Programa Grid2030

Grid2030 es un programa plurianual colaborativo de innovación en el cual Red Eléctrica e Innoenergy exploran innovaciones radicales de naturaleza técnica o socioeconómica relacionadas con la operación del sistema eléctrico y su red de transporte.

El objetivo es anticiparse a los retos de futuro de la transición energética, identificando las necesidades de los TSO y acelerando el desarrollo de soluciones tecnológicas disruptivas.

El programa está abierto a emprendedores de entidades públicas y privadas, universidades, centros de investigación y empresas de todo el mundo, y cuenta con una dotación anual de un millón de euros.

Retransmisión sobre la presentación de los proyectos finalistas de los retos
1 y 2 y presentación de los nuevos retos 3 y 4.

Workshops celebrados en abril y mayo del 2019 sobre los nuevos retos 3 y 4.

A QUIÉN VA DIRIGIDO

Los proyectos del programa Grid2030 se centran en el desarrollo de innovaciones, con el objetivo de demostrar que soluciones tecnológicas (max TRL4- Technology Readdiness Level 4), productos, servicios o procesos básicos pueden funcionar en un (futuro) entorno comercial.

A quién va dirigido el programa Grid2030
Investigadores Startups Empresas
  • Elaboración de una estrategia comercial para su tecnología.
  • Identificación de socios que aporten valor y ayuden en hacer su idea realidad.
  • Trabajo con entidades líderes de los ámbitos públicos y privados.
  • Reducción del tiempo de llegada al mercado.
  • Identificación de socios que aporten valor y ayuden en hacer su idea realidad.
  • Importante exposición pública.
  • Trabajo con entidades líderes de los ámbitos públicos y privados.
  • Desarrollo colaborativo de soluciones con investigadores y emprendedores.
  • Refuerzo del liderazgo mediante identificación de nuevas tecnologías y oportunidades de negocios.
  • Conexión con otras entidades líderes de los ámbitos públicos y privados.

¿Por qué participar?

  • Icono de apoyo profesionalApoyo profesional en la gestión de la innovación
  • Icono de un dólarFinanciación
  • Icono de un mundo conectadoAccesos a las redes de socios y expertos de Red Eléctrica e InnoEnergy
  • Icono de tres figuras conectadasParticipación de su equipo en un programa de innovación único
  • Icono de figura con difusión de informaciónExposición pública
  • Icono de una persona paralela al mundoColaboración estrecha con su ecosistema

SOBRE INNOENERGY

InnoEnergy promueve la innovación en energía sostenible en Europa. Apoyamos e invertimos en innovación en cada etapa del camino - desde el talento humano hasta el cliente final.

Con nuestra red europea creamos conexiones para acelerar el desarrollo de soluciones innovadoras, y fomentamos el ecosistema para optimizar su aceptación y venta en el mercado.

Infórmate en http://www.innoenergy.com

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Banner de Grid 2030

En una sociedad futura con un sistema energético libre de CO2, el TSO debe garantizar el suministro continuo de energía y mantener los niveles actuales de fiabilidad de una manera eficiente. Entre los muchos desafíos técnicos requeridos para apoyar esta misión, Grid2030 se centrará en lo siguiente:

Segunda edición del programa. FINALIZADA

Implantación de la electrónica del reto 1
Reto 3: Mejora del conocimiento del estado físico de las infraestructuras de transporte de energía eléctrica.

El objetivo de este reto es mejorar el conocimiento del estado físico y del comportamiento dinámico en tiempo real de los activos existentes de la red de transporte de energía.

Para un transportista y operador del sistema (TSO), tener un conocimiento detallado del estado físico y del comportamiento dinámico en tiempo real de su red es cada vez más importante para afrontar los crecientes requisitos de la transición energética (mayor proporción de energía renovable, electrificación de la economía, demanda activa, nuevos actores en el sistema eléctrico, etc.).

