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Mejora de la eficiencia de parques eólicos mediante el
análisis de la información
Zaragoza, 2015
Ana Patricia Talayero Navales
CIRCE Building / Ebro River Campus / Mariano Esquillor Gómez, 15 / 50018 ZARAGOZA
Tfno. (+34) 976 761 863 / Fax (+34) 976 732 078 / web: www.fcirce.es / email: [email protected]
Indice
Índice
1. Introducción
2. Metodología y resultados
3. Software
4. Nuevas líneas
Introducción
Introducción
Introducción
Explotación
Costes
desarrollo
52%
Costes
explotación
48%
Impuestos,
Alquileres,
otros, 11%
Promoción,
9%
Aerogenerador
es, 32%
Construcción
y Montaje,
11%
Operación y
Mantenimiento,
21%
Gastos
financieros,
16%
Introducción
Introducción
Explotación

Control del parque (mantenimiento, producción…)

Verificación de la curva de potencia

Facturación y gestión administrativa

Obligaciones legales: cumplimientos de contratos (fabricante, red,
privados…), alquiler de terrenos, pago de impuestos
Introducción
Introducción
Costes de explotación
Concepto del coste
Coste variable O&M
Valor estimado
11.25 €/Mwh
Otros costes de explotación
9.25 €/Mwh
Coste Medio Explotación
20.5 €/Mwh
Cánones anuales (2% facturación)
Coste Medio Total Explotación
2.1 €/Mwh
22.6 €/Mwh
Introducción
Explotación
• Externalización de servicios
• Control de la energía no producida
Introducción
Introducción
Introducción
Explotación
Reducción
pérdidas energía
Introducción
Introducción
Explotación
Variables

Potencia instantánea individual y total del parque

Energía acumulada

Velocidad del viento

Angulo de pitch

Velocidad del generador

Disponibilidad

Estados del aerogenerador: marcha / pausa / emergencia

Alarmas

Precio energía
Introducción
Introducción
Explotación
Control

Sistema integrado de control – telemando

Centro control PE

Centro control remoto
Gestión de la información
Introducción
Introducción
Explotación
Para conseguir estos objetivos se hace necesaria una supervisión
del funcionamiento. Actualmente hay dos tendencias:

Condition Monitoring

Performance Monitoring
Introducción
Explotación
Condition Monitoring

Registro en tiempo real de cada una de las
partes sensibles del aerogenerador

Aplicación de algoritmos complejos

Método de difícil implementación

Elevada inversión económica
Introducción
Introducción
Introducción
Explotación
Performance Monitoring

Uso de datos provenientes del SCADA (Supervisory Control And
Data Acquisition)

