Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

Anexo 1. Simulaciones y Ensayos del Caso Base

En este anexo se muestran todos los ensayos que se han realizado para obtener los resultados y conclusiones del primer caso estudiado o “Caso Base”. Se van a realizar ensayos para diferentes tensiones del nudo de salida del parque, así como ensayos para diferentes velocidades de viento. Para ellos, se ha hecho uso de la curva de potencia de los aerogeneradores Gamesa G-52, que son los que se van a instalar en el parque:

Figura 1. Curva de Potencia de los aerogeneradores Gamesa G52

El factor de potencia de todos los aerogeneradores serán capacitivos, ya que siendo inductivos es fácil llegar a la conclusión de que se empeoraría el sistema en lugar de mejorarlo. En todos los ensayos se va a usar la siguiente nomenclatura: Pred -> Potencia activa que da la red (Al ser negativa, se estará cediendo activa) en MW Qred -> Potencia reactiva que da la red (Al ser negativa, se estará cediendo reactiva) en MVar F.P.red -> Factor de potencia en el punto de conexión del parque con la red. (Al ser negativo, será capacitivo) Umax -> Tensión máxima dentro del parque en p.u. (Se da siempre en el nudo más alejado de la red, es decir, en el nudo 1) Umin -> Tensión mínima dentro del parque en p.u. (Se da siempre en el nudo más cercano a la red, es decir, en el nudo20) 1

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

Si/No -> Si se mejora o no el caso anteriormente estudiado. Es la forma de llegar al óptimo.

1) Ured= 0.90 p.u. 1.a) Vviento = 4 m/s
Pgen = 0,0279 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 1. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.90p.u. y Vviento = 4 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.99 Todos a 0.98 Todos a 0.97 Todos a 0.96 Todos a 0.95 18, 19 y 20 a 0.95 Resto a 0.96 18,19,20 y 15 a 0.95 Resto a 0.96 18,19,20,15 y 14 a 0.95 Resto a 0.96

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-0.557891335 -0.557897490 -0.557898890 -0.557899480 -0.557899629 -0.557899473

-0.452636 -0.373107 -0.339290 -0.312728 -0.289805 -0.269127

-0.776556 -0.831241 -0.854402 -0.872303 -0.887414 -0.900680

0.900525 0.900423 0.900380 0.900346 0.900317 0.900291

0.900202 0.900136 0.900108 0.900086 0.900067 0.900049

Si Si Si Si No

-0.557899650

-0.286704

-0.889428

0.900315

0.900064

Si

-0.557899652

-0.285669

-0.890097

0.900314

0.900063

Si

-0.557899650

-0.284636

-0.890766

0.900313

0.900062

No

Como se puede ver, se va a conseguir la máxima potencia activa cedida a red con la siguiente regulación de los aerogeneradores: Aerogenerador 15 18 19 20 Resto

F.P. 0.95 0.95 0.95 0.95 0.96

1.b) Vviento = 7 m/s
Pgen = 0,203 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 2. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.90p.u. y Vviento = 7 m/s

F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.99 19 a 0.95 Resto a 1 19 a 0.95 18 a 0.99 Resto a 1 19 a 0.95 18 a 0.98 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-4.054766595 -4.054700930

-0.403913 0.175801

-0.995075 -0.999061

0.902232 0.901495

0.900314 0.899834

No

-4.054766998

-0.337002

-0.996564

0.902178

0.900258

Si

-4.054767077

-0.308033

-0.997127

0.902154

0.900233

Si

-4.054767054

-0.295699

-0.997351

0.902144

0.900223

No

2

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

Modificar el generador más alejado es contraproducente, así que se hará una regulación fina empezando por el generador más cercano a la red e ir alejándose. Sabiendo esto, se consigue alcanzar el óptimo para esta tensión de red y esta velocidad de viento de la siguiente manera:

