Seminario Solis, Episodio 34: Sistemas de suministro de energía solar fotovoltaica junto a generadores diésel

Antecedentes

En algunos lugares del mundo, la red eléctrica puede, debido a la inestabilidad del suministro o a cortes planificados a través de programas como el "deslizamiento de carga", durar un tiempo desconocido. Durante este tiempo, un sistema solar fotovoltaico estándar conectado a la red también se apagará. ¿Cómo podemos asegurarnos de que un sistema solar fotovoltaico siga funcionando durante estos cortes de energía temporales, pero a menudo prolongados?

Este seminario de Solis le ofrece una solución de sistema híbrido de energía solar fotovoltaica y generador diésel, así como un debate sobre cuestiones relacionadas.

Figura 1: Sistema híbrido FV+generador diésel

Solución 1: Sistemas de alimentación con baja capacidad, cargas estables y sin periodos de alta demanda repentina.

Mediante los ajustes propios del inversor y la adaptabilidad inteligente, podemos conectar la planta fotovoltaica al sistema de funcionamiento del generador.

Figura 2: Solución de sistema híbrido FV+diésel sin controlador

La topología del sistema se muestra en la Figura 2. El inversor se conecta a la red virtual compuesta por un sistema de generadores diésel gracias a su capacidad de autoadaptación y ajuste. La solución es sencilla y estable, y no requiere equipos ni costes adicionales.

Sólo hay que configurar y ajustar el inversor de la siguiente manera:

1.Cambiar el estándar de conexión a la red del inversor por el que corresponde al generador

2. El rango de adaptación de frecuencia del inversor debe reducirse a 47~52Hz.

3. Activar la función "Freq Derate" del inversor.

4. Activar la función "Volt-Watt" del inversor.

Ejemplo Sistema 1

Para promover la producción de energía verde y realizar gradualmente la misión de "pico de carbono y neutralidad de carbono", China implementó estrictas medidas de restricción de electricidad en 2021, y muchas fábricas de alto consumo de energía se han visto afectadas.

Este ejemplo es un fabricante de electrodomésticos situado en Ningbo, provincia de Zhejiang. La empresa cuenta con una estación de energía solar fotovoltaica de 1MW, que utiliza 17 inversores Solis de 60kW conectados a la red, y está conectada a la red en cuatro puntos de conexión.

Afectado por el recorte de energía, parte de la planta se apagó y el sistema fotovoltaico conectado a la red se desconectó. Esto afectó a las necesidades de suministro eléctrico del taller de la línea de montaje en unos 270kW. En colaboración con la empresa, los ingenieros de Solis utilizaron 3 inversores de 60kW para trabajar conjuntamente con un sistema de generador diesel de 350kW in situ. La potencia de salida de este sistema fotovoltaico es de 150kW, y la tasa de utilización máxima de la carga fotovoltaica alcanza el 50%, logrando el objetivo de ahorrar gastos de combustible.

Figura 3: Esquema de suministro eléctrico híbrido FV + grupo electrógeno diésel in situ

Figura 4: Ubicación in situ del generador diesel

Resumen

Este esquema puede reducir el coste de la electricidad por kilovatio-hora en forma de FV + generadores gracias a la capacidad de ajuste adaptativo del inversor. Sin embargo, también hay escenarios en los que el ratio de capacidad fotovoltaica no debe ser demasiado grande y la carga debe ser constante. Esta solución no es adecuada para grandes fluctuaciones de carga. La relación de capacidad fotovoltaica debe ser inferior al 40% del suministro total de energía para garantizar la estabilidad del sistema.

Solución 2: Sistemas de suministro de energía con grandes cargas repentinas y gran proporción de capacidad fotovoltaica

Suelen exigir una mayor proporción de capacidad fotovoltaica in situ (más del 70%) y es necesario introducir equipos de control y comunicación del sistema para ajustar el equilibrio entre la energía solar fotovoltaica, el generador y la carga.

Figura 5: Solución de sistema híbrido FV+diésel con controlador

Esta solución utiliza el controlador AGC de DEIF y los inversores Solis para un control coordinado. Admite hasta 16 inversores solares, así como 1 o 2 generadores diesel. Puede soportar múltiples modos de trabajo, como combinaciones conectadas a la red, fuera de la red y otras. Por ello, tiene una mayor escalabilidad y flexibilidad, y es una sólida opción de sistema para muchas zonas remotas, zonas insulares y regiones en las que hay poca o ninguna red estable.

Ejemplo Sistema 2

Situado en Brasil, este ejemplo utiliza el controlador híbrido AGC 150 de DEIF para integrar y controlar un sistema solar fotovoltaico de 500kW. El sistema solar utiliza inversores Solis-50K, y luego se fusiona con una red virtual compuesta por un sistema generador diesel de 500kW para suministrar energía a la carga de 430kW ~ 470kW de la fábrica.

Con suficiente luz solar, el sistema fotovoltaico puede proporcionar hasta 360 kW de potencia, lo que supone más del 70%.

Resumen

Esta solución puede coordinar y gestionar eficazmente la salida de los inversores y generadores del sistema para satisfacer el consumo de energía de la carga mediante la introducción de controladores adicionales. También es capaz de maximizar la energía producida por el sistema fotovoltaico para reducir el consumo de energía alimentada por combustible. Como resultado, el sistema es más estable y puede adaptarse al escenario de aplicación de cargas pesadas con cambios repentinos. La capacidad solar fotovoltaica puede proporcionar entre el 70% y el 80% del suministro total de energía, y realizar fácilmente un sistema de suministro de energía híbrido de nivel MW.