2º Curso Taller Internacional sobre Sistemas 2º Curso Taller Internacional sobre Sistemas Híbridos Solar/Eólico para la generación de Híbridos Solar/Eólico para la generación de

electricidad.electricidad.

San Miguel Regla, Hidalgo, México San Miguel Regla, Hidalgo, México

noviembre 13-16 de 2001noviembre 13-16 de 2001

Instituto de Investigaciones EléctricasInstituto de Investigaciones Eléctricas

11 GMdRGMdR

11 GMdRGMdR

Evaluación del comportamiento de Sistemas Evaluación del comportamiento de Sistemas HíbridosHíbridos

Ing. Gonzalo Munguía del RíoIng. Gonzalo Munguía del Río

22 GMdRGMdR

22 GMdRGMdR

EVALUACIÓN DE SISTEMAS HÍBRIDOS.

Variables Meteorológicas

Variables delSubsistema Fotovoltaico

Variables delSubsistema

Eólico

Variables delSubsistema de

respaldo

Variables delSubsistema de

almacenamiento de energía

Variablesde la carga

Variables del subsistema de acondicionamiento

de potencia

Tiempo de operaciónFactor de disponibilidad

Factor de servicioEnergía consumida

MáximosMínimos

Promedios

Totales mensualesBalance energético

Porcentajes de participaciónEficiencias y pérdidas

GeneraciónTiempo de operación

GeneraciónTiempo de operación

3 3 GMdRGMdR

3 3 GMdRGMdR

Cargar archivo de datos

Verificación de cronología

Verificación de rangos

Archivo nuevo

Resumen de operación Gráficas Imprimir

No

Si

4 4 GMdRGMdR

4 4 GMdRGMdR

5 5 GMdRGMdR

5 5 GMdRGMdR

66

GMdRGMdR

66

GMdRGMdR

77

GMdRGMdR

77

GMdRGMdR

8 8 GMdRGMdR

8 8 GMdRGMdR

99 GMdRGMdR

99 GMdRGMdR

Tabla 2. Parámetros derivados

Parámetro Símbolo Unidad Meteorológicos

Radiación global diaria o directa, en el plano del arreglo.

H l,d

kWh . m-2 . d-1

Cantidades eléctricas de energía Energía neta del arreglo Energía neta del aerogenerador Energía neta a la carga Energía neta de entrada al almacenamiento Energía neta de salida del almacenamiento Energía neta de salida del respaldo Energía neta de salida a red de distribución Energía total de entrada al sistema híbrido Energía total de salida al sistema híbrido

Fracción fotovoltaica del total de energía de entrada al sistema híbrido. Fracción eólica del total de energía de entrada al sistema híbrido. Eficiencia de la carga

EA, EE, EL,

ETSN, EFSN, EBU, ETUN, Ein, Euse, FA,

FE,

LOAD

kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh

kWh kWh

adimensional

adimensional adimensional

Funcionamiento de componentes del resto del sistema (BOS)

Eficiencia del resto del sistema

BOS

adimensional

Índices de funcionamiento del sistema híbrido Rendimiento del arreglo fotovoltaico 1) Rendimiento del aerogenerador 1) Rendimiento final del sistema híbrido 1) Rendimiento de referencia del arreglo fotovoltaico 1) Rendimiento de referencia del aerogenerador 1) Pérdidas de captura del arreglo fotovoltaico 1) Pérdidas de captura del aerogenerador 1) Pérdidas del resto del sistema 1) Relación de Funcionamiento Eficiencia media del arreglo fotovoltaico Eficiencia media del aerogenerador

Eficiencia total del sistema híbrido

YA YE Yf YrA YrE LcA LcE

LBOS RP

Amean,

Emean,

tot,

h . d-1

h . d-1 h . d-1 h . d-1

h . d-1 h . d-1 h . d-1 h . d-1

adimensional

adimensional

adimensional adimensional

1) Las unidades h . d-1 se pueden describir mejor como: (kWh . d-1)ACTUAL / (kW)NOMINAL

10 10

GMdRGMdR

10 10

GMdRGMdR

PLANTILLA DEL RESUMEN DE OPERACIÓN

Tiempo del período 0.00 [Horas]Tiempo con datos 0.00 [Horas]

Tiempo de Corriente Energíaoperación Producida Consumida Producida Consumida

[Horas] [ Ah ] [kWh]

Aerogenerador # 1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Aerogenerador # 2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Aerogenerador # 3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Aerogenerador # 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Aerogenerador # 5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Total eólico 0.00 0.00 0.00 0.00

Arreglo fotovoltaico # 1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Arreglo fotovoltaico # 2 0.00 0.00 0.00 #¡VALOR! #¡VALOR!Arreglo fotovoltaico # 3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Arreglo fotovoltaico # 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Total fotovoltaico 0.00 0.00 #¡VALOR! #¡VALOR!

Demanda 0.00 [ Ah ] 0.00 [kWh]

Generación eólica diaria promedio #¡DIV/0! [ Ah/día ] #¡DIV/0! [kWh/día]Generación fotovoltaica diaria promedio #¡DIV/ 0! [ Ah/día ] #¡VALOR! [kWh/día]

Generación total diaria promedio #¡DIV/0! [ Ah/día ] #¡DIV/0! [kWh/día]

Consumo diario promedio #¡DIV/0! [ Ah/día ] #¡DIV/0! [kWh/día]

PERIODO DEL AL DE DEL 2000.

DEL SISTEMA HÍBRIDO

1111

GMdRGMdR

1111

GMdRGMdR

Potencia máxima aerogenerador # 1 0.00 [Watts]Potencia máxima aerogenerador # 2 0.00 [Watts]Potencia máxima aerogenerador # 3 0.00 [Watts]Potencia máxima aerogenerador # 4 0.00 [Watts]Potencia máxima aerogenerador # 5 0.00 [Watts]

Potencia máxima arreglo fotovoltaico # 1 0.00 [Watts]Potencia máxima arreglo fotovoltaico # 2 0.00 [Watts]Potencia máxima arreglo fotovoltaico # 3 0.00 [Watts]Potencia máxima arreglo fotovoltaico # 4 0.00 [Watts]

Demanda máxima 0.00 [Watts]

Voltaje máximo de batería 0.00 [Volts]Voltaje mínimo de batería 0.00 [Volts]Voltaje promedio #¡DIV/0! [Volts]

Carga neta a batería 0.00 Amp-h

Irradiación total 0.00 kWh/ m²Irradiancia promedio en el mes #¡DIV/0! kWh/ m²/ díaVelocidad de viento promedio a 10 metros #¡DIV/0! [ m/ s ]Velocidad de viento máxima a 10 metros 0.00 [ m/ s ]Temperatura ambiente máxima 0.00 °CTemperatura ambiente mínima 0.00 °CTemperatura ambiente promedio #¡DIV/0! °C

1212 GMdRGMdR

1212 GMdRGMdR

Balances energéticos del sistema

Total de energía de entrada 0.00 [kWh] Ein

Fracción de energ. AFV #¡DIV/ 0! FafvFracción de energ. AEG #¡DIV/ 0! FaegEnergía utilizada 0.00 [kWh] Euse,t

Parte. de energ.FV utilizada #¡DIV/ 0! [kWh] Euse,fvParte. de energ.AEG utilizada #¡DIV/ 0! [kWh] Euse,aeg

Energía neta salida de la batería 0.00 [kWh] Efs,tEnergía neta de entrada a la batería 0.00 [kWh] Ets,t

Indices de Funcionamiento

Producción o rendimientodel arreglo FV #¡DIV/ 0! [kWh/ día kWp] YaRendimiento AEG #¡DIV/ 0! [kWh/ día kW] YeProducción o rendimientofinal #¡DIV/ 0! [kWh/ día kW] Yf

Producción o rendimientode referencia Yt

Pérdidas de captura Lc

Pérdidas del sistema [kWh/ día kWp] Ls

Relación de funcionamiento PR

1313

GMdRGMdR

1313

GMdRGMdR

Generación y consumo mensual. Villa # 3 (1997)

