Q at Night - Potencia reactiva fuera del funcionamiento de

Información técnica
Q at Night
Potencia reactiva fuera del funcionamiento de inyección con
SUNNY CENTRAL de las series CP XT, CP-JP y CP-US
Contenido
En la red pública existe la necesidad básica de potencia reactiva y en parte también es necesario evitar
inestabilidades de la red pública inyectando potencia reactiva. Esta tarea la pueden desempeñar los inversores
de las series CP XT, CP-JP y CP-US con componentes del sistema de SMA Solar Technology AG o de
SMA America, LLC., que también pueden suministrar potencia reactiva cuando no están en el funcionamiento
de inyección.
Q-at-Night-TI-es-11 | Version 1.1
ES
1 Abastecimiento de potencia reactiva
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1 Abastecimiento de potencia reactiva
¿Qué son la potencia activa y la potencia reactiva?
La potencia eléctrica es el producto resultante de corriente y tensión. Mientras que en la corriente continua la
electricidad y la tensión poseen valores estáticos, el caso de la corriente alterna es más complejo, ya que la
intensidad y la dirección del flujo de corriente y la tensión cambian periódicamente. En la red pública, ambas
presentan un recorrido sinusoidal, de manera que el producto es una potencia pulsada.
Lo que resulta determinante es si la corriente y la tensión están desfasadas o no. Sin desfase, es decir, cuando
la tensión y la corriente alcanzan al mismo tiempo sus valores máximo y mínimo, la potencia fluctúa entre cero
y el valor máximo positivo. Esto da como resultado, en el valor medio temporal, un valor de potencia positivo;
se produce únicamente potencia activa. Este comportamiento solo tiene lugar cuando en la red hay
exclusivamente cargas lineales. La potencia activa es la parte utilizable de la energía que hay en la red
pública.
Imagen 1:
Potencia activa pura: la corriente y la tensión comparten fase.
Con un desfase de 90°, cuando el valor máximo de la corriente se produce con el paso por cero de la tensión,
la potencia adopta, por el contrario, valores positivos y negativos alternativamente. De ahí que el valor medio
temporal sea cero. Se dice que la potencia reactiva Q en cierto modo oscila de un lado a otro en los cables.
La potencia reactiva no se consume y sobrecarga la red pública.
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Imagen 2:
1 Abastecimiento de potencia reactiva
Potencia reactiva pura: la corriente y la tensión están desfasadas entre sí en 90°.
Con desfases inferiores, se obtiene una combinación de potencia activa y reactiva. Este comportamiento tiene
lugar cuando en la red hay cargas inductivas o capacitivas. El desplazamiento entre corriente y tensión se
indica por medio del factor de desfase cos φ.
Imagen 3:
Potencia aparente: la corriente y la tensión están desfasadas entre sí y, por tanto, reducen la potencia
activa.
La suma de potencia activa y potencia reactiva es la llamada potencia aparente. Téngase en cuenta que la
suma no es aritmética, sino geométrica: la potencia activa y la potencia reactiva conforman los catetos de un
triángulo perpendicular, mientras la hipotenusa equivale a la potencia aparente. El coseno del ángulo entre
la potencia activa y la potencia aparente es el factor de desfase.
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1 Abastecimiento de potencia reactiva
Imagen 4:
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Suma de progresión geométrica de potencia activa y reactiva
¿Cómo se produce la necesidad de potencia reactiva?
En todas las grandes centrales que generan electricidad se produce potencia reactiva. La potencia reactiva
sobrecarga la red pública sin aportar nada al transporte de la energía. Por esta razón, es necesario estabilizar
la red pública compensando la potencia reactiva.
¿Cómo se compensa la potencia reactiva?
Para garantizar una red eléctrica estable los operadores de red exigen que los productores de energía
contribuyan a la compensación de la potencia reactiva. Durante el día esto no plantea problema alguno: los
inversores de las series CP XT, CP-JP y CP-US pueden generar potencia reactiva durante el funcionamiento de
inyección.
Para compensar la potencia reactiva también fuera del funcionamiento de inyección hasta ahora la única
solución consistía en construir costosas instalaciones de compensación. Estas instalaciones permiten generar
potencia reactiva de forma estática o dinámica. En este caso, “estático” significa que el operador de red
especifica un valor nominal de la potencia reactiva que debe aplicarse en la instalación sin tener en cuenta
más requisitos. En las instalaciones de compensación dinámicas se genera potencia reactiva adaptada a las
necesidades.
