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RESOLVD: Penetración de fuentes renovables impulsada por redes de distribución de baja tensión altamente eficientes Renewable penetration levered by Efficient Low Voltage Distribution grids

RESOLVD es un proyecto H2020 coordinado por la Universidad de Girona cuyo objetivo principal es mejorar la eficiencia de las redes de distribución, en un contexto de alta penetración de renovables, proporcionando mecanismos de control y almacenaje de energía a nivel de red, de forma que se incrementa la capacidad de generación renovable no controlable a la vez que permite aportar servicios de flexibilidad a la red de baja tensión.

Para ello se han fijado los siguientes sub-objetivos:

• Mejora de la observabilidad y control de la red de baja tensión; mediante nuevos dispositivos de Electrónica de Potencia (PED) con capacidad de gestión de almacenamiento y flexibilidad; y el desarrollo de PMUs (Phasor Measurement Unit) con elevado relación coste/efectividad.

• Mejora en la eficiencia, resiliencia y ciberseguridad de la red, dotándola con capacidades de reconfiguración y selfhealing, a través de la ejecución de algoritmos de predicción de la demanda y generación. • Planificación óptima de la configuración y los recursos de la red (baterías).

RESOLVD integra estas tecnologías, como solución integrada, posibilitando asimismo su interoperabilidad con sistemas heredados, permitiendo vislumbrar una serie de nuevos modelos de negocio que permitan la adopción en el mercado y a medio plazo, de dichas tecnologías.

Indicadores y procesos de mejora

Indicadores y procesos de mejora

Las tecnologías desarrolladas en RESOLVD pretenden mejorar considerablemente la eficiencia de las redes de distribución en baja tensión en un contexto de alta penetración de renovables. La contribución de RESOLVD para conseguir este objetivo se cuantifica con una serie de indicadores, tanto a nivel individual de los componentes desarrollados, como a nivel general de impacto en el proyecto.

La siguiente tabla incluye los indicadores (KPIs) y procesos de mejora y la contribución esperada de los mismos en el proyecto. Estos indicadores serán cuantificados durante la fase de validación en el piloto (escenario real) proporcionado por el operador de red participante en el proyecto.

Cuantificación/Estimación reducción consumo

Cuantificación/Estimación reducción consumo

RESOLVD en un proyecto concebido para optimizar la operación de la red e incrementar la penetración de renovables y reducción de las pérdidas en la red.

Por tanto, el impacto en cuanto al consumo se traduce en el ahorro conseguido gracias a la reducción de las perdidas en la red, configuración óptima de la misma, balanceo del uso de energía a nivel de baja tensión, etc., tal y como se contempla en alguno de los indicadores de la sección anterior.

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

El proyecto RESOLVD está alineado con las diferentes políticas europeas: Energy Union, SET Plan, y en particular el paquete de Invierno (EC Winter Package) publicado en 2016, refrendado en la Cumbre de Paris y actualizado en el paquete “Clean Energy for all Euroepans”, ya aprobado por el parlamento europeo, todos ellos encaminadas a contribuir y alcanzar los ambiciosos objetivos de reducir un 40% en el 2030 las emisiones de gases de efecto invernadero respecto a los niveles existentes en 1990, incrementar en un 32 % el uso de las renovables y la reducción en un 32% del consumo energético también para el año 2030.

Innovación aplicada y buenas prácticas

Innovación aplicada y buenas prácticas

El principal potencial del proyecto RESOLVD reside en un nuevo concepto de flexibilidad que extiende la capacidad de actuación sobre la demanda y generación en la red, introduciendo, a través de un dispositivo electrónico de potencia, ciertas capacidades de gestión de almacenamiento y balanceo local de energía.

Este concepto proporciona al operador de red de una serie de herramientas que permitirán una operación de red óptima (configuración óptima de la red, predicción de la demanda y generación, reducción de pérdidas, incremento de las fuentes renovables, etc), así como una serie de servicios auxiliares a la red de baja tensión que abrirán la posibilidad a nuevos modelos de negocio, con el operador de red como facilitador de los mismos.

