Cartera Tecnológica
Emulación en tiempo real de redes eléctricas, desarrollo y prueba de algoritmos de control en sistemas energéticos
Descripción
Entorno“Power-Hardware-In-the-Loop” llamado “Laboratorio de integración de energía inteligente” (Smart Energy Integration Lab, SEIL) diseñado para acelerar el proceso de desarrollo de los sistemas de control necesarios para integrar los recursos energéticos en las redes eléctricas, el análisis, desarrollo y prueba de escenarios realistas para la integración de redes de CA y CC y la operación de redes de distribución de energía, redes aisladas y microrredes.
La integración de las energías renovables en las redes eléctricas es clave para descarbonizar el sistema energético. Exige el desarrollo de nuevos algoritmos de control y gestión para fuentes renovables y operadores de red. Dado que no es posible probar en las redes eléctricas, SEIL está diseñado específicamente para la investigación, el desarrollo y la prueba de algoritmos de control a fin de acelerar el desarrollo del diseño de control necesario para conectar los recursos energéticos a las redes eléctricas. La capacidad aproximada de procesamiento de energía es de 210kVA y está formado por un conjunto de convertidores de electrónica de potencia, bancos de carga resistivos, varios sistemas de baterías, paneles de distribución de CA y CC, banco de pruebas de motores acoplados y sistemas de monitorización y control. Los resultados obtenidos en este entorno son más fiables y precisos que cualquier simulación por ordenador basada en modelos.
Lo que distingue a este laboratorio es su flexibilidad para la implementación de algoritmos de control y de gestión energética. El papel de los convertidores de potencia que actúan como recursos energéticos en la red se define asignando un bloque de control diferente a cada uno de ellos. Además, la instalación del sistema de baterías ofrece la flexibilidad necesaria para el desarrollo de algoritmos de gestión para futuras redes eléctricas.
Los algoritmos de control para inversores de potencia se programan a través de Matlab Simulink y herramientas de generación de código y se ejecutan en tiempo real en PCs industriales. El intercambio de datos en tiempo real proporciona acceso a todas las variables y parámetros de control consiguiendo la deseada flexibilidad en la reproducción de características dinámicas reales de cualquier fuente de energía, generador o carga. El sistema de monitorización y control permite un acceso independiente, remoto y en tiempo real a los recursos, incluida la reconfiguración de la red, el control de los contactores y la conexión a la red eléctrica externa. Además, aprovechando la red de comunicaciones, se puede lograr cualquier algoritmo de control de gestión centralizado o descentralizado.
Aplicaciones Comerciales
Los principales sectores de aplicación del mercado son:
- Integración en redes de tecnologías renovables, generación distribuida y almacenamiento de energía. Gestión de energía en edificios.
- Análisis de estabilidad y flujo de potencia para redes eléctricas y microrredes.
- Análisis de estabilidad y flujo de potencia para redes eléctricas y microrredes.
- Desarrollo de algoritmos de control para interfaces de electrónica de mejora de la calidad de la energía. Aplicaciones de electrónica de potencia: FACTS, HVDC, filtros activos, etc.
- Prueba de concepto para el desarrollo del control de convertidores, incluida su validación en tiempo real.
- Aplicaciones de electrónica de potencia: FACTS, HVDC, filtros activos, etc.
- Prueba de concepto para el desarrollo del control de convertidores, incluida su validación en tiempo real.
- Prueba en tiempo real de algoritmos de control secundario para sistemas de energía, plantas virtuales y sistemas de gestión de energía (EMS).
- Convertidores de baterías y renovables operando bajo eventos de red reales.
Contacto
Félix Marín, felix.marin@imdea.org
Referencias
[1] F. Göthner, J. Roldán-Pérez, R. E. Torres-Olguin and O. -M. Midtgård, «Harmonic Virtual Impedance Design for Optimal Management of Power Quality in Microgrids,» in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 9, pp. 10114-10126, Sept. 2021, doi: 10.1109/TPEL.2021.3065755.
[2] A. Rodríguez-Cabero, M. Jimenez-Carrizosa, J. Roldán-Pérez, M. Prodanovic. Stability Analysis and Hierarchical Control of DC Microgrids. Modelling, Operation and Analysis of DC Grids. Book chapter, Academic Press (Elsevier). ISBN: 9780128221013
[3] A. Rodríguez-Cabero, J. Roldán-Pérez, M. Prodanovic, J. A. Suul and S. D’Arco, «Coupling of AC Grids via VSC-HVDC Interconnections for Oscillation Damping Based on Differential and Common Power Control,» in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 6, pp. 6548-6558, June 2020. DOI: 10.1109/TPEL.2019.2952656
Figura 1: Infraestructura de control y de comunicación en SEIL
Figura 2: Microrred de corriente continua integrando almacenamiento de energía en una subestación ferroviaria [2]