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
0
Introducción
Explotación
Objeto
Análisis de la información existente para su fácil interpretación
buscando la mejora de la explotación de los parques eólicos
Conocer el funcionamiento de cada uno de los aerogeneradores
 Mejorar el mantenimiento de las máquinas llegando a detectar
errores antes de que sucedan
 Optimizar su rendimiento
 Ajustar los balances económicos del proyecto
 Estimar la predicción de la producción con mayor seguridad
Introducción
Metodología
Mejora en el rendimiento del parque eólico
97%
5%
92%
Considerando un parque típico (50 MW) y 0.50 $/kWh
2.500.000 $
Metodología y Resultados
Metodología
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Metodología
Alarmas
 Representan el estado del aerogenerador. Se recogen dentro del
SCADA del parque eólico.
 Necesitan standarizar su nomenclatura.
 Definición de prioridad de alarmas. Habitual alarmas simultáneas.
 Se clasifican según su naturaleza o efecto.
 Ayuda en el tratamiento y caracterización de la curva de potencia de
cada aerogenerador.
Metodología
Alarmas
Pre-tratamiento
Nombres
de Alarma
SCADA Names
Standard Name
831 SWDS High Wind:12.0m/s dir:183
831 SWDS High Wind:12.9m/s dir: 10
831 SWDS High Wind
831 SWDS High Wind:12.0m/s dir:315
831 SWDS High Wind:12.0m/s dir:315
Necesitamos el mismo nombre en el registro. Correcto reconocimiento
de las alarmas y resultados estadísticos.
Metodología
Alarmas
Pre-tratamiento
Simultaneidad
WTG
3
3
3
3
3
3
3
de las Alarmas. Prioridad/Severidad
Standarized Alarm
2257 Disparo proteccio estator
Aerogenerador en EMERGENCIA
2258 Apertura proteccion estator
2203 Fallo magneto estator
2251 Sobretension de crowbar
2212 Fallo de tension de red
2233 Sobretension hardware
SCADA Data
Start Date
End Date
Priority Code
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 12:05:43
233
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 12:05:43
-1
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 12:05:43
233
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 12:05:43
233
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 11:31:03
232
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 12:05:43
331
01/02/2012 11:26:51 01/02/2012 12:05:43
233
En caso de simultaneidad de alarmas, la más prioritaria se define con
criterios
Metodología
Alarmas
Clasificación de Alarmas
Metodología
Metodología
Alarmas
Resultados
Resultados
Metodología
Alarmas
Resultados
Codigo de Alarma
Ocurrencias Duracion (h) Perd. (MWh)
68 Tower vibration above limit
34
2.34
7.644
707 Generator over speed
8
2.16
6.666
Limitaciones
1
1.07
3.198
1207 Bla 1 IPS not active in blade state stop ok
8
0.50
0.706
5 SS4 Generator overspeed detected by converter
1
0.02
0.482
67 Tower vibration above limit
2
0.06
0.321
1271 Bla 3 IPS not active in blade state stop ok
1
0.05
0.000
22
25
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Ocurrencias
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Resultados
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50
0
40
9
Metodología
Alarmas
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Pérdidas (MWh)
250
Tiempo de parada (h)
200
150
100
50
0
Metodología
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Pretratamiento de los datos
-
Objetivo: obtener un fichero con un formato estándar, sin huecos de
información y eliminando valores erróneos.
Metodología
Metodología
Curvas Potencia - Velocidad
Curvas generadas a partir de los datos de velocidad y
registrados en el SCADA del parque cada 10 minutos.
Metodología
Metodología
Curvas Potencia - Velocidad
Análisis de Pot-V de cada aerogenerador del Parque Eólico
Metodología
Resultados
Curvas Potencia - Velocidad
Detección de anomalías realizando un seguimiento del
rendimiento de los aerogeneradores
14/04/2015
Introducción
Metodología
Curvas Potencia - Velocidad

No alcanza la potencia
nominal

Pérdida de pendiente en
vientos más frecuentes

Detección de limitaciones y
comportamientos anómalos
Metodología
Curvas Potencia - Velocidad
Resultado:
1.1125

