Descripción
IMDEA Energía ha creado un entorno de prueba diseñado específicamente para la investigación, el desarrollo y la prueba de algoritmos de control en sistemas energéticos. Este entorno de “Power-Hardware-In-the-Loop” llamado “Laboratorio de integración de energía inteligente” (Smart Energy Integration Lab, SEIL) está diseñado para acelerar el proceso de desarrollo de los sistemas de control necesarios para integrar los recursos energéticos en las redes eléctricas. La plataforma permite 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.
Figura 1: Diseño de impedancias harmónicas para gestión optima de calidad de potencias en microrredes (en colaboración con NTNU y SINTEF)[1]
La integración de las energías renovables en las redes eléctricas es clave para descarbonizar el sistema energético. El proceso de integración 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, IMDEA Energía ha creado un entorno de pruebas diseñado específicamente para la investigación, el desarrollo y la prueba de algoritmos de control en sistemas de energía.
Este entorno o laboratorio de pruebas acelera el proceso de desarrollo del diseño de control necesario para conectar los recursos energéticos a las redes eléctricas. La capacidad aproximada de procesamiento de energía del laboratorio es de 210kVA y está formado por un conjunto de convertidores de electrónica de potencia, bancos de carga resistivos, sistema de baterías de 47,5 kWh, paneles de distribución de CA y CC, banco de pruebas de motores acoplados y sistemas de monitorización y control. Esta plataforma permite el análisis, desarrollo y prueba de escenarios realistas para la integración de energías en redes de CA y CC y la operación de redes de distribución, redes aisladas y microrredes. Los resultados obtenidos en este entorno de prueba 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 la implementación de algoritmos de gestión energética. Por ejemplo, la red del laboratorio es capaz de emular al mismo tiempo un conjunto de generación y carga que consta de varios generadores eólicos, fotovoltaicos y convencionales y cargas pasivas y activas conectados a una red de área amplia cuya dinámica se emula en tiempo real. El papel de los convertidores de potencia que actúan como recursos energéticos en la red se define simplemente asignando un bloque de control diferente a cada uno de ellos. Además, la instalación del sistema de baterías ofrece toda 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 luego 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 durante la prueba. De esta forma se consigue 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 del laboratorio, incluida la reconfiguración de la red, el control de los contactores y la conexión a la red eléctrica externa. Además, aprovechando el potencial de las instalaciones de la red de comunicaciones, se puede lograr cualquier algoritmo de control de gestión centralizado o descentralizado.
Figura 2: Infraestructura de control y de comunicación en SEIL
Figura 3: Microrred de corriente continua integrando almacenamiento de energía en una subestación ferroviaria [2]
