PROYECTO TILOS Technology Innovation for the Local Scale, Optimum Integration of Battery Energy Storage - Instituto Tecnológico de
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PROYECTO TILOS
Technology Innovation for the Local Scale,
Optimum Integration of Battery Energy Storage
Daniel Henríquez
Jefe de Sección
Dpto. Energías Renovables
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CANARIAS S.A.
Socios Grant Agreement number: 646529 — Technology Innovation for the Local Scale,
Optimum Integration of Battery Energy Storage (TILOS)
LCE-08-2014 Local / small-scale storage
Objetivos y paquetes de trabajo
• Demostrar la integración óptima de un
sistema de almacenamiento de energía
en una microrred inteligente y en un
sistema conectado.
• Desarrollo y operación de un prototipo
de batería NaNiCl2 que se integre dentro
de una planta de generación híbrida *
(HPS)./Algoritmos de
pronóstico/Multipack Optimization
• Desarrollo de las herramientas de
gestión para integrar la HPS como
sistema de generación de una microrred.
• Desarrollo de herramientas para analizar
la replicación de la solución de TILOS en
otras sistemas insulares
• Operación comercial de la planta
Estudios previos
• Recurso y demanda
• Estudios energéticos (diferentes
escenarios)
• Análisis de red (estacionario, dinámico,
protecciones …)
Procedimiento de Autorización
• Autorización provisional como
productor para operar en
pruebas (09/2018)
• Verificación de la operación en
pruebas por el operador
(01/2019)
• Aprobación y solicitud de
autorización de producción
(02/2019)
• Permiso de operación
(02/2019)
Componentes de la planta de generación híbrida
ENERCON E-53 800 kW
Baterías: 2,8 MWh
PV 160kW
Componentes de la planta de generación híbrida: Aerogenerador
• Wind turbine type: ENERCON E-53
• Nominal capacity: 800kW
• Rotor diameter: 52.9m
• Hub height: 60m
• Tower type: Tubular steel tower
• Wind Class acc. IEC 61400-1: S
Componentes de la planta de generación híbrida: Planta Fotovoltaica
• Potencia Nominal: 160 kW
(159,84 kWp)
• 8 x FRONIUS SYMO 20.0-3-M
(20 kW)
• Conectada en MT (20 kV)
Componentes de la planta de generación híbrida: batería
2 baterías (2 x 1,4 MWh – C/10)
Tecnología: Cloruro de Níquel Sodio (NaNiCl2)
64 x Módulos FZSonick ST523
Ratio de carga/descarga: C/3 Nominal
4500 ciclos (80% DOD)
DoD máxima: 90%Componentes de la planta de generación híbrida
• Temperatura de funcionamiento: 250ºC – 350 ºC
• Óptima para aplicaciones de energía (C/3)
• Tiempo de calentamiento (20ºC): 12 horas (max 1
kW/módulo).
• Potencia para mantener la temperatura de operación < 120
W/módulo
• No es necesario acondicionamiento ambiental de la sala de
baterías (-30ºC – 50ºC)
• Algoritmo especifico desarrollado en el proyecto para una
optimización de la gestión de los módulos de bateríaComponentes de la planta de generación híbrida: Inversores de batería
• 2 inversores x 500 kVA (450 kW cos
phi=1) (INDRIVETEC AG)
• 2 centros de transformación 630 kVA
(20 kV)
• Eficiencia 98.2 %
• Pueden operar en modo fuente de
corriente o fuente de tensión
• Modo control PQ para cumplir con el
código de red Griego
• Red débil. Variaciones > 10%.
• Cumple con servicios complementarios de control de la tensión (Q-U droop control). No
remunerado.
• Servicios complementarios control de frecuencia (P-f droop control). No remuneradoComponentes de la planta de generación híbrida: Control y Herramientas de despacho
Predicción Energética
Funciones de Gestión de Energía
Almacenamiento de datos
ITC MMP
Datos meteo
ENERCON RTU
Control
HPS SCADA
PLC
Planta
fotovoltaica
Supervisión y control
Funciones de control de potencia
Almacenamiento de datos Baterías
Control
HEDNO Powermeters
Centro de ControlOperación en Modo de Prueba (1)
Operación en Modo de Prueba (1)
Operación en Modo de Prueba (1)
Operación en Modo de Prueba (2) Seguimiento de la Demanda
Modo Prueba
Operación en Modo Regulado PPA (Eunice-HEDNO)
• Ofertas para el día siguiente (24 horas) y oferta intradiario para el segundo periodo del día
• La declaración debe incluir la potencia máxima despachable por cada unidad de producción si bien
el programa es establecido para el total de la planta híbrida.
