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Mejora la eficiencia de los parques eólicos mediante

el análisis de los datos SCADA

Primer Congreso Internacional Investigación Sostenible Energías Renovables y Eficiencia Energética. 28/11/2013

Carlos Pueyo Rufas

Índice

Titulo: “Wind farm efficiency improvement using turbine’s SCADA data”

Autores: Julio J. Melero, Ana P. Talayero, Carlos Pueyo, Roberto Lázaro

Institución: Fundación CIRCE y Universidad de Zaragoza

Índice de la presentación

o Introducción

o Metodología

o Resultados

o Conclusiones

o Líneas futuras

La energía eólica ha experimentado un gran desarrollo alcanzando una fase de madurez tecnológica

Avances y desarrollos tecnológicos

Precio del petróleo, generación rentable

Marco legal estable

Nuevas necesidades

Optimización del rendimiento de los parques existentes

Planificación adecuada de la operación y mantenimiento

Optimización de la explotación

Introducción

Introducción

Condition Monitoring

Registro en tiempo real de cada una de las partes sensibles del

aerogenerador

Aplicación de algoritmos complejos

Método de difícil implementación y elevada inversión económica

Performance Monitoring

Uso de datos provenientes del SCADA

No hay necesidad de instalación de otros equipos

Reducción de la complejidad

Basado en el estudio de la curva de potencia de cada aerogenerador

Reducción de los costes

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Tipos de análisis

Estudios periódicos para conocer la operación del parque eólico y mejorar su rendimiento global

Auditorías de operación enfocadas a un periodo de tiempo determinado y que sirven para estudiar el rendimiento, la disponibilidad y el funcionamiento del parque eólico.

Metodología desarrollada durante más de 5 años

Software específico

Datos de más de 300 parques eólicos reales de España

Los ejemplos corresponden a 1 año de datos (entre 2011 y 2012) de un parque eólico real localizado en España.

Todos los datos se han normalizado por razones de confidencialidad

Introducción

Introducción

Alarmas

Pot-V

Otros

Procesado Cálculo

Producción y Pérdidas

Resultados

Obtención de las curvas de potencia de cada aerogenerador del parque eólico

Metodología. Pot-V

Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman

Metodología. Pot-V

Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman

Fases de predicción y corrección

Cuando las medidas en la torre meteorológica y la góndola presenta gran diferencia con las estimadas por las ecuaciones de Kalman, los datos correspondientes se identifican como anómalos

Cuando existe una degradación temporal lenta de los anemómetros, el filtro de Kalman no es capaz de detectarla

Correlación con anemómetros cercanos

Metodología. Pot-V

Filtrado de velocidad de viento

Metodología. Pot-V

Correlación con anemómetros cercanos

Utilizada como filtro y como medio de regeneración de datos

Correlación generalmente no lineal debido a la distancia entre aerogeneradores y al terreno

Se utiliza el método de interpolación por bines

Filtrado de registros de potencia - Filtrado robusto

Metodología. Pot-V

Regeneración

Correlación con aerogeneradores cercanos para regenerar huecos de datos de potencia

Método de ajuste mediante mínimos cuadrados respecto a la mediana LMedS

Permite eliminar datos fuera de rango, “outliers”

Metodología. Alarmas

Estudio de alarmas

Representan el estado del aerogenerador. Registran en el SCADA.

Se clasifican según su naturaleza (mantenimiento, limitaciones, etc.)

o efecto (detienen máquina, producción anómala, etc.).

Definición de prioridad de alarmas. Habitual alarmas simultáneas.

Resumen del estado del aerogenerador priorizando alarmas. Ayuda en

el tratamiento y caracterización de la curva de potencia de cada

aerogenerador.

Metodología. Tratamiento

Alarmas

Pot-V

Otros

Procesado Cálculo

Producción y Pérdidas

Resultados

Metodología. Tratamiento

Tratamiento de la curva de potencia de cada aerogenerador

Metodología. Producción y pérdidas

Alarmas

Pot-V

Otros

Procesado Cálculo

Producción y Pérdidas

Resultados

Cálculo de de Energía producida y Energía pérdida. Rendimiento

Metodología. Producción y pérdidas

Rendimiento (%) =P

P+ PL×100

P, potencia generada

PL, pérdidas de potencia no justificadas

Cálculo de Energía producida y Energía pérdida

Metodología. Producción y pérdidas

El Performance Monitoring

Mejora el conocimiento de la operación de parques eólicos, obtención de la disponibilidad y rendimiento de cada aerogenerador

Mejora la detección de desviaciones de producción y su origen

Ayuda a la toma de decisiones para operaciones de mantenimiento

Sólo se utilizan los datos registrados por los SCADA de los aerogeneradores

Coste económico bajo

Conclusiones

Curva de referencia con la norma de Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC 61400-12-2:2013

Nuevos métodos para relacionar el resto de variables registradas con las pérdidas de producción

Temperaturas de componentes, ángulo de paso de pala (pitch), orientación (yaw), velocidad de rotación del generador …

Metodología específica para el cálculo preciso de incertidumbres de los resultados

Líneas futuras

Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC 61400-12-2:2013

NO sustituye a la norma clásica de Curva de Potencia IEC 61400-12-1:2005 para validación de garantías

Su finalidad es proporcionar una guía de referencia válida y precisa para evaluar la operación del aerogenerador durante su vida útil

Para que su aplicación sea válida deben seguirse criterios de garantía de calidad y trazabilidad de las medidas, es decir, los instrumentos deben estar calibrados

Es posible utilizar la instrumentación propia del aerogenerador (SCADA, transformadores, …) siempre y cuando se les de trazabilidad (calibración)

Líneas futuras

Curva de Potencia con Anemometría de Góndola, IEC 61400-12-2:2013

Proporciona una guía para estimar la función de transferencia de góndola (NTF) que relaciona la velocidad de viento libre con la velocidad medida por el anemómetro de góndola

Una vez obtenida la NTF, se procede de forma similar a la norma clásica de curva de potencia IEC 61400-12-1:2005 utilizando para la medida de velocidad de viento el anemómetro de góndola corregido mediante la NTF

La NTF se puede aplicar en aerogeneradores del mismo parque eólico que tengan el mismo índice de clasificación de terreno ±1 o en aerogeneradores de otros parques con idéntico índice de clasificación de terreno

Líneas futuras

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