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Mejora la eficiencia de los parques eólicos mediante
el análisis de los datos SCADA
Primer Congreso Internacional Investigación Sostenible Energías Renovables y Eficiencia Energética. 28/11/2013
Carlos Pueyo Rufas
Índice
Titulo: “Wind farm efficiency improvement using turbine’s SCADA data”
Autores: Julio J. Melero, Ana P. Talayero, Carlos Pueyo, Roberto Lázaro
Institución: Fundación CIRCE y Universidad de Zaragoza
Índice de la presentación
o Introducción
o Metodología
o Resultados
o Conclusiones
o Líneas futuras
La energía eólica ha experimentado un gran desarrollo alcanzando una fase de madurez tecnológica
Avances y desarrollos tecnológicos
Precio del petróleo, generación rentable
Marco legal estable
Nuevas necesidades
Optimización del rendimiento de los parques existentes
Planificación adecuada de la operación y mantenimiento
Optimización de la explotación
Introducción
Introducción
Condition Monitoring
Registro en tiempo real de cada una de las partes sensibles del
aerogenerador
Aplicación de algoritmos complejos
Método de difícil implementación y elevada inversión económica
Performance Monitoring
Uso de datos provenientes del SCADA
No hay necesidad de instalación de otros equipos
Reducción de la complejidad
Basado en el estudio de la curva de potencia de cada aerogenerador
Reducción de los costes
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Tipos de análisis
Estudios periódicos para conocer la operación del parque eólico y mejorar su rendimiento global
Auditorías de operación enfocadas a un periodo de tiempo determinado y que sirven para estudiar el rendimiento, la disponibilidad y el funcionamiento del parque eólico.
Metodología desarrollada durante más de 5 años
Software específico
Datos de más de 300 parques eólicos reales de España
Los ejemplos corresponden a 1 año de datos (entre 2011 y 2012) de un parque eólico real localizado en España.
Todos los datos se han normalizado por razones de confidencialidad
Introducción
Introducción
Alarmas
Pot-V
Otros
Procesado Cálculo
Producción y Pérdidas
Resultados
Obtención de las curvas de potencia de cada aerogenerador del parque eólico
Metodología. Pot-V
Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman
Metodología. Pot-V
Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman
Fases de predicción y corrección
Cuando las medidas en la torre meteorológica y la góndola presenta gran diferencia con las estimadas por las ecuaciones de Kalman, los datos correspondientes se identifican como anómalos
Cuando existe una degradación temporal lenta de los anemómetros, el filtro de Kalman no es capaz de detectarla
Correlación con anemómetros cercanos
Metodología. Pot-V
Filtrado de velocidad de viento
Metodología. Pot-V
Correlación con anemómetros cercanos
Utilizada como filtro y como medio de regeneración de datos
Correlación generalmente no lineal debido a la distancia entre aerogeneradores y al terreno
Se utiliza el método de interpolación por bines
Filtrado de registros de potencia - Filtrado robusto
Metodología. Pot-V
Regeneración
Correlación con aerogeneradores cercanos para regenerar huecos de datos de potencia
Método de ajuste mediante mínimos cuadrados respecto a la mediana LMedS
Permite eliminar datos fuera de rango, “outliers”
Metodología. Alarmas
Estudio de alarmas
Representan el estado del aerogenerador. Registran en el SCADA.
Se clasifican según su naturaleza (mantenimiento, limitaciones, etc.)
o efecto (detienen máquina, producción anómala, etc.).
Definición de prioridad de alarmas. Habitual alarmas simultáneas.
Resumen del estado del aerogenerador priorizando alarmas. Ayuda en
el tratamiento y caracterización de la curva de potencia de cada
aerogenerador.
Metodología. Tratamiento
Alarmas
Pot-V
Otros
Procesado Cálculo
Producción y Pérdidas
Resultados
Metodología. Tratamiento
Tratamiento de la curva de potencia de cada aerogenerador
Metodología. Producción y pérdidas
Alarmas
Pot-V
Otros
Procesado Cálculo
Producción y Pérdidas
Resultados
Cálculo de de Energía producida y Energía pérdida. Rendimiento
Metodología. Producción y pérdidas
Rendimiento (%) =P
P+ PL×100
P, potencia generada
PL, pérdidas de potencia no justificadas
Cálculo de Energía producida y Energía pérdida
Metodología. Producción y pérdidas
El Performance Monitoring
Mejora el conocimiento de la operación de parques eólicos, obtención de la disponibilidad y rendimiento de cada aerogenerador
Mejora la detección de desviaciones de producción y su origen
Ayuda a la toma de decisiones para operaciones de mantenimiento
Sólo se utilizan los datos registrados por los SCADA de los aerogeneradores
Coste económico bajo
Conclusiones
Curva de referencia con la norma de Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC 61400-12-2:2013
Nuevos métodos para relacionar el resto de variables registradas con las pérdidas de producción
Temperaturas de componentes, ángulo de paso de pala (pitch), orientación (yaw), velocidad de rotación del generador …
Metodología específica para el cálculo preciso de incertidumbres de los resultados
Líneas futuras
Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC 61400-12-2:2013
NO sustituye a la norma clásica de Curva de Potencia IEC 61400-12-1:2005 para validación de garantías
Su finalidad es proporcionar una guía de referencia válida y precisa para evaluar la operación del aerogenerador durante su vida útil
Para que su aplicación sea válida deben seguirse criterios de garantía de calidad y trazabilidad de las medidas, es decir, los instrumentos deben estar calibrados
Es posible utilizar la instrumentación propia del aerogenerador (SCADA, transformadores, …) siempre y cuando se les de trazabilidad (calibración)
Líneas futuras
Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC 61400-12-2:2013
Proporciona una guía para estimar la función de transferencia de góndola (NTF) que relaciona la velocidad de viento libre con la velocidad medida por el anemómetro de góndola
Una vez obtenida la NTF, se procede de forma similar a la norma clásica de curva de potencia IEC 61400-12-1:2005 utilizando para la medida de velocidad de viento el anemómetro de góndola corregido mediante la NTF
La NTF se puede aplicar en aerogeneradores del mismo parque eólico que tengan el mismo índice de clasificación de terreno ±1 o en aerogeneradores de otros parques con idéntico índice de clasificación de terreno
Líneas futuras
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