Las propuestas para este reto deben enfocarse a aumentar el volumen y el valor de la recopilación sistemática de datos relevantes sobre el estado físico y la condición de la red de transporte, tanto en tiempo real como en diferido. En el ámbito de este reto se encuentran, entre otras, las soluciones basadas en el Internet de las Cosas (IoT) para respaldar la toma de decisiones sobre el mantenimiento de activos, la operación del sistema eléctrico, la monitorización, el control y la introducción de una mayor automatización.

Unos ejemplos de temáticas para las propuestas podrían ser (lista no exhaustiva):

  • Desarrollo de nuevos sensores y herramientas para medir los parámetros relevantes de las infraestructuras, teniendo en cuenta (i) sus necesidades de suministro de energía de forma autónoma (Energy Harvesting), (ii) las restricciones derivadas de su instalación y despliegue a gran escala en las infraestructuras existentes, incluyendo las líneas en tensión, y (iii) la transmisión segura de los datos medidos.
  • Desarrollo de nuevos algoritmos para calcular parámetros relevantes no directamente medibles utilizando los datos recopilados (por ejemplo, la flecha del conductor).
  • Diseño avanzado de SDN (Software Defined Networks) para la red de comunicaciones con el fin de facilitar su gestión y seguridad.
Imagen de recurso para el reto 2
Reto 4: Tecnologías y servicios digitales para la transición energética.

El objetivo de este reto es identificar nuevos servicios y soluciones para el TSO, basadas en tecnologías digitales emergentes que ayuden a facilitar la transición a un nuevo modelo energético más limpio, más descentralizado, altamente eficiente y al menos tan fiable como el actual.

Es muy probable que el futuro sistema energético se caracterice por tener una gran cuota de generación renovable, una sociedad y una economía altamente electrificadas (con la movilidad eléctrica desempeñando un papel importante en esa electrificación), recursos más descentralizados, agentes completamente nuevos, usuarios finales activos y un alto nivel de integración del mercado eléctrico. En este contexto, el transportista y operador del sistema (TSO) necesita ideas innovadoras para mantener un sistema eléctrico seguro, fiable y con los estándares de calidad requeridos.

Las propuestas para este reto deben enfocarse al desarrollo de soluciones digitales que permitan a los TSO desempeñar un papel de liderazgo en la transición energética, a través de su impacto tanto en el sistema energético como en la sociedad, mientras continúan garantizando la continuidad del suministro.

Unos ejemplos de temáticas para las propuestas podrían ser (lista no exhaustiva):

  • La integración y el uso de tecnologías digitales emergentes para aumentar la eficiencia de los servicios del TSO en el contexto de la transición energética.
  • La integración y el uso de tecnologías digitales emergentes para crear nuevos servicios o soluciones que los TSO pueden proporcionar para impulsar la transición energética.
  • El desarrollo de plataformas digitales para mejorar las capacidades del TSO para garantizar la seguridad y la calidad del suministro a través de la monitorización y el control de grupos más amplios de usuarios del sistema, posiblemente a través de canales B2B y B2C sin explotar.

Primera edición del programa. FINALIZADA

Implantación de la electrónica del reto 1
Reto 1: Acelerar la amplia implantación de la electrónica de potencia en el sistema.

Eliminar las barreras existentes para el despliegue en masa de la electrónica de potencia en la red eléctrica del futuro, reduciendo los costes asociados con estas instalaciones o mejorando su rendimiento. Esto requiere desarrollar nuevas configuraciones y diseños optimizados, nuevos materiales y metodologías de control avanzado e interoperabilidad, entre otros cambios que podrían causar un cambio disruptivo en el estado actual de la tecnología.

