GENFLEX: microrredes híbridas para la transición energética

GENFLEX desarrolla un controlador de microrredes híbridas compuestas por diferentes fuentes de generación renovable, almacenamiento y consumo basados en convertidores de potencia.

Este controlador permite satisfacer la demanda de energía local desde los activos locales a la vez que:

• aporta funciones de soporte a la red eléctrica a la que conecta gracias a un control de potencia en tiempo real,
• maximiza la disponibilidad de energía local en la microrred (tanto conectada como desconectada de la red externa) por medio de un gestor energético predictivo.

GENFLEX: gestión inteligente, flexible y eficiente para microrred con generación renovable de la energía y almacenamiento

El concepto de microrred cobra cada vez un mayor significado en la transición energética, ya que se constituyen como un mecanismo que permite una integración de la generación renovable distribuida, a la vez que permite satisfacer la demanda energética (eléctrica y térmica) de los consumidores de forma más eficiente y pueden ayudar a las redes eléctricas actuales aportando servicios auxiliares de soporte a la red y flexibilidad. La operación de las microrredes, tanto conectadas a la red eléctrica externa como aisladas, supone un reto desde el punto de vista de su operación dado que integran elementos de naturaleza muy heterogénea (generación renovable variable, cargas controlables y sistemas de almacenamiento).

La solución GENFLEX como controlador de microrredes híbridas consiste en dotar a la operación de dichas microrredes de un control jerarquizado que enlace sobre el control primario de respuesta automática de los convertidores de potencia conectados a la microrred. Este controlador jerarquizado que aúna la operación de todos los activos se dota de:

• Un control de potencia en tiempo real sobre un PLC industrial comunicado con cada uno de los sistemas conectados a la microrred y con el operador de la red. El controlador asegura la orquestación de los puntos de operación de cada uno de esos sistemas, así como la transición entre diferentes modos de operación de la microrred (esto es: isla/conexión a red, maximizar autoconsumo/inyección a red, así como control de soporte de frecuencia y tensión a la red externa en base a los requisitos de cumplimiento técnico comunes en redes de transporte y distribución eléctrica).
• Un gestor de energía predictivo en tiempo real sobre un PC comunicado con el controlador de potencia anterior, que recibe predicciones meteorológicas. Este gestor incorpora un algoritmo que maximiza la disponibilidad de los recursos de la microrred mediante la gestión de la operativa del almacenamiento.

Fases en el desarrollo de GENFLEX

El desarrollo del controlador se estructura en:

• Estudiar las dinámicas de control primario de los convertidores de potencia que conectan los diferentes activos distribuidos en la microrred, para su correcta integración en la estabilidad de la microrred. El análisis de estabilidad se realiza con la colaboración de Tecnalia mediante su herramienta GSTEP de desarrollo propio para el cálculo de estabilidad de pequeña señal de sistemas complejos con gran número de convertidores de potencia. La herramienta permite determinar cómo los diferentes parámetros de la microrred, los convertidores y la red externa afectan a la estabilidad, pudiendo detectar puntos críticos de la operación.
• Este análisis de estabilidad previo de la microrred tipo escogida, se utiliza como base para determinar las dinámicas del controlador de potencia GENFLEX, que no afecten a la estabilidad o ayuden a mejorarla.
• Desarrollar un controlador de potencia flexible que permita realizar el control en tiempo real de escenarios de operación de autoconsumo sin y con inyección de excedentes a red. El controlador se desarrolla sobre modelos de simulación dinámicos que son exportados para su compilación sobre un PLC industrial, en el que se prueba la emulación de la microrred tipo junto con los propios controles de la microrred.
• Desarrollar un algoritmo de maximización del autoconsumo en una microrred con generación fotovoltaica, almacenamiento en baterías e hidrógeno y cargas gestionables como recarga de vehículo eléctrico y electrolizadores. Al gestor se le introducen predicciones a 24 h vista de perfiles de demanda de las cargas y del perfil de radicación solar, con lo que el algoritmo planifica una operación cuartohoraria para las próximas 24 horas, cuyo objetivo es minimizar el consumo desde la red externa en ese horizonte temporal. Dicho programa es transmitido al controlador de potencia como programas de consignas de puntos de operación que deben orquestarse entre los elementos de la microrred.

La metodología utilizada permite obtener un control de la energía de la microrred que asegure no poner en riesgo la estabilidad eléctrica del conjunto, a la vez que aporte servicios de frecuencia y tensión a la red.

GENFLEX es un controlador orientado a microrredes híbridas basadas en electrónica de potencia que puedan operar en redes eléctricas inestables.

GENFLEX ha sido financiado por el Gobierno Vasco mediante el programa de apoyo a la I+D empresarial Hazitek 2020.