El aumento del aporte energético por parte de las centrales eólicas dentro de la matriz de energías renovables no convencionales de Chile, crea la imperiosa necesidad de desarrollar herramientas que ayuden a gestionar el funcionamiento de parques eólicos, y en particular de los aerogeneradores que lo componen, con el fin de hacer más eficiente la integración y manejo en el sistema interconectado. En esta línea, el propósito de este trabajo es desarrollar un modelo predictivo para la potencia generada en un aerogenerador en base a series de tiempo históricas de variables atmosféricas del lugar donde éste se encuentra. El trabajo de memoria presenta los resultados de la implementación de un modelo SARIMA (siglas en inglés de Seasonal Auto Regressive Integrated Moving Average) y un modelo de persistencia, para predicción de velocidad de viento a horizontes de tiempo de uno y cinco pasos en una escala de tiempo de una hora por cada paso, resultados que luego son transformados a potencia eléctrica por medio de la curva de potencia del aerogenerador considerado. La investigación conecta los campos de la física, generación de energía y de teoría de estimación. Mientras que el primero aporta las ecuaciones con las cuales se describe el viento en la atmósfera y el segundo aporta la base técnica con la cual se relaciona la velocidad del viento con la potencia generada por un aerogenerador, el tercero entrega las herramientas para poder realizar predicción a distintos horizontes por medio de series de tiempo. Por ello, el reporte comienza por los fundamentos físicos que describen la velocidad del viento en la atmósfera, para seguir con los principios técnicos de un aerogenerador y continúa mencionando técnicas utilizadas en el ámbito de la predicción. Además, se trabaja con datos muestreados durante el año 1990 en la localidad de Punta Lengua de Vaca y que fueron obtenidos por el proyecto EOLO del Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile. Los resultados de este trabajo permitieron conocer las limitaciones, ventajas y desventajas que poseen tanto el modelo de persistencia como los modelos SARIMA en el ámbito de predicción. En la misma línea, se cuantificó por medio de indicadores de desempeño la exactitud en las predicciones realizadas usando ambos modelos, para finalmente compararlos bajo distintos horizontes de predicción y usando datos de distintos lugares. Finalmente se concluye que el modelo SARIMA puede ser utilizado para predicción de potencia generada en un aerogenerador y que, en comparación con el modelo de persistencia, presenta mejores resultados en predicción a cinco pasos, pero no así en el caso de predicción a un paso, donde la relación se invierte.

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Ingeniero Civil Electricista / El intenso desarrollo a nivel mundial de tecnologías alternativas para la generación en los sistemas eléctricos de potencia impone distintos desafíos a sus operadores y/o planificadores. En particular, aquellas tecnologías que hacen uso de recursos intermitentes (como la energía eólica o la solar), y la tendencia a la baja de los costos de inversión de las mismas, hace necesaria una evaluación del impacto técnico y económico que puede provocar una creciente penetración de dichas fuentes energéticas. Al respecto, hoy en día se trabaja fuertemente en desarrollar herramientas, tanto de largo plazo (planificación) como de corto plazo (predespacho), que permitan ir integrando los fenómenos que induce la variabilidad de algunas fuentes renovables. La metodología desarrollada en este trabajo de investigación busca ahondar en la mejora de herramientas existentes para la planificación de los sistemas eléctricos con generación eólica, proponiendo una restricción de flexibilidad, que pretende abordar los fenómenos de corto plazo que normalmente (por limitaciones computacionales) no son considerados. Se presenta una revisión bibliográfica que incluye las diversas metodologías de planificación centralizada de la expansión. Asimismo, se clasifican los tipos reserva que implementan distintos operadores de sistemas eléctricos a nivel mundial, en particular aquellas resultantes de la integración de recursos intermitentes, junto con su relación con los modelos de predespacho para la operación de corto plazo. El análisis presentado permite evidenciar las deficiencias existentes en las herramientas de planificación de la expansión, en términos de la información que se pierde al realizar simplificaciones que conllevan no considerar algunas restricciones de corto plazo (predespacho) y el impacto que esto puede tener en los resultados de la matriz energética proyectada comparada con el desarrollo real del sistema. Con el fin de superar estas deficiencias, se propone incorporar una restricción de flexibilidad al problema de planificación. El modelo propuesto es integrado a un software existente de planificación, donde se realizan validaciones y estudios de distintos escenarios. Los resultados confirman que la integración de la restricción propuesta, permite alcanzar soluciones de expansión cercanas, errores menores al 6% en la potencia instalada, a aquellas resultantes de resolver el problema completo. Este porcentaje se compara con diferencias de hasta un 50% mostradas por los esquemas tradicionales. Asimismo, los tiempos de cómputo muestran reducciones de hasta un 57% respecto de resolver el problema completo. El trabajo futuro se concentra en mejorar el esquema de convergencia de las aproximaciones a la restricción de flexibilidad y extender el análisis a otros elementos de inflexibilidad del sistema (mínimos técnicos, energía solar, etc.).