Un desarrollo del sistema basado en soluciones de electrónica de potencia permite una gestión de la energía más fiable. Varias características justifican su despliegue: es adaptable a una amplia gama de aplicaciones, debido a su rápida capacidad de respuesta transitoria, tales como problemas de inestabilidad de tensión y frecuencia; es también una tecnología clave para la generación mediante energías renovables, el almacenamiento y para permitir ir hacia un papel más activo del consumidor. Los dispositivos de electrónica de potencia deberían ser completamente flexibles y modulares y permitir una sustitución compacta e inteligente de las soluciones tradicionales, redundando en una baja distorsión en la red. Entre otros desarrollos que podrían causar un cambio disruptivo en el estado actual de la tecnología, se encuentran:

  • Desarrollo de nuevas configuraciones, topologías de convertidores y diseños optimizados con flexibilidad, robustez, compacidad y características modulares.
  • Mejoras en el desempeño de los materiales (tales como SiC y GaN), en términos de: mayores potencias (para que puedan ser ampliamente adoptadas para aplicaciones de energía eléctrica); mayor conductividad térmica (permitiendo una operación a alta temperatura con requisitos de enfriamiento reducidos); alta velocidad de saturación, dando alta densidad de corriente; mayor campo eléctrico de ruptura (aumentando la tensión inversa máxima de los dispositivos) y mayor movilidad de los electrones (dando menor resistencia específica para una tensión de bloqueo dada).

Hay situaciones particulares de especial relevancia para la aplicación de soluciones de electrónica de potencia que un solicitante puede considerar:

  • Escenarios con alta penetración de generación eólica con alta variabilidad en períodos cortos,
  • Modificación del flujo de potencia,
  • Sistemas eléctricos aislados,
  • Soporte de control de voltaje.
Imagen de recurso para el reto 2
Reto 2: Desarrollar nuevos recursos para la flexibilidad del sistema, compatibles con un sistema energético libre de carbono.

Promover avances en la controlabilidad de la generación renovable, sistemas de almacenamiento nuevos o mejorados y componentes que generan importantes reducciones de costes para el sistema energético en su conjunto. Estas mejoras podrían provenir del uso de diferentes materiales, avances en los procesos de producción, diseño de nuevas soluciones o tecnologías, etc.

La flexibilidad es la cantidad de energía eléctrica que puede ser modulada, basada en las necesidades del sistema en una unidad de tiempo específica. Esto se refiere principalmente a la respuesta rápida de la generación y recursos de carga, así como dispositivos de almacenamiento (que pueden desempeñar ambos roles de acuerdo a las necesidades del sistema). No obstante, la red podría convertirse en una fuente de flexibilidad de por sí, con tecnologías con efectos similares a los anteriormente mencionados para hacer frente a las limitaciones del sistema (ejemplos son los sistemas DLR y dispositivos activos). Sin embargo, para obtener el mayor beneficio posible de estos recursos, es necesario que la flexibilidad se gestione y se ejecute correctamente en todas las circunstancias.

Los temas específicos de este reto podrían ser (pero no están limitados a) los siguientes:

  • Desarrollo y testeo de nuevas tecnologías de almacenamiento y / o soluciones híbridas que podrían proporcionar una gama completa de servicios del sistema.
  • Mejora del rendimiento de los generadores renovables para proporcionar servicios al sistema y superar los límites técnicos y alcanzar su máxima penetración (participación en el control de tensión, intensidades de cortocircuito, emulación de inercia, capacidad de arranque autónomo...).
  • Nuevos esquemas para integrar la gestión de la demanda como proveedores de servicios del sistema.
  • Capacidad de gestión mejorada y seguimiento de vehículos eléctricos y otras cargas flexibles.
  • Herramientas y algoritmos para monitorear la flexibilidad del sistema a tiempo real.
  • Nuevos componentes o técnicas enfocados a aprovechar mejor las capacidades existentes de la red y aumentar sus límites operacionales.

Calendario de fases del programa Grid 2030

Convocatorias

Durante el periodo de apertura de la convocatoria, los participantes pueden registrar sus propuestas en los retos Grid2030.

El equipo Grid2030 presta apoyo en el proceso, respondiendo preguntas y dudas, orientando a los participantes y ayudándoles a preparar las mejores propuestas posibles.

Fase de co-creación de propuestas

Las propuestas más prometedoras participan en la fase de co-creación de propuestas. En esta fase, los participantes que presentan complementariedad se asocian y reciben apoyo para la preparación de una propuesta de proyecto integrada. El principal objetivo de la fase de co-creación de propuestas es coordinar las diferentes partes para conseguir propuestas de proyectos con el máximo impacto.