• Dos modos:
1) Garantizado:
Programa firme de generación durante al menos 5 horas al día.
Potencia entre los 400 – 800 kW.
El operador del HPS propone las horas de operación en régimen garantizado.
Retribución superior entre un 30% – 40% al régimen estocástico.
Penalización por desviaciones
2) Estocástico:
Operación normal del parque eólico y la planta fotovoltaica (resto de horas del día).
Retribución inferior.
Él consumo de energía para la carga de baterías (de red) es posible previa
autorización del operador del sistema.Preparado para diferentes modos de operación de la planta: modo regulado/modo I+D
2 centros de control
2 Plataformas de Operación de
- Operación Sistema Hibrido
Microrredes y HPS del ITC - Operación Integrada isla (I+D)Modo operación emergencia
• Consignas enviadas directamente por el operador
• Modo aislado: (inicio pruebas martes 29)
• Sistema Hibrido en paralelo
• Diésel (Grid forming)
• Max RES 70%
• Control Operador (HEDNO)
• BlackStart (siempre diésel)
Modo operación I+D
(pruebas Marzo 2019)
• EMS Estocástico (I+D) modo aislado -> DSM
• EMS Estocástico (I+D) modo conectado (no diésel) -> DSMModo operación normal (conectado/aislado): Implementado en la plataforma ITC • Programa 24 horas • Ajuste cada 2 horas • Control directo bombas • Envío señal precio consumidores Modo black-start
Herramienta de análisis y pronóstico de funcionamiento de la batería (S2PAT)
• Diagnóstico: Permite identificar
componentes defectuosos y la naturaleza
de los problemas. Los indicadores de
diagnóstico se calculan con datos de
operación reales y permiten saber si cada
módulo de batería opera de forma normal,
está degradada o está empezando su
degradación
• Predicción: a partir de los indicadores de
Estado de salud de la batería se predice el
estado fututo del sistema, prediciendo el
grado de envejecimiento al que está
sometido el banco de baterías.
• Permite aplicar tareas de mantenimiento
preventivo y modificar el algoritmo de
despacho del sistema (modelo
econométrico)Herramienta Integrada de Predicción y EMS
• Múltiples interfaces de comunicación
para comunicación con SCADAS, PLC,
CT, Analizadores de Potencia,…
• Almacenamiento eficiente de series
temporales y matrices de predicción.
• Gestión de la ejecución de múltiples
modelos de predicción y estrategias de
gestión energética para microrredes y
sistemas híbridos.
• Resultados deterministas y
probabilistas (Predicción y EMS)Herramienta de Simulación Microrred Tilos
• Desarrollada para analizar la isla
de Tilos en diferentes modos de
operación
• Tiene en cuenta impacto DSM y
Predicción
• Objetivos de optimización
diferentes:
o Seguridad del suministro
o Costes del sistema
(completo)
o Mercado
• Acorde a la regulación griega para
NIIExtended Microgrid Simulator
• Librería Matlab Simulink
• 2 tipos de gestión de energía disponibles
• EMS Almacenamiento Hibrido para operar dos sistemas de batería de forma simultanea
• EMS para operación con señales de mercado
• Gestión de provisión de reserva (Mercado SSCC)Análisis de integración de sistemas híbridos en otras islas: Córcega, Pellworn, La Graciosa
Diseminación, Master Sistemas Híbridos, Cursos de verano
Punto de
Información en
Tilos
Cursos de
verano en
sistemas
híbridos (Tilos)
Joint Master Programme
Numero de Artículos > 90Después del proyecto ¿qué?
Operación Comercial central Híbrida
• Plataforma de Operación (ITC) hasta
2020 (sala de control HPs)
• Acuerdo bilateral ITC-EUNICE
• Ajuste de los modelos de predicción y
EMS
Operación ISLA (I+D) HEDNO
• Plataforma de Operación (ITC) en sala
de control de isla (HEDNO)
• Acuerdo entre varios socios (UNIWA-
HEDNO-EUROSOL-EUNICE-ITC)
• Estrategias DSM
• Todos los socios (Acceso a datos)Muchas Gracias
Componentes de la planta de generación híbrida: batería
Modo Prueba
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