La opción “Q at Night” ofrece una nueva variante: los inversores de las series CP XT, CP-JP y CP-US ahora
también pueden suministrar potencia reactiva de compensación durante la noche. Se inyecta potencia
reactiva pura a la red pública. De esta manera se ahorran los costes derivados de la compra de potencia
reactiva. Además, también es posible compensar la necesidad de otros productores poniendo a disposición
de estos potencia reactiva adicional. Se genera así una nueva fuente de ingresos.
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2 Fundamentos técnicos
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2.1 Adaptaciones en la planta fotovoltaica
Para que la planta fotovoltaica también pueda inyectar potencia reactiva a red durante la noche, el inversor
debe estar equipado con la opción “Q at Night”. En algunos transformadores de media tensión es necesario
adaptar la conexión entre el inversor y el transformador.
Opción “Q at Night” en el inversor
Los Sunny Central con la opción “Q at Night” poseen componentes de hardware adicionales que permiten el
funcionamiento de inyección sin necesidad de tensión de CC.
Para el funcionamiento “Q at Night” el inversor pasa a un nuevo estado de funcionamiento y utiliza
parámetros adicionales para ajustar el procedimiento y los límites de la producción de potencia reactiva.
El funcionamiento “Q at Night” se puede activar por medio de un parámetro.
Conexión entre el inversor y el transformador de media tensión
Los sistemas integrales con Sunny Central con la opción “Q at Night” y la MV Power Station pueden operar
en el funcionamiento “Q at Night” sin necesidad de ajustes.
Durante el funcionamiento “Q at Night” existe una carga térmica adicional. Para evitar la carga térmica de
la unión de cables entre el inversor y el transformador de media tensión puede ser necesario, en función del
proyecto, utilizar un haz de cables alargador en la conexión entre el inversor y el transformador del cliente.
La necesidad de utilizar un haz de cables alargador debe determinarse junto con SMA Solar Technology AG.
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2.2 Comportamiento del inversor
Cuando la potencia de CA generada del inversor baja por debajo de 5 kW, el inversor pasa del
funcionamiento de inyección al funcionamiento “Q at Night”. El inversor sigue inyectando potencia reactiva
de acuerdo con los parámetros ajustados. Puesto que este estado también puede producirse durante el día,
el interruptor de CC permanece cerrado al principio para evitar operaciones de conmutación innecesarias del
interruptor. Una vez que el inversor lleva una hora en el funcionamiento “Q at Night” o cuando la corriente
de CC baja por debajo de ‒60 A, se abre el interruptor de CC. El inversor continúa inyectando potencia
reactiva.
Si la inyección a red de potencia reactiva se interrumpe debido a un fallo de la red y se abre el contactor de
CA mientras está abierto el dispositivo de distribución de CC, se realiza una precarga del circuito de CC.
De este modo se reduce la carga de los componentes electrónicos. Este proceso tiene una duración máxima
de un minuto. Cuando el circuito de CC tenga suficiente precarga, el contactor de CA se cerrará y el inversor
monitorizará los límites de la red. Cuando se cumplen todas las condiciones de inyección, antes de que
transcurra un minuto el inversor recupera la inyección a red de potencia reactiva.
Mientras el inversor inyecta potencia reactiva, en paralelo siempre monitoriza si se cumplen las condiciones
para la inyección a red de potencia activa. Si se cumplen las condiciones de inyección, el inversor cierra el
interruptor de CC y cambia al funcionamiento de inyección.
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2.3 Ajustes predeterminados de la potencia reactiva
Al igual que el funcionamiento de inyección normal, el procedimiento para la regulación de la potencia reactiva
en el funcionamiento “Q at Night” se puede ajustar por medio del parámetro QoDQ-VArMod. Puede elegir
entre estos procedimientos:
Procedimiento
Descripción
Off
El valor nominal de la potencia reactiva se ajusta a 0 kVAr.
VArCltCom
El valor nominal de la potencia reactiva es recibido a través de una unidad de control
externa, como la Power Reducer Box o el Power Plant Controller, y transmitido al
inversor.
VArCnst
El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en kVAr por medio del parámetro
Q-VAr. Si los valores nominales de la potencia reactiva deben especificarse como
valores fijos por medio de un parámetro, se pueden especificar valores diferentes para
el funcionamiento de inyección normal y el funcionamiento “Q at Night”.
VArCnstNom
El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en % por medio del parámetro
Q-VArCnst.
VArCnstNomAnIn El valor nominal de la potencia reactiva se lee en una entrada analógica. El valor
analógico se convierte en un valor nominal de potencia reactiva.
VArCnstVol
El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en función de la tensión de red.
VArCnstVolHystDb El valor nominal de la potencia reactiva se especifica en función de la tensión de red
por medio de una curva característica de potencia reactiva/tensión. En este caso se
utiliza la misma curva característica de potencia reactiva/tensión para los dos estados
de funcionamiento.