Ingeniero Civil Mecánico / En localidades de difícil acceso, aisladas de la red eléctrica, es común el uso de generadores en base a motores diesel para el abastecimiento de electricidad. Si bien esta solución es fácil de implementar, posee características que llevan a considerar otro tipo de soluciones. Las principales falencias de un generador diesel para el abastecimiento de electricidad son: el alto costo de generación, asociado al costo directo de combustible y costos de mantenimiento del equipo, la disponibilidad de la electricidad y la emisión de contaminantes. En este estudio se busca solucionar los problemas de generación eléctrica de trece escuelas de la comuna de Quinchao, perteneciente al archipiélago de Chiloé. Actualmente la generación eléctrica en estas escuelas se realiza mediante generadores diesel, por lo que el concepto de disponibilidad se torna crítico, considerando que una falla en el equipo significa la suspensión de las jornadas escolares. Es por esto que se busca estudiar sistemas de generación eléctrica complementarios al sistema convencional, que funcionen con fuentes de energías renovables no convencionales (ERNC) solar fotovoltaica y eólica. Se utiliza para esto un software de simulación de sistemas híbridos de generación llamado Homer Energy, el cuál utiliza un criterio de selección económico, que se complementa con criterios técnicos de calidad y confiabilidad de equipos, para resolver qué configuración es la mejor para solucionar los problemas de generación en las escuelas. Para ello se realiza una diferenciación de dos grupos de escuelas: pequeñas (grupo A) y grandes (grupo B). Se selecciona una escuela del grupo A y dos escuelas del grupo B para realizar mediciones relacionadas a la calidad de los recursos energéticos solar y eólico y al consumo eléctrico a lo largo del día, ambos parámetros necesarios para realizar una correcta simulación. Esto se integra con una selección acabada de equipos de cada una de las tecnologías consideradas para componer el sistema de generación. Esta selección se realiza en base a equipos presentes en el mercado chileno, poniendo énfasis en las condiciones climáticas bajo las cuales deben trabajar. Realizada la simulación para un periodo de funcionamiento de 10 años y bajo los criterios económicos y técnicos implementados, se obtiene que para escuelas pequeñas, la configuración óptima consiste en un sistema híbrido FV-Diesel con almacenamiento. Mientras que para escuelas grandes, la configuración óptima consiste en un sistema híbrido FV-Eólico-Diesel con almacenamiento. En ambos casos se obtiene una reducción de los costos totales de generación y lo que es más importante, un aumento en la disponibilidad de la electricidad en las escuelas.

Ingeniero Civil Eléctrico / En la actualidad, el CDEC-SIC incorpora en sus modelos del SIC las relaciones horarias de las generaciones eólicas y fotovoltaicas, aunque sin un fundamento metodológico lo suficientemente acabado que compruebe una representación más fiel de la generación esperada. El objetivo del presente trabajo consiste en probar la validez de la metodología actualmente empleada, incorporando en ella los cambios que mejor se ajusten a representar la volatilidad eólica y fotovoltaica de largo plazo del SIC, e integrar dicha modelación a las planillas usadas en las revisiones anuales del Estudio de Transmisión Troncal, efectuadas por el CDEC-SIC. La metodología desarrollada, comienza con un análisis estadístico de datos de generación eólicos y fotovoltaicos reales, considerando la estructura que requiere el software de Programación de Largo Plazo (PLP). Posteriormente, se plantean una serie de modelaciones distintas para representar los factores de planta y peaks de generación de estas tecnologías, con el objeto de elegir una para el caso eólico y otra para el caso fotovoltaico. Finalmente, se realizan simulaciones para comparar el método actual con las modelaciones propuestas y apreciar las diferencias que se introducen en la operación esperada del sistema eléctrico. Mediante el mínimo error cuadrático, se escogen las modelaciones que mejor representen al factor de planta y a los peaks de generación. Las mejoras en este ámbito para el caso eólico, corresponden a una disminución en un 71% del error al calcular el factor de planta, y de un 25% al representar los peaks de generación. Para el caso fotovoltaico, si bien aumenta el error de los factores de planta en un 2,6%, el error de la representación de peaks disminuye en un 8%. Por otra parte, la nueva modelación incluye las variaciones estacionales, al calcular el factor de planta mensualmente, mientras que con el método actual, al ser calculado anualmente, variaciones intra-anuales no quedan bien representadas. De las simulaciones realizadas, se logra que la modelación propuesta contenga todos los casos de la modelación actual y agrega escenarios con mayor influencia de las centrales ENRC que antes no eran considerados.Estudios futuros en esta materia debieran considerar la mejora de las modelaciones propuestas, basándose en datos reales de nuevas centrales generadoras e investigar, en profundidad, la relación entre la ubicación de una central eólica y su respectivo factor de planta, a medida que nuevas unidades se vayan incorporando al sistema interconectado central.

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En la actualidad, existe gran tendencia e importancia por cuidado del medio ambiente y su uso responsables de las energías. Es por tal razón que el proyecto pretende brindar una alternativa no solo como implementación de una planta eólica sino a la vez de conciencia social y conocimiento para que sea tomado en cuenta para futuras investigaciones en el rubro. El proyecto estará ubicado en Paracas departamento de Ica ? Perú, aprovechando su gran potencial eólico de la región para suministrar energía eléctrica a ella. Esta planta contara con 4 aerogeneradores de 3.6 MW de potencia cada uno, suministrando en conjunto 14.4MW, con una inversión total de US$ 30?535,728. / Trabajo de investigación

Neste trabalho será apresentado um estudo de caso sobre o cálculo da distorção harmônica gerada por um parque eólico através da sua modelagem nos domínios do tempo e da frequência. Será analisada a propagação das frequências harmônicas na rede básica e a influência da modelagem das linhas de transmissão nos resultados de distorção harmônica. Para este estudo serão utilizados os programas EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) e HarmZs para as simulações no domínio do tempo e da frequência, respectivamente. Os parques eólicos simulados utilizam geradores do tipo multipolar síncrono, e para a sua conexão à rede elétrica um conversor de frequência. Os resultados obtidos com o programa EMTP serão comparados para validação com os dados obtidos através da simulação no domínio da frequência utilizando o programa de simulação HarmZ. Já a análise da propagação das frequências harmônicas será simulada somente no domínio do tempo. Assim, através dos resultados obtidos será possível comparar os programas de simulação, determinar os níveis de distorção harmônica em diversos pontos do sistema elétrico e a influência dos modelos utilizados. / This work will present a case study on the calculation of the harmonic distortion generated by a wind farm. Time and frequency domain simulations will be performed. Harmonic propagation will be analyzed. Furthermore, the influence of transmission lines and underground cables models will be verified when there are several frequencies present in the system. Softwares EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) and HarmZs will be used for the simulations in the time and frequency domain, respectively. The simulated wind farm use multipolar synchronous generators and their connection to the grid is made through a frequency converter. The results obtained with EMTP will be compared for validation with the results obtained with HarmZs. Thus, by the obtained results it will be possible to compare simulation programs and to determine the levels of harmonic distortion at several points of the electrical system.

