Cálculo, diseño y simulación de una instalación fotovoltaica de 100 kW conectada a red.

Crisan, Sergiu
Haro Larrodé, Marta Emilia (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2022
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Área de Ingeniería Eléctrica

Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Resumen: En este TFG se propone modelar y diseñar el control de una planta fotovoltaica residencial de 100kW de potencia pico con conexión a red eléctrica CA, mediante la herramienta Matlab-Simulink. La instalación dispone de un convertidor CC-CC (corriente continua – corriente continua) elevador capaz de maximizar la potencia extraída fotovoltaica mediante un algoritmo de seguimiento de la máxima potencia (MPPT, maximum power point tracking) y cuenta con un inversor cuyo control permite adecuar la tensión CC a su consigna y evacuar la energía fotovoltaica a la red eléctrica CA con inyección nula de reactiva. Además, dicho inversor dispone de un filtro LCL en su salida, que permite la inyección de corriente a la red con contenido reducido en armónicos. El trabajo comienza con un análisis del proyecto Actur Barrio Solar, del que se extrae la idea de este TFG. Para encuadrar la instalación dentro del contexto normativo, se hace un breve repaso del Real Decreto 244/2019 de autoconsumo, aclarando las diferentes modalidades de autoconsumo de energía eléctrica que existen en España. En base a esto, se describe la modalidad en la que se encuadra la planta fotovoltaica de este TFG, siendo “autoconsumo conectado a la red con excedentes y compensación económica”. Posteriormente se hace una breve introducción de la normativa IEEE 1547, que nos proporciona los requisitos a cumplir para la inyección de energía a la red, de cara a la eliminación de los rizados de corriente y a tener un bajo contenido en armónicos. Después se analizan otros proyectos de autoconsumo fotovoltaico colaborativo ya implantados en algunas ciudades europeas. A continuación, se describen los objetivos del control de la instalación, tanto de su convertidor CC-CC elevador como de su inversor, el modelado de la instalación y se especifican los componentes que la conforman. Tras ello, se define un escenario base para demostrar que el control realizado cumple con las especificaciones propuestas ante un escalón de irradiancia, que son: seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), control de la tensión CC, inyección nula de potencia reactiva y contenido reducido en armónicos y en rizados de la corriente inyectada a la red CA. Una vez se comprueba que el control diseñado funciona correctamente ante dicho escalón de irradiancia, se analiza su funcionamiento ante diferentes escenarios adversos a los que se podría enfrentar la red. Concretamente se evalúa la respuesta del control ante variaciones en la potencia de cortocircuito de la red CA, presencia de huecos de tensión trifásicos y sobretensiones. También se evalúa el comportamiento frente a otros escenarios de variación de irradiancia. A través de las simulaciones se descubren los límites del control propuesto en otros escenarios, y se proponen mejoras y nuevas funcionalidades del control, así como líneas futuras de trabajo.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado