Ver todas

Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC)
Descargar PDF

 

Dirección:

Jardins de les Dones de Negre 1, Planta +2 08930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona)
Fecha: 21/03/2018

Contacto:

Manel Sanmartí
933 562 615
msanmarti@irec.cat
Jardins de les Dones de Negre 1, Planta +2 08930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona)

Presentación

Ubicación: Jardins de les Dones de Negre 1, Planta -1 08930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona)
Año de creación: 2009
Potencia gestionada: 200 kW[1]
Descripción:IREC Energy SmartLab dispone de unas infraestructuras y equipos de testeo y emulación únicas; puesto que ofrece una microred con una gran flexibilidad, modularidad y configurabilidad, para adaptarse a cualquier necesidad. El laboratorio puede verse en el siguiente video: https://vimeo.com/111393514
Admite visitas: Si
Función Microred: Si [2]
Función en isla: Si

TIPO DE SERVICIOS:
  • Laboratorio
  • Plataforma de Ensayos y Laboratorio de prueba
  • Laboratorio y Centro de Investigación

El departamento de Ingeniería Eléctrica de IREC dispone de un laboratorio llamado IREC Energy SmartLab. Éste dispone de unas infraestructuras y equipos de testeo y emulación únicas; puesto que ofrece una microred con una gran flexibilidad, modularidad y configurabilidad,  para adaptarse a cualquier necesidad. El laboratorio puede verse en el siguiente video: https://vimeo.com/111393514   

La micro-red de IREC Energy SmartLab es una instalación de 200kVA en baja tensión compuesta por varias unidades configurables que incluye generación, almacenaje y consumo de distinta índole. Se trata de una plataforma a nivel de laboratorio, cuya finalidad es investigar los retos y desarrollar todas las tecnologías y herramientas relacionadas con las redes de distribución, integración de renovables, vehículo eléctrico, gestión y control, y micro-redes; tales como:

  • Algoritmos de gestión de la demanda
  • Protocolos de comunicación avanzados (IEC 61850)
  • Electrónica de potencia para la conexión de fuentes renovables
  • Tecnologías de baterías y súper-condensadores
  • Soporte a la estabilidad de red ante ciertas perturbaciones y variaciones
  • Operación en isla
  • Gestión de la carga (y descarga) del vehículo eléctrico
  • Protecciones inteligentes y bidireccionales
  • Contadores inteligentes
  • Tecnologías  de medida avanzadas: PMUs.
  • Medios y tecnologías de comunicación: IoT, PLC, radiofrecuencia…

La micro-red de IREC se compone, principalmente, de:

  • Emulador de redes (200 kVA)
  • Sistemas de almacenaje reales:
    • Batería de ión-litio ( 5 kVA)
    • Stack de súper-condensadores (5 kVA)
    • Volante de inercia (4000 rpm, 5 kVA)
    • Batería de Segunda vida de un VE (10kVA)
  • Equipos emuladores (5 x  5kVA)
  • Bancadas de generación motor-generador (3 x 5 kVA, 1 x 30 kVA); incluyen las principales tecnologías tales como SCIG, DFIG y PMSG, además de un generador de 9 fases; que pueden comportarse como emuladores de generación eólica o marina.

Los equipos emuladores son convertidores estáticos que pueden ser configurados para reproducir el comportamiento eléctrico de distintos sistemas incluyendo generación renovable (como turbinas eólicas, paneles fotovoltaicos, etc.),  consumos (viviendas u otras cargas) o sistemas de almacenaje, sin necesidad de disponer de formas de energía distintas a la eléctrica.

Además, toda la micro-red se encuentra conectada a un emulador de redes de 200kVA. Éste equipo permite aislar el laboratorio de la red de distribución, por lo que se pueden realizar diversos test forzando fallos en la red sin impactar al sistema general. Por ejemplo, el emulador de redes permite modificar el estado y operación de la microred:

  • AC o DC
  • Generación y control de armónicos
  • Huecos de tensión
  • Fluctuaciones de tensión (flicker)
  • Generación de tensiones no simétricas
  • Variaciones de frecuencia

Además, el emulador de redes, a través de un “PC Embedded” ofrece la capacidad de “Power Hardware-In-The-Loop”, lo que permite integrar la microrred en una simulación de sistemas eléctricos. En este caso, el emulador de redes recibe los valores de tensiones, potencias y corrientes que el software ha calculado para el nodo eléctrico (por ejemplo, de una red de distribución de una ciudad) dónde se asume que el laboratorio se encuentra conectado, y los inyecta en el laboratorio, permitiendo ver la respuesta de los equipos a dichas necesidades, y cuándo estos responden envía su nuevo valor (lectura) al software.

La microrred del IREC Energy SmartLab dispone de un SCADA para facilitar su uso para gente externa, y éste se integra con MQTT para sistemas basados en IoT. Además, el laboratorio dispone de diversas funcionalidades para testeo tales como la validación de sistemas de Gestión Óptima (EMS), Agregadores y está preparado para admitir CiberAtaques de manera controlada

A nivel de detalle, la micro-red ha sido diseñada para permitir la aplicación de diversos sistemas de gestión incluyendo lecturas externas y estrategias de control (tales como centralizado/distribuido, control primario/secundario). Con ese fin se ha desarrollado una arquitectura basada en Local Controllers y Central Concentrator. Estos componentes son tarjetas de control con capacidad de comunicación. Cada equipo es gestionado por un Local controller. Los Local controllers reciben consignas a través del central concentrator el cual, a su vez, recibe consignas de otro agente responsable de la gestión de la microrred (e.g. EMS). La comunicación entre los sistemas locales y el concentrador es según el protocolo IEC 61850, como en las subestaciones reales, además los elementos se comunican entre ellos a través de CAN y/o MODBUS.

 

La micro-red IREC ofrece dos tipos de servicios:

-          Plataforma de ensayos de smart grids y micro redes:  implementación de proyectos de investigación y transferencia tecnológica para validar soluciones de smart grids y micro redes previamente a su implantación en campo: algoritmos de gestión de micro-redes, integración de renovables, impacto y funcionalidades vehículo eléctrico, sistemas de control, protecciones en micro-redes, comunicaciones, etc. Estos proyectos se realizan con los equipos propios de la instalación, o bien con equipos externos.

-          Plataforma de desarrollo de equipos o sistemas eléctricos para smart grids y micro redes:  se utiliza la micro red como infraestructura para realizar ensayos o test de equipos o sistemas eléctricos para su integración a red o micro redes: inversores/convertidores de potencia, sistemas de generación renovable, sistemas de almacenamiento, sistemas de recarga de vehículo eléctrico, sistemas de comunicación y gestión.

-          Plataforma de validación de equipos o sistemas eléctricos para smart grids y micro redes:  se utiliza la micro red como validar (incluso pre-certificar) equipos o sistemas eléctricos desarrollados para su uso en la red eléctrica.



[1] Se entiende por potencia gestionada aquella que es capaz de gestionar el control de la infraestructura. En laboratorios sin equipos físicos (simuladores, sistemas) este campo no aplica.
[2] Existe función microrred si se tienen en la misma ubicación cargas, generadores y, opcionalmente, almacenamiento, con una gestión integrada del conjunto.
 
 

EQUIPOS

Equipos de consumo

Tipo de carga

Nivel Tensión

Potencia

Tipo conexión

Emuladores programados como cargas. Hasta cinco unidades.

400 V

5 kVA

Convertidor B2B con PLL en LSC

Cargas resistivas

400 V

15 kW

Conexión directa

Bancadas eólicas como cargas. Hasta cuatro unidades.

400 V

5 kVA (3)

30 kVA (1)

Convertidor B2B con PLL en LSC


 

 

Equipos de almacenamiento

Tecnología de almacenamiento

Nivel Tensión

Potencia

Energía

Tipo conexión3

Volante de inercia

400 V

5 kVA

30 kJ,   8.3 Wh

Armario convertidor B2B

Baterías de ión Litio

400V

5 kVA

 

6.9 MJ,   1.9 kWh

Armario convertidor B2B

Ultracondensadores

400V

5 kVA

 

160 kJ, 44Wh

Armario convertidor B2B

Batería EV segunda vida

400V

27 kW

23.33 kWh

Convertidor B2B

Emuladores programados como almacenamiento. Hasta cinco unidades.

400 V

5 kVA

 ∞

Convertidor B2B con PLL en LSC

 

 

Equipos de control de potencia

 

Tipo

Nivel Tensión

Potencia

Control de potencia activa y potencia reactiva (en equipos emuladores, cinco unidades)

400 V

5 kVA (5)

Control de potencia activa y potencia reactiva (en equipos generadores, cuatro unidades más uno)

400 V

5 kVA (4)

30 kVA (1)

 

Generadores de señal de red:

 

Tipo

Nivel Tensión

Potencia

Control de calidad de suministro de red de distribución

Hasta 600 V

200 kVA

 

Equipos de control de generación

Tecnología de generación

Nivel Tensión

Potencia

Tipo conexión3

Motor-generador eólico (generador de inducción doblemente alimentado)

400 V

5 kVA

Armario convertidor B2B

Motor-generador eólico (generador síncrono de imanes permanentes)

400 V

5 kVA

Armario convertidor B2B

Motor-generador eólico (generador de inducción de jaula de ardilla)

400 V

5 kVA

Armario convertidor B2B

Emuladores programados como generadores. Hasta cinco unidades.

400 V

5 kVA

Convertidor B2B con PLL en LSC

Motor-generador eólico (generador síncrono de imanes permanentes de 9 fases)

400 V

30 kVA

Armario tres convertidores B2B

 

 

Equipos de control de simulación

Equipos informáticos:

 

Equipo

Capacidad de cálculo o características

11 HP Compaq 8200 Elite MT PC

Intel(R) Core(TM) i5-2500 CPU @ 3.30GHz;

8GB @ 1333 MHz.

High Performance PC

Intel Xenon E5430 @2.67GHz (2 processadors)16 GB

PCs Embebidos

Microprocesador ARM9

18 Raspberry PI 3

 

 

Algoritmos de control / tipos de operación:

 

Tipo

Descripción

Centralizado (Central Controller)

Entorno de ensayo, configuración de los escenarios y resolución de los algoritmos de optimización de la microred. Desarrollado en Visual Studio y lenguaje C.

Distribuido (Local Controller)

Algoritmos de control local de los elementos de la microred y utilidades para la configuración de los escenarios.

Agregador

Algoritmos para la validación de los nuevos agentes de mercado (agregadores).

Cyber-atacker

Sistema preparado para recibir evaluar el impacto en el sistema energético frente a ciberataques.

 

 

 

UNIFILARES



 

OTROS

Plataforma flexible y modular: la conexión de los equipos en la micro-red se realiza mediante cofres eléctricos soportados por embarrados conductores suspendidos en el techo. Los cofres se pueden extraer y conectar de forma segura en distintos puntos de los embarrados, y esta característica resulta útil para modificar la topología de la micro-red en función del proyecto o ensayo a realizar
 
 

CONOCIMIENTO

Personal permanente:

Titulación

Nº profesionales

Años promedio experiencia

Área/s de conocimiento

Ingenieros Júnior

5

2

Todas

Ingenieros Sénior

3

10

Todas

Lic. Matemáticas

2

4

TIC, PES, GP

Doctores

6

10

GD, RES, VE, VIDA, TIC

Doctorandos:

Área de conocimiento7

Nº promedio anual

RES

3

GD

1

EPOT

1

BAT

1

Otros (proyectos fin de carrera, máster, etc):

Área de conocimiento7

Nº promedio anual

RES, GD, VIDA, TIC, EV

4

Transferencia de conocimiento:

Nº patentes:5

•       Patentes:

-        “Reactive Power regulation” (PCT/EP/2010/061233), inventor O. Gomis/IREC, solicitada por Alstom en 2010

-        “Method for avoiding voltage instability in an electrical grid of an offshore wind park” (PCT/EP/2012/382051), inventor O. Gomis/IREC, solicitada por Alstom en 2012

-       “ Multiphase generator-conversion systems” (EP13382511.7) Inventors: Oriol Gomis-Bellmunt, José Luis Domínguez García, Mònica Aragüés Peñalba, solicitada por GE en 2014

-       “Harmonics mitigation in multiphase generator conversion systems” (EP13382510.9) Inventors: Oriol Gomis-Bellmunt, Mikel de Prada-Gil, Francisco Díaz-González, solicitada por GE en 2014

•        “Microgrid Management Algorithm”:Software registrado por IREC en Marzo 2013

Nº publicaciones:

122 publicaciones en revistas indexadas (periodo 2009-actualidad)

125 publicaciones en conferencias (periodo 2009-actualidad)

 



Áreas de conocimiento: Gestión de la demanda (GD), integración de renovables o recursos energéticos distribuidos (RES), protecciones y automati- zación de la red (AUTO), vehículo eléctrico (VE), electrónica de potencia (EPOT), almacenamiento (BAT), sensores (SEN), gestión de vida (VIDA), contadores inteligentes (CI), transformadores (TRAFO), conductores (CABLE), tecnologías de información y comunicación (TIC)
 

PROYECTOS

Acrónimo-Nombre

Ámbito

Año inicio/fin

web

Presupuesto global

Área/s de conocimiento

SUPERPV

Europeo

2018-2022

 

9.907.793€

EPOT, TIC, RES

GROWSMARTER

Europeo

2015 – 2019

www.grow-smarter.eu

34.635.912,51€

TIC, RES, GD, VE, BAT

SABINA

Europeo

2016 - 2020

sabina-project.eu/

4.611.041,25€

TIC, RES, GD, AUT, SEN

INCITE

Europeo

2015- 2019

www.incite-itn.eu/

3.527.433€

TIC, GD, RES, BAT

HELIS

Europeo

2015- 2019

www.helis-project.eu/

7.974.352€

BAT, EPOT, TIC

REFER

Autonómico

2016 – 2019

 

 

RES, BAT, GD, TIC, EPOT

NAenCAT

Autonómico

2017 -2019

 

 

TIC, SEN

GEIDI

Nacional

2017 - 2019

 

 

RES, GD, TIC, SEN

RESCCUE

Europeo

2016 - 2020

www.resccue.eu/resccue-project

8.023.342,50 €

RES, TIC, AUT

KIC COFAST

Europeo

2015 - 2018

http://www.innoenergy.com/innovationproject/our-innovation-projects/cofast/

 

GD, EV, TIC

LIFES50+

Europeo

2015 - 2018

http://lifes50plus.eu/

6.595.588€

RES, TIC

PREEMPTIVE

Europeo

2014 - 2017

preemptive.eu/

5.204.569,68€

RES, BAT, TIC

IDE4L

Europeo

2013-2015

 ide4l.eu/

     8.012.973 €

RES, AUTO, GD

Smart City-Living Lab

Estatal

2009-2010

 

   31.901.572 €

RES, AUTO, TIC

DER-IREC 22@ MICROGRID

Autonómico

2009-2011

http://der-microgrid.gtd.es/

 No disponible

RES, AUTO, TIC

VERDE

Estatal

2009-2013

http://cenitverde.es/

 No disponible

VE, GD, TIC

EMERGE

Estatal

2010-2013

 

     3.910.276 €

EPOT, TIC

KIC-ASS

Europeo

2011-2014

http://www.kic-innoenergy.com/innovationprojects/active-sub-stations/

     4.332.061 €

EPOT, AUTO

KIC-Smart Power

Europeo

2011-2013

 

