Generación Distribuída y su Interconexión con el sistema Eléctrico de Potencia

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Introducción

En los inicios de la Industria Eléctrica la necesidad del suministro eléctrico en una localidad era satisfecha a través de la instalación de Generadores Distribuidos.

La Industria Eléctrica inició su historia utilizando Generación Distribuida (GD), es decir, generación situada en la propia red de distribución, muy cerca de la demanda. La planeación de la generación se diseñaba para satisfacer la demanda con cierto margen de reserva (seguridad).

La Generación Distribuida (GD) representa hoy en día, un cambio en el paradigma de la generación de energía eléctrica centralizada.

Como definición podemos entonces decir que la GD es la generación o el “almacenamiento de energía eléctrica” a pequeña escala, lo más cercana posible al centro de carga, con la opción de interactuar con la red eléctrica de la Compañía Suministradora.

Con la finalidad de establecer una capacidad de acuerdo con las características de generación eléctrica, se puede decir que en lo que respecta a tecnologías disponibles, la capacidad de los sistemas de GD varían desde cientos a unos cuantos miles de kW´s.

Las tecnologías de generación distribuida se dividen en convencionales y no convencionales. Las Convencionales incluyen a las turbinas de gas, motores de combustión interna y microturbinas de gas. Las no convencionales se refieren a las energías renovables, como la minihidraúlica, geotérmica y biomasa, las turbinas eólicas, celdas de combustibles, celdas fotovoltaicas y maremotrices.

Este curso muestra el estado actual de la GD en los sistemas de potencia y el crecimiento en su aplicación a futuro. Se discute sobre los diferentes tipos de GD y su efecto en la calidad de la energía eléctrica.

Se analizan el aspecto de la GD y su interconexión con la red de la suministradora del servicio eléctrico para operar en paralelo con el sistema de distribución y las protecciones asociadas.

  

Enfoque

Durante el curso el participante aprenderá:

 Las diferentes tecnologías de la Generación Distribuida (GD) disponibles hoy en día.

 Conocer el comportamiento de una red eléctrica en presencia de GD.

 El impacto de la GD en la Calidad de la Energía y la Protección del Sistema Eléctrico.

 Los beneficios de la GD y la interfaz adecuada con el sistema.

 Introducción de las técnicas de modelado y simulación, usando casos de estudio y software de vanguardia.

 Diferentes aspectos involucrados en la integración de la planta de GD en un sistema de distribución simple.

A quién va dirigido

 Ingenieros en planeación de sistemas de distribución.

 Ingenieros en operación y mantenimiento.

 Ingenieros en sistemas de operación, protección y control.

 Personal de Firmas industriales que contemplen invertir en plantas de GD.

 Productores independientes de energía.

 Consultores técnicos, probables diseñadores y operadores de estas plantas.

 Ingenieros y personal relacionado con la planeación estratégica y administración de activos.

Temario

Capítulo I

Introducción a la Generación Distribuida

1.1 Historia

1.1.1 Desarrollo de la Industria Eléctrica

1.2 Evolución y estado actual

a). Concepción tradicional de la Industria Eléctrica

b). Crecimiento de los sistemas eléctricos

c). La nueva concepción mundial de la Industria Eléctrica

d). Crecimiento del Sistema Eléctrico de Potencia

e). La transmisión: ¿monopolio natural o mercado de competencia?

1.3 Avances de la Tecnología.

1.4 Categorías en base a tamaños en kW’s de GD.

1.5 Perspectiva de la Suministradora con respeto a la GD.

1.6 Ventajas de la Generación Distribuida.

1.7 Visión Económica del Uso de Generación Distribuida.

1.8 Otros Beneficios de la G. D.

1.9 Aplicaciones de la Generación Distribuida

a). Potencia continua

b). Calor y la potencia combinados (en inglés CHP).

c). Potencia pico

d). Potencia limpia (Green power)

e). Potencia de alta calidad (Premium power)

Capítulo 2

Los Diferentes tipos de Generación Distribuida

Disponibles en la Actualidad

2.1. Introducción

2.2. Definición de la Generación Distribuida

2.3. Diferentes tipos de Generación Distribuida

a) Fuentes de Energías Renovables.

b) Fuentes de Energías no Renovables.