  • Mejora continua de las propuestas en un contexto altamente profesionalizado para incrementar las posibilidades de éxito.
  • Poner a disposición un acceso temprano al ecosistema necesario (cadena de valor completa, primeros clientes, expertos, redes, etc.)
Fase de ejecución de proyectos

Las propuestas de proyectos provenientes de la fase de co-creación de propuestas y con mayor potencial pasan un proceso de selección y reciben apoyo técnico y financiero en base a:

  • Contenido, plan y presupuesto.
  • Alineación de la propuesta con los retos.
  • Dimensión colaborativa de la propuesta, con participación de las cadenas de valor y de adopción de la innovación. Se prestará especial atención a la participación de socios industriales.
  • Duración de proyecto de máximo 2 años. El esfuerzo global quedando cubierto por la financiación Grid2030 por una parte y con recursos propios de los participantes por otra.
  • Una orientación comercial temprana y orientada a conseguir impactos disruptivos del negocio.
  • Un equipo de trabajo adecuado y motivado liderado por un responsable de proyecto capacitado.
 
 
Os presentamos los proyectos seleccionados durante la primera edición del programa Grid2030.

 

Proyecto Flexible Smart Transformer
Descripción del problema

La actual transición energética hacia una economía sin carbón está cambiando profundamente la infraestructura de la red eléctrica a nivel global, así como la gestión del paradigma energético. El índice de penetración de las energías renovables ha alcanzado ya el 30% de la potencia total instalada en algunos países, y se espera que el ritmo de implantación se acelere en los próximos años (hasta un 70% en 2030 de acuerdo a los últimos escenarios planteados por ENTSO-E). Entre otros cambios, la red eléctrica se encuentra cada vez más interconectada, requiriendo la gestión de flujos de potencia bidireccionales en sus nodos y necesitando de una mayor flexibilidad. Esto significa que la red demandará nuevas funcionalidades a sus componentes. Sin embargo, los transformadores de potencia convencionales no están preparados para soportar los nuevos requisitos, debido a que no disponen de habilidades de forma intrínseca con respecto al soporte activo del sistema. Por lo tanto, es necesario el desarrollo de soluciones de electrónica de potencia que atiendan las necesidades expuestas en la red eléctrica de una forma efectiva y con coste reducido.

Descripción de la solución

El proyecto FST (Flexible Smart Transformer) consiste en el desarrollo de un nuevo dispositivo multipropósito con ventajas adicionales comparado con los convertidores de potencia de muy alta tensión. En primer lugar, propone un acople a través de medio dieléctrico en vez de un núcleo de ferrita cerrado en la etapa del transformador de alta frecuencia para reducir el peso de forma significativa, dar intramodularidad y escalabilidad al sistema, y realizar de una forma simple el diseño del aislamiento de muy alta tensión. En segundo lugar, el uso de la tecnología SiC (carburo de silicio) ayuda a reducir el volumen del sistema completo. Todas estas características ayudan a reducir drásticamente los costes de mantenimiento y transporte.

Descripción de la solución

Algunas de las aplicaciones potenciales son: transformadores de estado sólido (SST); Convertidores AC / AC; HV Sistemas de transmisión de CA flexible (FACT); Sistemas de almacenamiento de energía de alto voltaje (ESS); Enlaces HVDC; HV DC / DC; UPFC (Unified Power Flow Controller) y parques eólicos marinos.

Dadas las enormes posibilidades que ofrece esta nueva tecnología disruptiva y para aprovechar al máximo sus prestaciones, el desarrollo de este proyecto se enfocará en la potencial aplicación práctica de un caso REAL de la Red Eléctrica de Transporte, línea Bescano-Sentmenat 400 kV, con el objetivo de mitigar las oscilaciones entre áreas prestando especial atención a la compensación de potencia reactiva y control de flujo de potencia.