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Los procedimientos para la regulación de la potencia reactiva se pueden seleccionar por separado para el
funcionamiento de inyección normal y el funcionamiento “Q at Night”. Estas son las combinaciones posibles
de los procedimientos.
Q at Night
Qfest_nacht
Ajuste en VAr o % de
Pmax
Q(U)_nacht
Qextern
Especificación a través Ajuste con y sin banda
muerta
de Modbus o entrada
analógica
Sí
(distintas
especificaciones
posibles)
Sí
(recomendación:
especificación siempre
por fijación externa del
valor nominal Q)
Sí
Qextern
Especificación a
través de Modbus
o entrada
analógica
Sí
Sí Variante preferida
Sí
(recomendación:
especificación siempre
por fijación externa del
valor nominal Q)
Q(U)_nacht
Ajuste con y sin
banda muerta
Sí
Sí
(recomendación:
especificación siempre
por fijación externa del
valor nominal Q)
Sí
(misma curva
característica para
funcionamiento de
inyección y
funcionamiento
“Q at Night”)
Cos φ fijo
Sí
Sí
Sí
Cos φ externo
Sí
No
Sí
(especificación a través
(recomendación:
de la misma entrada) especificación siempre
por fijación externa del
valor nominal Q)
Sí
Sí
(recomendación:
especificación siempre
por fijación externa del
valor nominal Q)
Funciona Qfest Ajuste en
miento de VAr o % de Pmax
inyección
Especificación a
través de Modbus
o entrada
analógica
Cos φ(P)
Sí
Reducción de repercusiones sobre la red en centrales fotovoltaicas
Para reducir repercusiones sobre la red en centrales fotovoltaicas durante el cambio de funcionamiento
nocturno a diurno se aconseja que se utilicen los valores nominales Q vía comunicación Modbus para
ambos tipos de funcionamiento.
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3 Particularidades
2.4 Limitación del apoyo dinámico a la red (FRT)
En el apoyo dinámico a la red (FRT) completo, en el funcionamiento de inyección normal el Sunny Central
protege la red pública durante una caída momentánea de la tensión de red inyectando potencia reactiva.
Cuando el Sunny Central está en el funcionamiento “Q at Night”, el inversor protege la red pública durante
una caída momentánea de la tensión de red con el apoyo dinámico de red limitado (LVRT). El Sunny Central
interrumpe la inyección de potencia reactiva sin desconectarse de la red pública y monitoriza los parámetros
de red para poder volver a iniciar la inyección una vez que desaparece la caída de tensión.
2.5 Protección contra corrientes inversas
Para proteger el inversor y el generador fotovoltaico frente a corrientes inversas demasiado altas durante el
funcionamiento “Q at Night”, por medio del parámetro QoDInvCurPv se puede limitar la corriente inversa
máxima admisible. Se recomienda conservar el ajuste predeterminado de ‒60 A. De este modo no se
aumenta de forma innecesaria el número de ciclos de conmutación de la instalación de distribución de CC.
3 Particularidades
Para decidir si la opción “Q at Night” resulta adecuada para su proyecto debería tomar en cuenta varios
aspectos. Estos se desarrollan en los capítulos siguientes.
3.1 Limitación de la potencia reactiva en el funcionamiento
“Q at Night”
La potencia reactiva máxima posible está limitada en el funcionamiento “Q at Night” para proteger el
transformador de media tensión. Se puede inyectar el 30% de la potencia nominal del inversor. Los límites
están ajustados de forma fija en los parámetros.
Pese a la potencia reducida, en el estado de funcionamiento “Q at Night” puede producirse contaminación
acústica.
3.2 Equipamiento adicional de plantas existentes
En determinados casos, los Sunny Central que no están equipados con la opción “Optiprotect” se pueden
equipar a posteriori con los componentes de hardware necesarios para la opción “Q at Night”. Para que se
apliquen los nuevos parámetros es necesario actualizar el firmware.
Para evitar la carga térmica de la unión de cables entre el inversor y el transformador de media tensión puede
ser necesario, en función del proyecto, utilizar un haz de cables alargador en la conexión entre el inversor y
el transformador del cliente. La necesidad de utilizar un haz de cables alargador debe determinarse junto con
SMA Solar Technology AG.
Si tiene alguna duda, póngase en contacto con el Servicio Técnico de SMA.
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3 Particularidades
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3.3 Rentabilidad de la opción “Q at Night”
Los CAPEX de la opción “Q at Night” son considerablemente inferiores a los gastos de las instalaciones de
compensación. El ahorro es especialmente significativo con respecto a las instalaciones de compensación
dinámicas.
Para la autoalimentación del inversor durante la noche es necesario prever costes de funcionamiento
adicionales.
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