Orientador: Márcio Antonio Cataia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:33:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Traldi_Mariana_M.pdf: 8306872 bytes, checksum: f0539783d4d01e556881bd2991c1b6c2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Desde 2004 no Brasil tem havido uma crescente expansão da instalação de parques eólicos para geração de energia elétrica. No Brasil a fonte hegemônica na produção de energia elétrica sempre foi à hídrica. Contudo, a partir da crise do Apagão de 2001, que resultou no déficit na oferta de energia no macrossistema elétrico brasileiro o Estado tem buscado aumentar a oferta de energia elétrica através da diversificação da matriz elétrica nacional. Entre as fontes que vem ganhando importância está a fonte eólica. Desta forma, apresentamos nesta dissertação um panorama dos novos usos do território que resultam da instalação dos parques eólicos nos municípios de João Câmara (RN) e Caetité (BA), localizados no semiárido brasileiro. Buscamos desmistificar afirmações que sustentam serem os parques eólicos promotores do desenvolvimento local e grandes vetores de incremento na arrecadação de tributos municipais e estaduais. Identificamos assim os nexos entre a instalação dos parques eólicos e as necessidades impostas aos lugares pelo macrossistema elétrico brasileiro / Abstract: Although, the hegemonic power in the production of electricity has always been hydroeletric, since 2004 has been an increasing expansion of the installation of wind farms for power generation. The crisis known as Blackout 2001 resulted in a deficit of energy supply in the Brazilian large technological system. As a solution the Brazilian state has decided to increase the supply of electricity through the diversification of the national energy matrix. Among the sources that is gaining importance is wind power. Thus, we present in this paper an overview of the new uses of the territory resulting from the installation of wind farms in João Câmara (RN) and Caetité (BA) located in the Brazilian semiarid region. We seek to debunk claims that support wind farms being promoters of local development and large increment vectors in the collection of state and local taxes. Thus identify the links between the installation of wind farms and the needs imposed by the Brazilian technological large system / Mestrado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Mestra em Geografia

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / En esta tesis se desarrollan y evalúan tres estrategias de control predictivo distintas en un generador de inducción de doble excitación (DFIG), que son: descentralizado, centralizado y distribuido. En la estrategia de control predictivo descentralizada el conversor back-to-back es regulado mediante dos controladores predictivos, uno para el lado rotor y el otro para el lado red, y mediante un controlador PI que mantiene el balance del voltaje en el DC-link. En la estrategia de control predictivo centralizado todo el conversor es regulado mediante un único controlador predictivo. Por último en la estrategia de control distribuido el sistema es regulado mediante dos controladores predictivos que comunican sus acciones de control. Para evaluar las estrategias de control planteadas se desarrolla un simulador que captura la dinámica de un generador doblemente alimentado mediante el uso del software Matlab-Simulink. Los controladores se programan de acuerdo a las estrategias de control implementadas y son aplicados en el simulador del generador. Se evalúa el desempeño de cada uno de estos, en base a los siguientes criterios de comparación: THD, error de seguimiento de las corrientes, error de seguimiento del voltaje de DC-Link, tiempo de ejecución del programa de cada controlador y frecuencia de switching. Se analiza también el desempeño de estas estrategias de control bajo condiciones de operación de estrés en la red, es decir, se somete el aerogenerador a una falla trifásica que implica una caída de la tensión de la red en un 70%. A partir de los resultados se concluye que es posible implementar las tres estrategias de control propuestas en el DFIG. Además se observa que el valor de la función de costos resulta ser mínimo en la estrategia de control centralizada seguida por la distribuida para presentar un menor desempeño en la estrategia de control descentralizada. En cuanto al error de seguimiento el voltaje del DC-Link es mejor para el caso centralizado, seguido por el distribuido, observándose el peor desempeño en el caso de descentralizado, con sobreniveles en torno al 4% cuando se cambia el punto de operación. Este resultado se debe a que en el caso centralizado el controlador encuentra un óptimo global, en cambio en el descentralizado los óptimos son locales. En general, los resultados de la estrategia de control distribuido son bastante similares a los obtenidos mediante la estrategia de control centralizado, con la diferencia de que se resuelve el problema de optimización dentro del tiempo de muestreo. Al analizar la distorsión armónica se observa que la frecuencia se encuentra distribuida a lo largo de todo el espectro lo que en aplicaciones reales complica el dimensionamiento de los filtros para armónicos y aumenta su costo, por lo que recientemente se han estudiado estrategias de control predictivo moduladas que utilizan una fase de modulación antes de conectarse a las compuertas de los IGBT's. Como consecuencia los armónicos se centran en torno a múltiplos de la frecuencia de la señal portadora. Por último al analizar el comportamiento de las estrategias propuestas en presencia de una caída de tensión en la red se producen sobrecorrientes en los enrollados del rotor que el convertidor lado rotor no es capaz de controlar. Además durante la contingencia es necesario utilizar un chopper para disipar el exceso de energía.