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
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