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Laboratorio de automática
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Dirección:

Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Camino de los Descubrimientos, s/n 41092 Sevilla
Fecha: 02/05/2013

Contacto:

Carlos Bordons Alba
954 487 348
bordons@us.es
Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Camino de los Descubrimientos, s/n 41092 Sevilla

Presentación

Ubicación: Laboratorio de Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Camino de los descubrimientos s/n 41092 Sevilla
Año de creación: 2008
Potencia gestionada: 6 kW[1]
Descripción:Se trata de una micro-red de laboratorio diseñada con el objetivo de estudiar estrategias de control.
Admite visitas: Si
Función Microred: Si [2]
Función en isla: Si

TIPO DE SERVICIOS:
  • Laboratorio
Descripción
 
Se trata de una micro-red de laboratorio diseñada con el objetivo de estudiar estrategias de control. Incluye generación renovable y almacenamiento mediante baterías y también mediante hidrógeno en forma de hidruros, con un bus de Corriente Continua (DC link).Tanto la generación renovable como el consumo se pueden emular de forma electrónica; dispone de una pila de combustible tipo PEM, un electrolizador y un depósito de hidruros para poder almacenar energía en forma de hidrógeno y usarla en el momento adecuado. También está conectada a la red eléctrica.
 
Dispone de un sistema de control muy flexible que facilita la implementación de diversos algoritmos de control.
 
Tipo de servicios que ofrece
 
La micro-red se ha implementado con fondos provenientes de un proyecto nacional, pero estamos abiertos a cualquier tipo de colaboración con empresas u organismos interesados en llevar a cabo ensayos o cualquier proyecto de investigación conjunto.


[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

Carga programable

72V

Hasta2kW

Convertidor electrónico

 

Vehículo  eléctrico

 

72V

 

30kW

Convertidor para BMS de baterías de ión-Li

Electrolizador  PEM

16V

1kW

Convertidor  DC/DC

 

Equipos de almacenamiento

 

Tecnología de almacenamiento

 

Nivel tensión

 

Potencia

 

Tipo conexión

 

Hidruros metálicos + pila de combustible PEM

 

30-58V

 

1,5kW

 

Convertidor  DC/DC

Baterías ión-Litio

 

72V

 

2,5kW

 

Directa a lDClink

 

 

Equipos de control de potencia

Electrónica de potencia

 

 

 

Tipo

 

Nivel tensión

 

Potencia

Convertidores DC/DC tipo boost

72V

2-4kW

Generadores de señal de red

 

Tipo

 

Nivel tensión

 

Potencia

Electrónico

72V

2kW

 

Equipos de control de generación

 

Tecnología de generación

 

Nivel tensión

 

Potencia

 

Tipo conexión

Planta fotovoltaica

72V

4.5 kW

Convertidor electrónico DC/DC

Generador electrónico programable que emula cualquier fuente renovable

72V

Hasta2kW

Convertidor electrónico DC/DC

 

 

Equipos de control de simulación

Equipos informáticos

 

 

Equipo

 

Capacidad de cálculo o características

Se dispone de un sistema de control basado en un PLC de Scheider, que se encarga del control a bajo nivel. Para el nivel superior se dispone de un PC donde se ejecutan los algoritmos de gestión, conectado al PLC mediante red y usando protocolo OPC. También existe un PC supervisor con un ScadaLabview.
 

Los PCs (supervisor y control de alto nivel) son equipos de gama media de ordenadores de sobremesa (se van actualizando cada cierto tiempo). El PLC es un Modicon 340.

Algoritmos de control

 

Tipo

 

Descripción

 

 

 

 

 

Heurístico

Control basado en reglas según el nivel de la batería. Se trata de un control muy simple que pretende suministrar en todo momento la demanda del consumo haciendo uso de la generación renovable disponible y del almacenamiento. Si la desviación entre potencia generada y consumida es pequeña, las batería aportan la diferencia hasta cierto nivel de su estado de carga. Si se superan esos niveles, se juega con la producción de hidrógeno (y su almacenamiento) y con la generación eléctrica de la pila de combustible.

 

 

 

 

Control Predictivo Basado en Modelo (MPC)

Se trata de una estrategia óptima de control mediante la que se opera la planta teniendo en cuenta los costes de generación y de consumo (con posible compra y venta a la red exterior) y las restricciones de operación de los equipos (límites de potencia o velocidad de respuesta, vida útil, etc.). El controlador MPC calcula en tiempo real las consignas de potencia al electrolizador, la pila de combustible y la red externa para ajustar la potencia generada (incluido el almacenamiento) al consumo en cada instante. Gracias a los modelos, puede incorporar predicciones de aporte renovable y de consumo.
 
También se está trabajando en estrategias de MPC distribuido, de forma que la red puede ser dividida en áreas y cada una de éstas controlada por un agente, en una estrategia cooperativa.
 

 

 

UNIFILARES


 

OTROS

Actualmente la micro-red está operativa. Se han probado un control de tipo heurístico y un Controlador Predictivo. Se dispone de un modelo dinámico completo en Matlab/Simulink dis- ponible para los investigadores que quieran trabajar con él.
 
 
 

CONOCIMIENTO

Recursos Humanos
 
Personal permanente
 

 

Titulación

 

N.º profesionales

Años promedio experiencia

 

Área/s de conocimiento

 

Ing. Técnico

 

1

 

15

TICEPOT

 
Doctorandos
Área de conocimiento4: RES, AUTO N.º promedio anual: 1
 
Otros (proyectos fin de carrera, máster, etc)
Área de conocimiento4: TIC, SEN, VE N.º promedio anual: 4
 
Otros
N.º publicaciones: 3 revistas JCR y 8 congresos internacionales entre 2011-2013
 


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

 

POWER

 

Nacional

 

2011/13

 

http://aer.ual.es/Proyecto_Power

 

168.000€

 

TIC/REN

 

COOPERA

 

Nacional

 

2013/16

 

http://institucional.us.es/coopera/

 

147.000€

 

TIC/REN

 

CONFIGURA

 

Nacional

 

2016/19

 

https://investigacion.us.es/sisius/sis_proyecto.php?idproy=27707

 

153.000€

 

TIC/REN

 

AGERAR

 

Europeo

 

2018/20

http://institucional.us.es/agerar/pt/

 

 

230.000€

 

TIC/REN

 


[5] Regional, Nacional, Europeo, …
 
Proyecto del Plan Nacional: “Técnicas de Control Predictivo para la gestión eficiente de micro- redes de energías renovables”. DPI2010-21589-C05-01. Plazo de ejecución: 10/01/2011 hasta 31/12/2013. Proyecto coordinado por el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Sevilla y con la participación de las Universidades de Almería y Valladolid, el CIEMAT y el Departamento de Ingeniería Energética de la Universidad de Sevilla.
 
 
 

Planes de futuro

Se pretende seguir trabajando en la implementación de nuevas estrategias de control, principalmente Control Predictivo Distribuido. En cuanto a dotación, se van a añadir 2 vehículos híbridos enchufables como nuevos consumos. También se prevé añadir supercondensadores.