SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS AISLADOS:...

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 [email protected]

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


Factura y consumos electricidad

30,70 centsEuros/kWh


Posible solución

Sistemas Híbridos Fotovoltaicos


  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


Sistemas híbridos: aplicaciones


 Domésticas

  Industriales

 Granjas

 Regadio

Sistemas híbridos: aplicaciones


Sistemas híbridos: configuraciones


  Fotovoltaica + Eólico + Diesel

  Fotovoltaica + Diesel

  Eólico + Diesel

  Fotovoltaica + Baterías + Diesel

Sistemas híbridos: tipos más comunes


 Atendiendo al bus de conexión

 Conexión en CC (DC coupling)

 Conexión en CA (AC coupling)

 Conexión Mixta: CC + CA



Sistemas híbridos: configuración en CC (DC coupling)



48, 120, 240, 400 Vcc


Sistemas híbridos: configuración en CA (AC coupling)


Esquema: Sistema Híbrido de la Granja (AC coupled)


  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”


  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)


Inversor bidireccional: “inversor aislado”


Inversor bidireccional: “cargador de baterías”


  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


Generador Fotovoltaico


Sistema Híbrido 50 kW (excepto generador fotovoltaico)

Baterías

Inversores/cargadores

Inversores de conexión a red


Configuración en CA

INVERSOR/CARGADOR INTEGRADO CON BATERÍAS


Configuración en CA con inversor híbrido


Sistemas híbridos: configuración mixta


Configuración mixta: Ejemplo


¿Cuál es la configuración óptima entre DC coupling y AC coupling?


Comparación

DC coupling AC coupling


Comparación rendimientos


  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 (%)


  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


ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LOS

SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICOS


 El objetivo es acoplar los recursos a la demanda

Estrategias de gestión de los Sistemas Híbridos


 Administración energía  Funcionamiento correcto  Coste mínimo

 Uso del diesel  Uso de la batería

Estrategias de gestión de los Sistemas Híbridos


Estrategias de control


Grid frequency dependent power reduction (GFPR)


Grid voltage dependent power reduction (GVPR)


Frecuencia del bus de CA


Corriente - tensión baterías


Corriente – Tensión baterías (noche)


Penetración fotovoltaica (%)


Potencia generada – Consumo


Corriente – tensión baterías


Consumo – tensión baterías


Corriente – tensión baterías (noche)


Consumo – tensión baterías


Penetración fotovoltaica (%)


Normas internacionales Sistemas Híbridos Fotovoltaicos


Sistemas Híbridos: Normativa internacional


  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

[email protected]

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