Primero se comenzara con una fase de prototipo aplicable a tan sólo dos módulos para posteriormente alcanzar el objetivo final mediante la asociación serie-paralelo de módulos individuales hasta llegar a tener un dispositivo UPFC (Unified Power Flow Controller) con estas características:

  • Tensión asignada: 400 kV.
  • Potencia de línea de transmisión: 2400 MW.
  • Potencia reactiva del lado de la derivación shunt: 150 MVAr.
  • Impedancia en serie equivalente: 20 ohmios capacitivos a 1000 MW.
Descripción de la solución
Impacto para el TSO

REE, como TSO, es el encargado de generar y mantener el sistema de transmisión de la red eléctrica. Debido a esto, sus responsabilidades incluyen tener la suficiente capacidad para dar respuesta a la demanda energética del país. Además, todos los TSOs son conscientes de la necesidad de mantener la calidad de red en el sistema. Y no solo se preocupan por los requisitos de calidad de red de los dispositivos conectados a la misma, sino que también ponen a disposición recursos para restaurarla a unos valores aceptables para el suministro. Los dispositivos FST serán herramientas con un gran valor añadido para cumplir sus objetivos.

Consorcio del proyecto
Logotipo circe Logotipo efacec
 
Os presentamos el proyecto ENIGMA seleccionado durante la segunda edición del programa Grid2030.

 

Proyecto Enigma

Descripción del problema

El Gestor de la Red de Transporte (TSO por sus siglas en inglés) está a cargo de garantizar el acceso a la red de manera eficiente y segura. Las energías renovables tales como la eólica y fotovoltaica juegan un papel relevante en los sistemas eléctricos para llevar a cabo los objetivos de la transición energética, y cada vez serán más protagonistas. Estas nuevas unidades de generación no se basan en tecnologías de generación convencionales, sino que se conectan a través de electrónica de potencia, y debido a su incertidumbre y a su diferente tecnología, es necesario un comportamiento adecuado y óptimo para el correcto funcionamiento del sistema eléctrico. En este sentido, los TSOs necesitan ideas innovadoras para analizar las nuevas variables del sistema eléctrico y mantener el sistema eléctrico seguro, fiable y con los estándares de calidad requeridos.

Descripción de la solución

El progreso científico y tecnológico ha mejorado las funcionalidades que las unidades de generación renovable pueden proporcionar para soportar la red. Los TSOs deben ser conscientes y aprovechar las nuevas capacidades que estas nuevas tecnologías pueden lograr y utilizarlas para que el sistema de energía eléctrica funcione de manera óptima. En este proyecto se desarrollará una herramienta que ayudará a REE a definir cómo se comportarán estos nuevos agentes como la generación solar, las plantas eólicas o los elementos de almacenamiento masivo, para optimizar la respuesta de frecuencia del sistema. Los nuevos recursos energéticos conectados mediante tecnologías basadas en electrónica de potencia ofrecen la posibilidad de una amplia gama de comportamientos.​

Logotipo supergrid Logotipo imdea
Impacto para el TSO

Se prevé que ENIGMA pueda constituir una herramienta estratégica para REE, ayudando a visualizar y definir la red futura en diversas áreas de negocio: Departamento de Fiabilidad del Sistema, Planificación Eléctrica, Gestión de la demanda, Sistemas de control, etc. ENIGMA aborda, entre otros, varios aspectos:​

  • Definición de los requisitos técnicos mínimos para plantas fotovoltaicas y eólicas.​
  • Planteamiento de posibles nuevas versiones de códigos de red.​
  • Simulación de escenarios futuros y predicción del impacto en la estabilidad de la red.​
  • Parametrización de funciones de control existentes en los elementos conectados a la red.
Consorcio del proyecto
Logotipo Hiiberia Logotipo Ingelectus Logotipo Prysma
Proyecto Transient Stability Enhancement
Resultados de la solución

Tras más de 3 años de investigación, el proyecto FST (Flexible Smart Transformer) ha concluido con éxito. Financiado por el programa de innovación Grid 2030, el proyecto ha consistido en el desarrollo de un módulo de transferencia inalámbrica de potencia con una gran capacidad de aislamiento entre sus partes, permitiendo el desarrollo de nuevas aplicaciones.