Aerogenerador 18 19 Resto

F.P. 0.99 0.95 1

1.c) Vviento = 11 m/s
Pgen = 0,6846 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 3. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.90p.u. y Vviento = 11 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.99 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-13.63295231 -13.63121143

0.111433 2.080884

-0.999967 -0.988548

0.906518 0.904027

0.900356 0.898724

No

-13.63293998

0.209646

-0.999882

0.906439

0.900272

No

Se alcanza la máxima producción de potencia activa poniendo todos los aerogeneradores a factor de potencia 1, es decir, en este caso, como en muchos otros que se verán a continuación, no es necesario la regulación del factor de potencia, pues ya así se consigue la máxima producción de potencia activa. En este caso sería posible la colocación de condensadores para aumentar la cantidad de potencia activa que se puede ceder a la red. Esto se verá en el ensayo 2.

1.d) Vviento = 16-25 m/s
Pgen = 0,85 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 4. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.90p.u. y Vviento = 16-25 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-16.90913659

0.416773

-0.999696

0.907854

0.900279

-

-16.90911117

0.539028

-0.999492

0.907756

0.900175

No

Se va a alcanzar el óptimo colocando todos los aerogeneradores a factor de potencia la unidad. Además, como en el caso anterior, se podría estudiar la instalación de condensadores para maximizar la potencia activa cedida a red.

3

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

Se puede ver que a medida que aumenta la velocidad del viento, y por tanto la potencia activa de los generadores, la regulación del factor de potencia en estos es cada vez menor.

2) Ured= 0.95 p.u. 2.a) Vviento = 4 m/s
Pgen = 0,0279 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 5. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.95p.u. y Vviento = 4 m/s F.P. Aerogeneradores (cap) Todos a 1 Todos a 0.99 Todos a 0.98 Todos a 0.97 Todos a 0.96 Todos a 0.95 1,2,3,4 y 5 a 0.96 Resto a 0.95 1,2,3 y 4 a 0.96 Resto a 0.95 1,2 y 3 a 0.96 Resto a 0.95 1 y 2 a 0.96 Resto a 0.95

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-0.557900363 -0.557906737 -0.557908353 -0.557909165 -0.557909541 -0.557909623

-0.504525 -0.424998 -0.391183 -0.364623 -0.341702 -0.321026

-0.741695 -0.795483 -0.818785 -0.837082 -0.852766 -0.866753

0.950524 0.950428 0.950387 0.950355 0.950327 0.950302

0.950210 0.950148 0.950121 0.950100 0.950082 0.950066

Si Si Si Si Si

-0.557909640

-0.326196

-0.863274

0.950311

0.950070

Si

-0.557909644

-0.325162

-0.863971

0.950310

0.950069

Si

-0.557909644

-0.324128

-0.864667

0.950308

0.950069

Si

-0.557909641

-0.323094

-0.865363

0.950306

0.950068

No

Se consigue llegar al óptimo regulando los aerogeneradores de la siguiente manera: Aerogenerador 1 2 3 Resto

F.P. 0.96 0.96 0.96 0.95

2.b) Vviento = 7 m/s
Pgen = 0,203 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 6. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.95p.u. y Vviento = 7 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.99 19 a 0.95 Resto a 1 19 a 0.95 18 a 0.98 Resto a 1 19 a 0.95 18 a 0.97 Resto a 1 19 a 0.95 18 a 0.96 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-4.055299401 -4.055248346

-0.460821 0.118756

-0.993605 -0.999571

0.952146 0.951448

0.950321 0.949865

No

-4.055299999

-0.393932

-0.995315

0.952095

0.950267

Si

-4.055300224

-0.352638

-0.996241

0.952063

0.950234

Si

-4.055300226

-0.342949

-0.996443

0.952056

0.950226

Si

-4.055300213

-0.334584

-0.996614

0.952050

0.950219

No

4

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

Sabiendo esto, se consigue alcanzar el óptimo para esta tensión de red y esta velocidad de viento de la siguiente manera: Aerogenerador 18 19 Resto