     6.753.000 €

RES, SEN

KIC-INSTINCT

Europeo

2011-2013

 

     5.239.800 €

TIC

Green eMotion

Europeo

2011-2015

http://www.greenemotion-project.eu/

   41.986.181 €

VE, VIDA, GD, RES

Charge & Ride

Autonómico

2010- 2013

 

     1.203.666 €

RES, VE, EPOT, BAT, TIC

Premios NOVARE 2009: Vehicle to Microgrid (V2M)

Estatal

2010-2013

 

        500.000 €

VE

COXX

Autonómico

2013 - 2015

 

          250.000 €

GD, RES, EPOT, BAT, TRAFO, CABLE



 

 


[5] Regional, Nacional, Europeo, …
 

Descripción de algunos proyectos actuales y relevantes:

  • Smart Bidirectional MultiEnergy Gateway(SABINA), H2020-EU:  It aims to develop new technology and financial models to connect, control and actively manage generation and storage assets to exploit synergies between electrical flexibility and the thermal inertia of buildings
  • Transforming cities for a smart, sustainable Europe(GROWSMARTER), H2020-EU: The goal of Growsmarter is the implementation, evaluation and demonstration of 12 smart solutions for transforming cities
  • Preventive Methodology And Tools To Protect Utilities(PREEMPTIVE), FP7-H2020: The goal of PREEMPTIVE is to provide an innovative solution for enhancing existing methods and conceiving tools to prevent against cyber attacks, that target utility networks. PREEMPTIVE addresses the prevention of cyber-attacks against hardware and software systems such as DCS, SCADA, PLC, networked electronic sensing, and monitoring and diagnostic systems used by the utilities networks. Moreover, the research aims to implement detection tools based on a dual approach comprising low direct detection and process misbehaviour detection.
  • Gestión Energetica e Integration de los Distritos Urbanos en las redes inteligentes(GEIDI), MINECO-ES: aims to answer to the need to manage energy efficient Smart Communities from data generated by IoT (Internet of Things) sensors, studying various problems related to (i) the process of data generated by IoT sensors, (ii) the impact of these data on the energy management of Smart Communities.
  • Innovative controls for renewable sources Integration into smart energy systems (INCITE), H2020-EU: INCITE seeks new control algorithms with an integral view of the future electrical networks, covering aspects like energy management, stability of electrical variables, monitoring and communication implementation, energy storage, among others
  • Co-generation Fast charging station(KIC COFAST), KIC-EU: COFAST is an integrated EV fast charging station fuelled by a small combined heat and power plant that aims to provide fast charging services to electric vehicles (i.e. EV and PHEV) as well as the residual heat to satisfy building thermal demands or to inject to district heating and cooling networks (DHC). The main objectives of this project are: Assembly of the subsystems (i.e. engine, fast charging station, storage and control system); Develop the prototype and test it; Carry out a pilot implementation in a real environment and evaluate its scaling up.

High Energy Lithium sulphur cells and batteries (HELIS), H2020-EU: The HELIS project will be addressing issues connected with the stability of the lithium anode during cycling, engineering of the complete cell and questions about LSB cell implementation into commercial products (ageing, safety, recycling and battery packs). Additionally, within the project the BMS and converter for the battery connection is carried out.

 

Planes de futuro

El IREC Energy SmartLab tiene vocación de ser una plataforma experimental pionera en Europa en el desarrollo de las Smart Grids. Para ello, IREC tiene previsto ampliar sus capacidades en los campos de calidad de suministro eléctrico, renovables y operación en isla.

1.       Se tiene prevista la adquisición e incorporación de nuevos equipos en el laboratorio para mejorar sus capacidades. Estos incluyen, entre otros:

a.       Emulador de líneas

b.      Adquisición de sistemas de Real Time (e.g. RTDS u OPAL-RT)

c.       Integración de sistemas de RES reales en el tejado del edificio

2.       Integración con el laboratorio SEILAB del grupo de eficiencia térmica, que incluye emulación de sistemas térmicos.