El proyecto FST consiste en el desarrollo de un nuevo dispositivo multipropósito con ventajas adicionales comparado con los convertidores de potencia de muy alta tensión. En primer lugar, propone un acople a través de medio dieléctrico en vez de un núcleo de ferrita cerrado en la etapa del transformador de alta frecuencia para reducir el peso de forma significativa, dar intramodularidad y escalabilidad al sistema, y realizar de una forma simple el diseño del aislamiento de muy alta tensión. En segundo lugar, el uso de la tecnología SiC (carburo de silicio) ayuda a reducir el volumen del sistema completo. Todas estas características ayudan a reducir drásticamente los costes de mantenimiento y transporte.

Algunas de las aplicaciones potenciales son: transformadores de estado sólido (SST); Convertidores AC / AC; HV Sistemas de transmisión de CA flexible (FACT); Sistemas de almacenamiento de energía de alto voltaje (ESS); Enlaces HVDC; HV DC / DC; UPFC (Unified Power Flow Controller) y parques eólicos marinos.

De esta manera se espera contribuir en la decisiva transformación del actual paradigma de las redes de transporte para cumplir con los retos de descarbonización de la sociedad.

Esto contribuye a la eliminación de aislamientos tradiciones como el aceite lo que supone una reducción significativa de elementos contaminantes.

Este método de aislamiento permite, además, una reducción significativa de dimensiones lo que contribuirá a una mejor integración desde el punto de vista de impacto ambiental.

FST_ES_2

La particularidad de este desarrollo reside en que está diseñado para su uso en redes eléctricas de transporte de alta tensión (230kV y 400kV en España) como controlador de flujo de potencia (UPFC, en sus siglas en inglés). Esta singularidad supone dos retos fundamentales, acometidos a lo largo de la ejecución del proyecto:

  • - El diseño (basado en una patente registrada en la OEPM, con número de referencia ES3462.6) debe permitir la conexión del equipo a redes de muy alta tensión. Para su resolución se ha optado por transferir la energía a través de un acoplamiento inductivo, ya que resuelve los problemas de aislamiento que presentan los transformadores secos tradicionales. Por otro lado, el diseño también ha considerado que, mediante la serialización y paralelización de varios módulos, se alcancen valores altos de tensión. Esto es posible gracias a que el sistema trabaja con referencias de tensión flotantes.
  • - Mientras el diseño habitual de estos equipos tiene un carácter unidireccional, debido a la naturaleza de las aplicaciones de carga inductiva (siempre desde la red hacia la carga), el módulo desarrollado en FST permite una transferencia de potencia bidireccional. Esto posibilita que se pueda realizar un control efectivo de los flujos de potencia dentro de la red.

Ambos retos se han superado con éxito, logrando un módulo capaz de superar estas dos barreras tecnológicas. Las especificaciones técnicas del equipo son las siguientes:

También se ha ejecutado con éxito un banco de pruebas que permite comprobar las características de funcionamiento del equipo, donde se ha podido evaluar el correcto desempeño del módulo.

FST_EN_3

La consecución de un UPFC basado en la tecnología desarrollada en el proyecto FST supondrá una solución de electrónica de potencia ideal para la descarbonización del sector energético que demanda la actual transición energética, logrando una mejora sustancial en diversos aspectos:

  • - Controlabilidad de la red eléctrica, ya que permitirá orientar los flujos de potencia de manera más regulada, así como controlar los niveles de tensión, facilitando la penetración de energías renovables.
  • - Estabilidad de la red eléctrica, permitiendo la integración de impedancia adicional para evitar oscilaciones inter-área.
  • - Reducción de costes, logrando un sistema más eficiente a través del control de flujos, reduciendo los costes de transporte al tratarse de un sistema totalmente modular, disminuyendo los gastos de mantenimiento, etc.
  • - Medioambiental, ya que se trata de un equipo más limpio, sin necesidad de líquido refrigerante, por lo que se elimina el riesgo de la contaminación por residuos.
FST_EN_4
FST_EN_5
Proyecto Flexible Smart Transformer
Resultados de la solución