F.P. 0.97 0.95 1

2.c) Vviento = 11 m/s
Pgen = 0,6846 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 7. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.95p.u. y Vviento = 11 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-13.63895990

0.001883

-0.999999

0.956260

0.950395

-

-13.63891504

0.100000

-0.999973

0.956186

0.950316

No

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Es posible mejorar este caso mediante la instalación de condensadores. Esto se verá en el ensayo 2. 2.d) Vviento = 16-25 m/s
Pgen = 0,85 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 8. Resultados del Ensayo 1 para Ured=0.95p.u. y Vviento = 16-25 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-16.91837538

0.276078

-0.999867

0.957557

0.950343

-

-16.91835579

0.398164

-0.999723

0.957464

0.950245

No

Se alcanza el óptimo de nuevo con todos los aerogeneradores a factor de potencia la unidad, y es posible mejorar el caso mediante la instalación de condensadores.

5

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

3) Ured= 1.00 p.u. 3.a) Vviento = 4 m/s
Pgen = 0,0279 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 9. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.00p.u. y Vviento = 4 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.96 Todos a 0.95 19 a 0.96 Resto a 0.95

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-0.557907850 -0.557917781 -0.557918064

-0.559199 -0.396383 -0.375109

-0.706289 -0.815202 -0.829458

1.000524 1.000337 1.000314

1.000219 1.000098 1.000082

Si Si

-0.557918056

-0.376743

-0.828746

1.000316

1.000083

No

Colocando todos los aerogeneradores a factor de potencia 0.95 capacitivo se consigue la máxima potencia activa cedida a red.

3.b) Vviento = 7 m/s
Pgen = 0,203 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 10. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.00p.u. y Vviento = 7 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.95 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 20 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-4.055754333

-0.519783

-0.991887

1.002070

1.000327

-

-4.055755082

-0.452911

-0.993822

1.002021

1.000276

Si

-4.055755508

-0.386032

-0.995501

1.001972

1.000225

Si

-4.055755368

-0.357069

-0.996147

1.001951

1.000202

No

Sabiendo esto, se consigue alcanzar el óptimo para esta tensión de red y esta velocidad de viento de la siguiente manera:

Aerogenerador 18 19 Resto

F.P. 0.95 0.95 1

6

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

3.c) Vviento = 11 m/s
Pgen = 0,6846 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 11. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.00p.u. y Vviento = 11 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-13.64409502

-0.102060

-0.999972

1.006021

1.000426

-

-13.64408761

-0.004019

-0.999999

1.005950

1.000351

No

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Es posible conseguir más potencia activa cedida a red mediante la instalación de condensadores.

3.d) Vviento = 16-25 m/s
Pgen = 0,85 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 12. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.00p.u. y Vviento = 16-25 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-16.92627259

0.145529

-0.999963

1.007279

1.000394

-

-16.92625708

0.267479

-0.999875

1.007190

1.000301

No

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Es posible conseguir más potencia activa cedida a red mediante la instalación de condensadores.

7

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

4) Ured= 1.05 p.u. 4.a) Vviento = 4 m/s
Pgen = 0,0279 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 13. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.05p.u. y Vviento = 4 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.96 Todos a 0.95 1 a 0.96 Resto a 0.95

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-0.557914071 -0.557924648 -0.557925104

-0.616661 -0.454851 -0.433179

-0.670902 -0.775748 -0.789875

1.050526 1.050348 1.050325

1.050228 1.050112 1.050098

Si Si

-0.557925081

-0.434213

-0.789166

1.050327

1.050098

No

Colocando todos los aerogeneradores a factor de potencia 0.95 capacitivo se consigue la máxima potencia activa cedida a red. 4.b) Vviento = 7 m/s
Pgen = 0,203 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 14. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.05p.u. y Vviento = 7 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.95 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 20 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-4.056145802

