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Descripción
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| Durante los próximos años, se espera integrar una gran cuota de energía fotovoltaica (FV) en redes eléctricas de todo el mundo, gracias al incremento de su competitividad frente a fuentes de energía convencionales. Para alcanzar una integración de FV a gran escala, los problemas de estabilidad y calidad de suministro deben evitarse y su papel en la red tiene que evolucionar hasta convertirse en un agente activo. En concreto, las fluctuaciones de potencia FV causadas por nubes están llamando la atención de operadores de redes con alta tasa de penetración de energías renovables, llevándoles a imponer limitaciones de rampas de potencia. Dichas fluctuaciones se mitigan acoplando sistemas de almacenamiento de energía como baterías, pero todavía tienen un alto coste y su uso puede entorpecer la viabilidad de proyectos FV. En este contexto, el éxito de un proyecto radica en un correcto dimensionado de la batería y en la creación de estrategias y técnicas avanzadas para minimizar los requisitos de almacenamiento. Esta tesis aborda el dimensionado de sistemas de almacenamiento de energía aplicados a mitigar fluctuaciones de potencia de centrales FV para cumplir con una limitación de rampa prescrita. El estudio se basa en el hecho de que las fluctuaciones críticas apenas ocurren, por lo que los requisitos de potencia y capacidad de batería deben minimizarse equilibrando un grado de cumplimiento adecuado y un tamaño de batería práctico. Analiza los efectos de reducir el tamaño de una batería diseñada para absorber todas las fluctuaciones, teniendo en cuenta la ocurrencia de fluctuaciones y la penalización en caso de incumplimiento de rampas. Un análisis exhaustivo evalúa la relación entre la reducción del tamaño y el cumplimiento de rampas, obteniendo como resultado un modelo para predecir la probabilidad de incumplimientos con una batería reducida. Además, el análisis de reducción de tamaño se aplica a la normativa propuesta para Puerto Rico, implementando tres alternativas. El potencial para reducir el tamaño sin incurrir en penalizaciones es alto y sube más si parte de las fluctuaciones ascendentes se absorben limitando los inversores FV. Por lo tanto, se ha creado una estrategia de control avanzada para coordinar la limitación de inversores con una batería reducida, con el propósito de mejorar el índice de cumplimiento de rampas de la central FV. Posteriormente, la técnica de sobredimensionado del generador FV se ha estudiado como solución para mitigar parte de las fluctuaciones. Los resultados muestran que para un mismo tamaño de batería, una combinación adecuada de estas soluciones incrementa la producción FV anual, creando nuevas herramientas para seleccionar una batería de potencia y capacidad reducidas. Por último, la estrategia de control de batería reducida se ha implementado y validado en un laboratorio, abordando aspectos de precisión y de respuesta de control requeridos para implementar el método en una planta FV utility-scale. | |
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Internacional
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Si |
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ISBN
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Tipo de Tesis
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Doctoral |
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Calificación
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Sobresaliente cum laude |
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Fecha
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03/07/2017 |