Pese a que por supuesto existen en el mercado componentes (dispositivos electrónicos de potencia, middleware, algoritmos, etc) que nivel individual ofrecen ciertas capacidades de actuación sobre la red, el reto más innovador que subyace en RESOLVD es la integración de todas estas tecnologías y su interoperabilidad con sistemas heredados en los diferentes niveles del modelo SGAM (Smart Grid Architecture Model).

La falta de estándares obliga a rediseñar dichos subsistemas basándose en las restricciones funcionales de cada componente individual, así como en los requerimientos de interoperabilidad e integración.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Los resultados esperados derivados de los objetivos planteados en el proyecto se alcanzarán gracias al desarrollo de un conjunto de tecnologías (dispositivos, herramientas, servicios y componentes) cuya integración impulsará un nuevo concepto de smartgrids, con capacidad de gestión de la flexibilidad de la red en baja tensión, con una mayor eficiencia y resiliencia , y en un contexto de elevada penetración de renovables. Las tecnologías se detallan a continuación:

• LVD-ER (RESOLVD Energy Router): Dispositivo Electrónico de Potencia, en inglés Power Electronic Device (PED) responsable de la gestión local de la energía a varios niveles: conmutación de línea, balance de fase, filtrado de armónicos, gestión local de almacenamiento, control de voltaje, compensación de la potencia activa/reactiva.

A su vez está compuesto por: o LVD-ER.PCS (Sistema de Conversión de Potencia): Es un dispositivo electrónico que dota a la red con capacidades de gestión de energía y conmutación o LVD-ER.BMS (Sistema de Gestión de Baterías): Sistema de gestión de baterías y capacidad local de almacenamiento de acuerdo a requisitos de gestión de la energía establecidos o LVD-ER.ILEM (Gestor Inteligente de Energía Local): Sistema que implementa las comunicaciones y control general del dispositivo.

• LVD-WAMS (Sistema de monitorización de área extensa): sistema de monitorización de la red en baja tensión soportado por PMUs (Phasor Measurement Unit), capaces de detectar variaciones de carga y generación dentro de la red.

Consta de los siguientes componentes:

o LVD-WAMS.PMU: Unidades de sincrofasores que aumentan la observabilidad de la red en términos temporales, espaciales y fasoriales. o LVD-WAMS.GW: Infraestructura de comunicación (Gateway y hubs) dedicada a la interconexión de las PMUs con los sistemas de la red.

o LVD-WAMS.S: Componente software dedicado a la detección de cambios repéntinos (faltas, cargas y/o generación) en la red.

• LVD-DST: Toolkit para el soporte a la decisión al operador de red que proporciona servicios complementarios para la monitorización y operación de la red en baja tensión.

Consta de:

o LVD-DST.F: Servicios de predicción de la demanda y generación en la red a partir de datos de registros de smartmeters, que permiten mejorar la observabilidad de la red reduciendo la incertidumbre de la misma.

o LVD-DST.FDI: Servicios de detección y aislamiento de fallos en la red mediante monitorización estadística multivariante basada en información contextual.

o LVD-DST.S: Servicios de planificación de red basados en algoritmos de optimización que proporcionan la configuración óptima de la red basado en su estado actual y la predicción de la demanda y generación de la misma.

Asimismo, estos servicios dotan a la red de capacidad self-healing durante las interrupciones o fallos de servicio.

• LVD-P: Plataforma basada en ESB (Enterprise Service Bus) que integra de una manera segura todos los componentes anteriores, otros sensores e instrumentación de control, con los sistemas de gestión y otros sistemas heredados (legacy systems) utilizados por la distribuidora eléctrica en la operación de la red.

Esta plataforma provee además de un entorno y servicios de analítica de datos y visualización.

La integración de todas estas tecnologías se ejecuta bajo estrictos criterios de ciberseguridad y tratamiento de datos de acuerdo a los actuales estándares y permitirá la validación de nuevos modelos de negocio con la operadora de red como facilitador de los mismo.

Implementado en:

Universidad de Girona (Grupo de Ingeniería de Control y Sistemas Inteligentes)

Periodo de ejecución:

10/01/2017 - 30/09/2020