-0.580937

-0.989899

1.052001

1.050333

-

-4.056146671

-0.514079

-0.992064

1.051955

1.050284

Si

-4.056147288

-0.447216

-0.993977

1.051908

1.050235

Si

-4.056147250

-0.418257

-0.994725

1.051888

1.050214

No

Sabiendo esto, se consigue alcanzar el óptimo para esta tensión de red y esta velocidad de viento de la siguiente manera: Aerogenerador 18 19 Resto

F.P. 0.95 0.95 1

4.c) Vviento = 11 m/s
Pgen = 0,6846 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 15. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.05p.u. y Vviento = 11 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-13.64851882

-0.201954

-0.999891

1.055800

1.050451

-

-13.64851307

-0.103975

-0.999971

1.055733

1.050379

No

8

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Se puede mejorar el caso instalando condensadores. 4.d) Vviento = 16-25 m/s
Pgen = 0,85 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 16. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.05p.u. y Vviento = 16-25 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-16.93307634

0.022723

-0.999999

1.057018

1.050434

-

-16.93306401

0.144564

-0.999964

1.056934

1.050345

No

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Se puede mejorar el caso instalando condensadores.

9

Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

5) Ured= 1.10 p.u. 5.a) Vviento = 4 m/s
Pgen = 0,0279 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 17. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.10p.u. y Vviento = 4 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 Todos a 0.96 Todos a 0.95 1 a 0.96 Resto a 0.95

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-0.557919240 -0.557930376 -0.557930982

-0.676913 -0.514109 -0.493438

-0.636021 -0.735397 -0.749074

1.100529 1.100359 1.100337

1.100237 1.100127 1.100113

Si Si

-0.557930945

-0.494472

-0.748386

1.100339

1.100114

No

Colocando todos los aerogeneradores a factor de potencia 0.95 capacitivo se consigue la máxima potencia activa cedida a red.

5.b) Vviento = 7 m/s
Pgen = 0,203 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 18. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.10p.u. y Vviento = 7 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.95 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 20 a 0.99 Resto a 1 18 y 19 a 0.95 20 a 0.98 Resto a 1

Pred -4.056485031

Qred -0.644389

F.P.red -0.987617

Umax 1.101940

Umin 1.100339

Si/No -

-4.056485998

-0.577545

-0.990016

1.101896

1.100293

Si

-4.056486772

-0.510695

-0.992168

1.101851

1.100246

Si

-4.056486818

-0.481739

-0.993022

1.101832

1.100226

Si

-4.056486744

-0.469418

-0.993371

1.101824

1.100218

No

Sabiendo esto, se consigue alcanzar el óptimo para esta tensión de red y esta velocidad de viento de la siguiente manera: Aerogenerador 18 19 20 Resto

F.P. 0.95 0.95 0.99 1

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Anexo 1

Daniel Agudo Ponce

5.c) Vviento = 11 m/s
Pgen = 0,6846 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 19. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.10p.u. y Vviento = 11 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-13.65235687

-0.299010

-0.999760

1.105596

1.100471

-

-13.65235244

-0.201083

-0.999892

1.105531

1.100403

No

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Se puede

mejorar el caso instalando condensadores.

5.d) Vviento = 16-25 m/s
Pgen = 0,85 MW, Qgen = depende del factor de potencia Tabla 20. Resultados del Ensayo 1 para Ured=1.10p.u. y Vviento = 16-25 m/s F.P. Aerogeneradores (cap.) Todos a 1 19 a 0.99 Resto a 1

Pred

Qred

F.P.red

Umax

Umin

Si/No

-16.93897976

-0.094207

-0.999985

1.106779

1.100466

-

-16.93896994

0.02754

-0.999999

1.106696

1.100382

No

Se alcanza el óptimo con todos los aerogeneradores a factor de potencia 1. Se puede mejorar el caso instalando condensadores.

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