PROYECTO TILOSTechnology Innovation for the Local Scale, Optimum Integration of Battery Energy Storage

Daniel HenríquezJefe de SecciónDpto. Energías RenovablesINSTITUTO 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 kWBaterías: 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 Nominal4500 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 batería

Componentes de la planta de generación híbrida: Inversores de batería

• 2 inversores x 500 kVA (450 kW cosphi=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 remunerado

HPS SCADA

ITC MMP

HEDNOCentro de Control

ENERCON RTUControl

Planta fotovoltaica

BateríasControl

Datos meteo

Powermeters

Predicción Energética Funciones de Gestión de EnergíaAlmacenamiento de datos

Supervisión y controlFunciones de control de potenciaAlmacenamiento de datos

Componentes de la planta de generación híbrida: Control y Herramientas de despacho

PLC

Operación 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

• 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 bienel 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 previaautorización del operador del sistema.

PPA (Eunice-HEDNO)

Preparado para diferentes modos de operación de la planta: modo regulado/modo I+D

2 Plataformas de Operación de Microrredes y HPS del ITC

2 centros de control- Operación Sistema Hibrido- 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)

(pruebas Marzo 2019)• EMS Estocástico (I+D) modo aislado -> DSM• EMS Estocástico (I+D) modo conectado (no diésel) -> DSM

Modo operación I+D

Modo 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 suministroo Costes del sistema

(completo)o Mercado

• Acorde a la regulación griega para NII

Extended 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 > 90

Después 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