2.4. Diferentes tipos de Tecnologías Distribuidas.

2.4.1. Tecnologías Distribuidas no Renovables

2.4.1.1. Máquinas reciprocas o reciprocantes

2.4.1.2. Microturbinas de gas

a) Microturbinas de gas con una flecha

b) Turbinas de gas con eje dual

c) Microturbinas de ciclo Ranking

d) Aplicaciones

e) Diagrama representativo

2.4.2. Tecnologías Distribuidas Renovables

2.4.2.1. Turbinas hidroeléctricas

a) Turbinas de acción o impulso

b) Turbinas de reacción

2.4.2.2. Sistemas fotovoltaicos.

a) Operación

b) Eficiencias de las celdas solares

c) Aplicaciones

d) Diagrama

2.4.2.3. Celdas de combustible

a) Operación

b) Diferentes tipos de celdas de combustible

c) Aplicaciones

d) Diagrama representativo

2.4.2.4. Euleanas

a) Principales tipos de máquinas eólicas de eje horizontal

b) Máquinas eólicas de eje vertical

2.4.5.3. Aplicaciones

2.4.6 Biomasa – Biodisesel – Biocombustibles

a) Definición

b) Operación

c) Digestor

d) Aplicaciones

2.5 Características de los Generadores que se utilizan para Generación Distribuida

2.5.1. Generadores Síncronos

2.5.1.1. Curvas de capabilidad de los generadores síncronos que se usan en GD.

2.5.2. Generadores asíncronos

2.5.2.1 Ventajas de los generadores de inducción

2.5.3. Rectificador/inversor

2.5.3.1 Convertidores CD-CD y CA-CA

a) Inversores alimentados por voltaje

b) Inversores alimentados por corriente

2.5.3.2. Técnicas de conmutación de los tiristores

Capítulo 3

Redes Eléctricas con Generación Distribuida

3.1. Introducción

3.2. Sistemas de Transmisión de Energía Eléctrica

3.3. Sistemas de Subtransmisión

3.4. Características de las Redes de Distribución

3.4.1. Estructuras fundamentales

3.4.1.1 Introducción

3.4.1.2 Estructuras de mediana tensión

3.4.1.2.1. Estructura Radial

3.4.1.2.1.1 Red Aérea

3.4.1.2.1.2 Red Mixta

3.4.1.2.1.3. Red Subterránea

3.4.1.2.2. Estructura en anillo

3.4.1.2.2.1. Estructuras en anillo abierto

3.4.1.2.2.2. Estructuras en anillo cerrado

3.4.1.2.3. Estructura en mallas

3.4.1.2.4. Estructura en doble derivación

3.4.1.2.5. Estructura en derivación múltiple

3.4.1.2.6. Estructura de alimentadotes selectivos

3.4.1.3. Estructuras de baja tensión

3.4.1.3.1. Red radial sin amarres

3.4.1.3.1.1. Red subterránea

3.4.1.3.1.2. Red aérea

3.4.1.3.2. Red radial con amarres

3.4.1.3.3. Red mallada o red automática en baja tensión

3.4.1.4. Transformadores

3.5 Estudio de Ingeniería Básica en una Red de Distribución

3.5.1. Análisis de flujo de carga

3.5.1.1. Definición de los flujos de carga convencionales

3.5.1.2. Ecuaciones de flujo de carga

3.5.1.3. Flujos de carga en Redes de Distribución con GD

3.5.1.4. Modelado de los Generadores Distribuidos

3.5.1.5. Caso Práctico

3.5.1.6. Observaciones de los resultados

3.5.1.7. Conclusiones

3.5.1.8. Beneficios

3.5.1.9. Cuidados

3.5.2. Análisis de Corto Circuito

3.5.2.1. Análisis de fallas de acuerdo a Normas Industriales

3.5.2.2. La norma IEC 60909(1988) internacional

3.5.2.3. Cálculo de las corrientes de corto circuito de acuerdo a ANSI/IEEE C37’s.

3.5.2.4. Simulaciones con GD y sin GD

3.5.2.5. Observaciones de los resultados

3.5.2.6. Conclusiones

3.5.2.7. Ventajas

3.5.2.8. Desventajas

3.5.2.9. Protecciones en sistemas de distribución con GD

3.5.3.1 Protección de los equipos

Capítulo 4

Interconexión de la Generación Distribuida

con una Red Eléctrica

4.1 Aspectos Eléctricos de la Generación Distribuida.

4.1.1 Interfase de la Generación Distribuida con el Sistema Eléctrico.

4.1.2 Inversores con electrónica de Potencia.

4.1.3 Inversores para sistemas aislados

4.1.4 Configuración del Transformador y su Aterrizamiento

4.2. Selección del generador

4.3. Arreglos Típicos

4.3.1 Diagramas unificares

4.3.2 Bus en anillo con transformadores reductores

4.3.3 Esquema del interruptor y medio

4.4. Selección del generador

4.5. Operación de la GD con una red eléctrica

4.5.1. Conflictos

4.5.2. Aislada

4.5.3. Técnicas de Detección de “Aislamiento”

4.6. Aspectos de Protección

4.7. Control

4.7.1. Marco Regulatorio

4.8. Ferrorresonancia

4.9. Necesidades de Almacenamiento

Capítulo 5

Otros Aspectos que se Deben Tomar en Cuenta

5.1. Calidad de la energía (CE).

5.2. Armónicas.

5.3. Regulación de voltaje.

5.4. Flicker.

5.5. Depresiones de voltaje (SAG).

5.6. Seguridad de Suministro.

5.7. Confiabilidad.

5.7.1. Beneficios de la GD.

5.7.2. Sistemas de distribución.

5.7.3. Estudios de Ingeniería Básica con GD.

5.7.4. Interrupciones.

5.8. Flexibilidad de las Unidades de Generación Distribuida.

5.9. IEEE Standard 929-2000.

5.10. IEEE Standard 1547 IEEE Standard para Interconectar Distribuida.

Capítulo 6

El Futuro de la GD en las Redes Eléctricas de Distribución

6.1. Los diferentes enfoques de desarrollo de Redes del futuro

6.2. La Evolución Lógica

6.3. El Enfoque EPRI

6.4. El Enfoque Europeo

6.5. Referencias

Copyright © 2000 Informática e Ingeniería Integral S.A. de C.V. (ininin)
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