El proyecto RITSE de dos (2) años de duración abordó un problema específico de estabilidad del sistema eléctrico: la estabilidad transitoria. Para construir la solución más valiosa para Red Eléctrica, era esencial clasificar y enfocar las características de la solución para alinearlas con lo que los clientes encuentran más atractivo, es decir, la implementación de la solución técnica y las necesidades del mercado. A través del proyecto “Reduced Inertia Transient Stability Enhancement” (RITSE), SuperGrid Institute e IMDEA unieron fuerzas para mejorar la estabilidad transitoria de las redes de corriente alterna (CA) en el contexto de reducción de inercia para la estabilidad del sistema y servicios auxiliares. Para ello han combinado el uso de baterías (concepto BATTERTIA) y el control suplementario de enlaces HVDC (Dynamic Virtual Admittance Control - Concepto DVAC). Las líneas de desarrollo del proyecto fueron las siguientes:

  • - Evaluar las soluciones de control propuestas en una red eléctrica realista considerando las medidas existentes y la implementación del hardware industrial.
  • - Proporcionar pautas sobre requisitos técnicos utilizables por Red Eléctrica para elaborar especificaciones técnicas de soluciones.
  • - Describir la cadena de valor de dichas soluciones tanto en la regulación como en el diseño del mercado de servicios complementarios.
  • - Elaborar la estrategia de comercialización.

RITSE_1

RITSE Concepto de estabilidad transitoria inter-área e intra-área

El concepto DVAC propuesto y desarrollado por SuperGrid Institute consiste en un método innovador para controlar enlaces VSC-HVDC embebidos en la red CA, con el fin de contribuir a la mejora de la estabilidad transitoria y de pequeña señal de sistemas eléctricos. El esquema de control calcula las referencias de potencia activa necesarias para cada estación de un enlace VSC-HVDC, lo que le permite emular el comportamiento de una línea de transmisión de CA sin pérdidas y autoajustable, conectada en paralelo con este enlace VSC-HVDC. La ley de control asociada se deriva para determinar el valor instantáneo de la admitancia virtual en función de las variables de estado y los parámetros del sistema, obtenidos por los sistemas de medición. El objetivo principal es mejorar la estabilidad del ángulo del rotor del sistema e implícitamente garantizar la sincronización de dos redes de CA interconectadas.

La motivación detrás del despliegue del control DVAC es la mejora de la estabilidad del sistema tras estar expuesto a inestabilidades causadas por la reducción de su inercia. El ambicioso objetivo marcado por la UE sobre la integración de las energías renovables aumentará la compartición de la electrónica de potencia y, en consecuencia, reducirá la inercia. Como resultado, se necesita un control adicional para hacer frente a los problemas de inestabilidad. El control DVAC afecta esencialmente a los enlaces VSC-HVDC embebidos en la red CA. El crecimiento del mercado de enlaces VSC-HVDC y los numerosos proyectos HVDC instalados y planificados, otorgan a DVAC un futuro prometedor desde el punto de vista del mercado.

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DVAC Estructura de control propuesta para ofrecer soporte a la red de CA circundante

El Instituto IMDEA Energía presentó un novedoso concepto de control para interfaces de electrónica de potencia soportadas por baterías, BATTERTIA. A diferencia de los convertidores de batería de energía existentes que ofrecen solo controles de potencia activa y reactiva, BATTERTIA tiene las mismas características de soporte de tensión e inercia que un generador síncrono que ofrece soporte de tensión mejorado y servicios de inercia a los operadores de redes eléctricas. De esta forma, BATTERTIA ayuda a los operadores de red a retener y mejorar las propiedades de estabilidad de tensión y transitorios durante el proceso continuo de descarbonización del sistema eléctrico. El sistema de control de BATTERTIA se basa en un convertidor de potencia de red acoplado al sistema de baterías. Se usa un concepto de máquina virtual síncrona (VSM) adaptado para el control del convertidor de potencia y se ajusta un controlador de estado de carga (SOC) de la batería para proporcionar solo la respuesta inercial. Las propiedades de inercia se pueden configurar de acuerdo con las especificaciones del usuario.

Se demostró que BATTERTIA representa la tecnología que permite que las baterías se introduzcan al mercado de servicios auxiliares y compitan con las reservas de inercia existentes proporcionadas por las máquinas rotativas. Como tal, tiene un impacto directo en la capacidad de DSO y TSO para operar redes de MT y AT, asegurar la estabilidad del sistema eléctrico y permitir una conexión masiva y segura de Fuentes de Energía Renovable.

RITSE_3

Descripción general de BATTERTIA: etapa de potencia y las variables medidas

Proyecto Enigma
Resultados de la solución

El proyecto ENIGMA, desarrollado bajo el programa Grid2030, busca soluciones basadas en IA para optimizar la estabilidad del sistema eléctrico español. El objetivo principal del proyecto es el desarrollo de nuevas técnicas de control que permitan estabilizar la frecuencia de la red eléctrica del futuro ante posibles contingencias basadas en una gestión más inteligente de la capacidad renovable. La creciente incorporación de plantas renovables en la red, conectadas a través de electrónica de potencia, plantea un nuevo escenario donde los sistemas de control tradicionales pueden verse superados. Es necesario un nuevo sistema capaz de adaptarse a los cambios en la red y de controlar la red de forma optimizada.

El Reinforcement Learning (RL) es uno de los paradigmas de Machine Learning con mayor potencial de cara al desarrollo de nuevos sistemas de control que permitan solventar estos nuevos escenarios. En este paradigma, un agente de RL interactúa con un entorno, generalmente simulado, y recibe una recompensa en función de la calidad de sus acciones. El objetivo de este agente es maximizar la recompensa recibida al final del episodio. Una vez entrenado, este agente se podría desplegar en el entorno real para conseguir así los objetivos deseados.

Dentro del proyecto ENIGMA se ha desarrollado una plataforma de entrenamiento de agentes de Deep RL. Uno de los pilares de esta plataforma es un simulador de la red eléctrica en el que se ha modelado la isla de Gran Canaria. Gracias a sus rápidos tiempos de ejecución los agentes desarrollados han podido entrenarse en cientos de miles de posibles escenarios, aprendiendo así a controlar las futuras plantas renovables de la red y a responder de forma adecuada ante posibles contingencias. Estos agentes se han desarrollado bajo diferentes configuraciones de comunicación, emulando los posibles escenarios que se puedan producir en el futuro. Estos agentes consiguen mejorar la respuesta existente en la actualidad y plantear los nuevos escenarios más convenientes de cara a futuro.

En escenarios futuros donde el mix energético esté compuesto principalmente por generación renovable controlable y poca generación convencional, los desarrollos del proyecto Enigma facilitan el control de la respuesta de los primeros en frecuencia y marcan el camino a la incorporación de la IA en los centros de control. Los resultados del proyecto muestran una reducción de la contribución de las energías convencionales de hasta un 42% en favor de la generación renovable.

La siguiente figura muestra un ejemplo de respuesta en un episodio en el que se simula una pérdida importante de demanda en t=0, lo que produce un episodio de sobre-frecuencia. A la izquierda se muestra la respuesta en frecuencia del agente RL comparada con la respuesta actual del sistema (PO12.2). A la derecha se muestra la potencia activa de los generadores de energía renovable controlados junto con la consigna (línea punteada) enviada por los agentes de DRL. La respuesta de los agentes no solo permite, como se aprecia en la imagen de la izquierda, reducir la desviación de frecuencia, sino que se produce una respuesta que no sería posible obtener mediante el actual controlador proporcional.

ENIGMA_1

Con el proyecto Enigma se ha demostrado que, ante la preocupación futura de pérdida de inercia del sistema y su implicación en la estabilidad de frecuencia, tecnologías basadas en IA y entornos de simulación son una alternativa válida para garantizar la estabilidad del sistema.