Conocimiento del
funcionamiento real del
aerogenerador

Estimación correcta de la
predicción de la producción

Ajuste en la cuenta de
resultados del proyecto
0.8875
0.6625
0.4375
Curva promedio
CdF
0.2125
0.0000
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Metodología
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
14/04/2015
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Metodología
Información adicional
Además de los datos del SCADA del parque, se puede incluir la siguiente
información:
 Informes de Mantenimiento y partes de incidencias
 Datos de la torre meteorológica de explotación
 Informes con las imposiciones de la red de distribución
 Datos de curva verificada
14/04/2015
Metodología
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
14/04/2015
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Tratamiento
-
Identificar, clasificar y marcar “Comportamientos anómalos”:
-
Velocidad errónea.
-
Potencia anómala.
-
Limitaciones de potencia
-
Alarmas/Alarmas no registradas
Metodología
Tratamiento
-
Filtrado:
-
Manual - utilizando hojas de calculo
(ej: Excel).
-
Estadístico – a partir de la curva de fabricante, comportamiento histórico o el
promedio del periodo de estudio (WindSEPE).
Metodología
Tratamiento
Marcado de Alarmas:
-
Se “cruza” listado de alarmas con el fichero de VyP.
-
Alarmas no registradas – periodos en lo que la máquina está parada para
velocidades superiores a la de arranque sin que se haya registrado ningún
evento en el Log Book de alarmas
Metodología
Tratamiento
Marcado de Alarmas en huecos de datos:
-
Se deja potencia nula y se regenera datos de velocidad.
Metodología
Tratamiento
-
Velocidades anómalas – heladas
Metodología
Tratamiento
-
Velocidades anómalas – cambio
anemometría de góndola
Metodología
Tratamiento
-
Limitación de potencia
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Metodología
Estimación de pérdidas
Se estiman las perdidas de cada uno de los puntos anómalos o con
alarma respecto al histórico de comportamiento
Pérdidas = Pb_histórica – Pregistrada (kW, 10min)
Metodología
Resultados
Estimación de pérdidas
Control del rendimiento de cada aerogenerador y análisis de pérdidas
de producción
Metodología
Resultados
Disponibilidad por aerogenerador
Control de la disponibilidad de cada aerogenerador en comparación
con la disponibilidad contractual.
Metodología
Metodología
Alarmas
Pot-V
Otros
Tratamiento
Cálculo
Producción y
Pérdidas
Informe
Resultados
Metodología
Resultados
Informe resultados
 Pérdidas por Alarmas: porcentaje de pérdidas por alarmas respecto a
la producción total
 Pérdidas por comportamiento anómalo: tiempo en que la maquina
produce menos de lo esperado pero no hay alarma asociada
 Pérdidas por limitación: pérdidas debido a que la maquina satura a
una potencia máxima inferior a la nominal
La clasificación de las pérdidas puede hacerse personalizada para cada proyecto.
Metodología
Resultados
Informe resultados
 Disponibilidad: tiempo en el que la máquina está en funcionamiento
normal.
 Datos útiles: porcentaje de datos validados por el técnico, sobre los
que se hace el estudio. Éste debe ser alto, da fiabilidad al informe
 Producción: producción una vez validados los datos y regenerados si
procede.
 Producción esperada: útil mas toda las pérdidas. Lo que debería
haber producido la máquina
 Rendimiento de la máquina: cociente entre la Producción y la
Producción esperada
Software
WindSEPE
Funcionalidades
Tratamiento
de alarmas
Tratamiento
de datos de velocidad de Viento y Potencia
Análisis
básico de datos meteorológicos
Herramientas
de filtrado automático (ajustable).
Análisis
y cálculo de variables necesarias para el estudio del funcionamiento
de un parque eólico.
Salidas:
oEn formato txt: para análisis detallado
o Informe pdf standard.
WindSEPE
Salidas de Programa
Producción.
Grupos
Tasa
de Pérdidas energéticas
de Rendimiento
Curvas
de Potencia Medias
Evolución
mensual de las pérdidas
Clasificaciones
y estadísticos de Alarmas
Disponibilidades
Análisis
de datos meteorológicos
WindSEPE
Ámbito de Trabajo
Diferentes necesidades
oEstudios automáticos orientados a O&M (SEPE)
Fácilmente interpretables, lenguaje común.
oEstudios Especiales. Auditorias
Análisis de problemas concretos.
Seguimiento de alarmas concretas
Condiciones extremas: Hielo, intensidad de turbulencia, sectores
Cumplimiento contrato: Disponibilidad, curva de potencia
Producción esperada
Anomalías de la curva de potencia, bajo rendimiento
Nuevas Líneas y tendencias
Nuevas líneas

Unificar toda la información de los diferentes SCADA’s y
garantizar la cadena de medida

Estandarizar la información según 61400-25

Unificar métodos de cálculo

Integrar la información en despacho

Información accesible, capacidad de control
o Clientes WEB
o OPC

Predictivo basado en SCADA

Metodología específica para el cálculo de incertidumbres

Integrar información económica
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Rober to Lázaro. email: r [email protected]
Tel.: [+34] 976 761 863 · [email protected]
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