemplo Granja Isona
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Generador Fotovoltaico
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Sistema Híbrido 50 kW (excepto generador fotovoltaico)
Baterías
Inversores/cargadores
Inversores de conexión a red
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Configuración en CA
INVERSOR/CARGADOR INTEGRADO CON BATERÍAS
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Configuración en CA con inversor híbrido
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Sistemas híbridos: configuración mixta
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Configuración mixta: Ejemplo
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¿Cuál es la configuración óptima entre DC coupling y AC coupling?
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Comparación
DC coupling AC coupling
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Comparación rendimientos
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DC Coupling good for Load for energy used from storage energy
DC Coupling charge battery with higher PV to Battery Efficiency DC coupling > AC coupling
88.20 % vs 80.37 %
At night time when battery supply load, the overall efficiency from PV to Load DC coupling > AC coupling
78.76% vs 71.77%
AC Coupling good for Load for energy used directly
AC Coupling supply day time load with higher PV to Load Efficiency DC coupling < AC coupling
92.12% vs 95.0%
COMPARACIÓN RENDIMIENTOS (%)
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El AC coupling debería ser utilizado sólo cuando se abastece
directamente el consumo desde el generador fotovoltaico.
El DC coupling debería utilizarse para cargar las baterías.
Situación ideal: DC coupling (%) + AC coupling (%)
El % vendría dado por el perfil del consumo y de la irradiancia
CONCLUSIÓN COMPARACIÓN
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ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LOS
SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS
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El objetivo es acoplar los recursos a la demanda
Estrategias de gestión de los Sistemas Híbridos
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Administración energía Funcionamiento correcto Coste mínimo
Uso del diesel Uso de la batería
Estrategias de gestión de los Sistemas Híbridos
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Estrategias de control
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Estrategias de control
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Estrategias de control
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Grid frequency dependent power reduction (GFPR)
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Grid voltage dependent power reduction (GVPR)
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Frecuencia del bus de CA
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Corriente - tensión baterías
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Corriente – Tensión baterías (noche)
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Penetración fotovoltaica (%)
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Potencia generada – Consumo
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Corriente – tensión baterías
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Consumo – tensión baterías
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Corriente – tensión baterías (noche)
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Consumo – tensión baterías
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Penetración fotovoltaica (%)
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Normas internacionales Sistemas Híbridos Fotovoltaicos
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Sistemas Híbridos: Normativa internacional
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BWEA Small Wind turbine Performance and Safety Standards IEC/TS 62257-4 e part 4 IEC/TS 62257-2 part 2 IEC 61427 IEC 61215 IEC 61730 IEC 62124 IEC 62257-2:2004 Part 2 IEC 62257-3:2004 Part 3 IEC 62257-4:2005 Part 4 IEC 62257-5:2005 Part 5 IEC 62257-6:2005 Part 6
Sistemas Híbridos: Normativa internacional
¡¡Muchas gracias y que tengan un buen día!!
Vicente Salas
vicente.salas@uc3m.es
Jornada Sistemas Híbridos Fotovoltaicos Universidad Carlos III de Madrid
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