0

10

20

30

40E

ne-9

7

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

Oct

-97

Nov

-97

Dic

-97

Mes

[kW

h]

Energía consumida [kWh] Aerogenerador [kWh] Arreglo fotovoltaico [kWh]

14 14 GMdRGMdR

14 14 GMdRGMdR

Recursos solar y eólico en Pachuca, Hidalgo

0

50

100

150

200

250

Ene-00 Feb-00 Mar-00 Abr-00 May-00 Jun-00 Jul-00 Ago-00

Mes

Irra

dia

ció

n [

kWh

/m²]

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

Irra

dia

nci

a [k

Wh

/m²/

día

]

Vel

. vi

ento

[m

/s]

Irradiación total Irradiancia promedio Velocidad de viento promedio (10 mt) Velocidad de viento máxima (10 mt.)

1515

GMdRGMdR

1515

GMdRGMdR

Porcentaje de los datos obtenidos. Villa # 13.

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00D

ic-9

6

Ene

-97

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

Oct

-97

Nov

-97

Dic

-97

Pro

med

io

Mes

1616 GMdRGMdR

1616 GMdRGMdR

Histograma de velocidad de vientoagosto del 2000.Pachuca, Hidalgo

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

m/s

Fre

cu

en

cia

[h

ora

s]

17 17

GMdRGMdR

17 17

GMdRGMdR

Porcentaje de participación de las fuentes. Villa # 13.

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00D

ic-9

6

Ene

-97

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

MesAerogenerador Fotovoltaico

18 18

GMdRGMdR

18 18

GMdRGMdR

Comportamiento de los módulos fotovoltaicos.Abril de 1997. Villas Carrousel,Q.R.

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800 1000 1200

Irradiación [kW/m²]

Co

rrei

nte

gen

erad

a [a

mp

s]

1919 GMdRGMdR

1919 GMdRGMdR

Comportamiento del aerogeneradorVilla # 3, junio 1996.

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Velocidad de viento [ m/s ]

Po

ten

cia

[ W

atts

]

2020

GMdRGMdR

2020

GMdRGMdR

Factor de Disponibilidad. Villa # 13.

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Dic-96

Ene-97

Feb-97

Mar-97

Abr-97

May-97

Jun-97

Jul-97 Ago-97

Sep-97

Oct-97

[Mes]

2121

GMdRGMdR

2121

GMdRGMdR

Factor de Servicio. Villa # 13.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

Dic

-96

Ene

-97

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

Oct

-97

[Mes]

Evaluación de los Sistemas HíbridosEvaluación de los Sistemas Híbridos

Ing. Gonzalo Munguía del RíoIng. Gonzalo Munguía del Río

2222 GMdRGMdR

2222 GMdRGMdR

2323

GMdRGMdR

2323

GMdRGMdR

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

Dic

-96

Ene

-97

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

[Mes]

Energía producida normalizada. Villa # 13.

Aerogenerador Arreglo fotovoltaico Total

Voltajes en el banco de baterías. Villa # 13.

1111.5

1212.5

1313.5

1414.5

1515.5

Dic

-96

Ene

-97

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

Oct

-97

Mes

[ V

olt

s ]

Voltaje máximo Voltaje promedio Voltaje mínimo

2424

GMdRGMdR

2424

GMdRGMdR

2525

GMdRGMdR

2525

GMdRGMdR

Generación y consumo diario promedio. Villa # 13.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3D

ic-9

6

Ene

-97

Feb

-97

Mar

-97

Abr

-97

May

-97

Jun-

97

Jul-9

7

Ago

-97

Sep

-97

Oct

-97

Nov

-97

Dic

-97

Pro

med

io

MesGeneración Consumo

2626

GMdRGMdR

2626

GMdRGMdR

ITFV =INBB = IC =

ITAEG =

ITMG=

Evaluación de los Sistemas HíbridosEvaluación de los Sistemas Híbridos

Ing. Gonzalo Munguía del RíoIng. Gonzalo Munguía del Río

2727

GMdRGMdR

2727

GMdRGMdR