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FCR y aFRR

Para el equilibrio de la red

FCR Reserva de Contención de Frecuencia

FCR es un servicio esencial en la red eléctrica diseñado para mantener la estabilidad del sistema al responder automáticamente a las desviaciones de frecuencia. Actúa como la primera línea de defensa cuando se altera el equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad, como durante una pérdida repentina de generación o un pico en la demanda.

FCR se activa en cuestión de segundos y funciona para contener las fluctuaciones de frecuencia, manteniendo la frecuencia de la red dentro de límites operativos seguros (típicamente alrededor de 50 Hz o 60 Hz). Lo hace ajustando automáticamente la salida de potencia de las unidades generadoras o el consumo de cargas a gran escala, basándose en la magnitud de la desviación de frecuencia. Esta respuesta inmediata ayuda a prevenir la inestabilidad peligrosa de la red, que podría conducir a apagones u otras fallas del sistema.

FCR opera típicamente durante períodos cortos, asegurando que el sistema permanezca dentro del rango de frecuencia requerido hasta que reservas de respuesta más lenta, como la Reserva Automática de Restauración de Frecuencia (aFRR), puedan tomar el control y restaurar completamente el equilibrio.

El servicio es proporcionado tanto por plantas de energía tradicionales como por nuevas tecnologías como baterías y otros recursos energéticos flexibles, contribuyendo a la resiliencia y confiabilidad general del sistema eléctrico.

Solución Peak-Valley de FFD POWER

BESS de Acoplamiento DC Concentrado

El BESS containerizado de FFD Power ofrece una capacidad nominal de 3,42 MWh con una potencia de carga y descarga que varía de 1250 kW a 1725 kW. Esta solución escalable, que se extiende de 3,42 MWh a 102,6 MWh, es perfecta para usuarios industriales medianos a grandes y operadores de red que implementan arbitraje pico-valle. Las baterías están separadas del Sistema Convertidor de Potencia (PCS), lo que permite una fácil escalabilidad conectando múltiples sistemas en paralelo a la red para capacidades mayores. Este diseño es tanto compacto como rentable, lo que lo convierte en una opción ideal para maximizar la eficiencia y los ahorros.

Diseño del Sistema

FCR

Por qué FCR es diferente

La Reserva de Contención de Frecuencia (FCR) es crucial para mantener la estabilidad de la red, requiriendo capacidades de respuesta precisas y rápidas. A diferencia de otras aplicaciones que pueden enfocarse en la optimización o integración de la energía, la FCR demanda tecnología altamente especializada y algoritmos complejos para mantener el equilibrio de la red en tiempo real. La complejidad involucrada en la gestión de la FCR puede ser desalentadora, pero aquí es donde sobresalimos.

Nuestra solución FCR lista para usar

En FFD Power, simplificamos las complejidades de la FCR al integrar nuestra avanzada Arquitectura de Gestión de Energía (EMA) con el Sistema de Conversión de Potencia (PCS) de Kehua. Nuestra solución preinstalada está diseñada para ser llave en mano, proporcionando todo lo necesario para implementar la FCR sin esfuerzo. Este paquete listo para usar asegura una operación sin problemas, el cumplimiento con los estándares de la red y la fiabilidad necesaria para respaldar aspectos críticos de la estabilidad de la red.

Características Técnicas

Rangos de frecuencia

  • 47,5 Hz – 49,0 Hz: más de 30 minutos
  • 49,0 Hz – 51,0 Hz: sin limitación
  • 51,0 Hz – 51,5 Hz: más de 30 minutos

Resistencia a la tasa de cambio de frecuencia

Capaz de permanecer conectado a la red y operar a una tasa de cambio de frecuencia de hasta 1,7 Hz/s

Modo de Sensibilidad de Frecuencia Limitada - Alta Frecuencia (LFSM-O)

  1. Ajuste de Potencia Activa Sensible a la Frecuencia:

    • Nuestro BESS es capaz de proporcionar ajustes de potencia activa cuando la frecuencia de la red se desvía más allá de la zona de insensibilidad de frecuencia. La zona de insensibilidad es ajustable dentro del rango especificado de 50,2 Hz a 50,5 Hz, asegurando una regulación dinámica de potencia fuera de esta zona.

  2. Ajustes Estáticos Ajustables:

    • El ajuste estático para la regulación de potencia activa en respuesta a cambios de frecuencia es totalmente configurable entre 0,1% y 12%, según sea necesario. Estos ajustes pueden ser modificados a través del Sistema de Gestión de Energía (EMS), proporcionando control flexible en diversas condiciones de la red.

  3. Tiempo de Respuesta Rápido:

    • Nuestro sistema está diseñado para reaccionar a las desviaciones de frecuencia con un retraso de no más de 500 milisegundos en la salida del inversor, asegurando un soporte rápido y confiable durante las fluctuaciones de frecuencia.

  4. Operación en Modo LFSM-O:

    • El BESS opera efectivamente en modo LFSM-O, ajustando la liberación y absorción de potencia activa basada en desviaciones de frecuencia. Específicamente:
      • Al liberar potencia durante eventos de sobrefrecuencia, el sistema reduce la salida de potencia activa según las características LFSM-O.
      • Al absorber potencia, el sistema incrementa el nivel de consumo de potencia activa en línea con la característica LFSM-O, hasta que se alcanza la capacidad total de energía del BESS.
      • El sistema es capaz de operar de manera estable en modo LFSM-O, con transición flexible entre modos de absorción y liberación de potencia.

  5. Gestión de Energía y Control de Capacidad:

    • Nuestro BESS absorbe energía eléctrica hasta que se alcanza la capacidad total de energía, después de lo cual cesa de absorber energía, previniendo la sobrecarga.
    • El sistema permite la absorción continua de potencia incluso durante incrementos de frecuencia, si es especificado por el TSO, asegurando una gestión confiable de la red.

  6. Consideración del Tiempo de Transición:

    • Se considera la transición entre modos de absorción y liberación de energía, aplicando diferentes ajustes estáticos según sea necesario. Nuestro sistema maneja estas transiciones sin problemas, asegurando estabilidad y continuidad en las operaciones de la red.

Modo de Sensibilidad de Frecuencia Limitada - Baja Frecuencia (LFSM-U)

  1. Ajuste de Potencia Activa Más Allá de la Zona de Insensibilidad:

    • Nuestro BESS es capaz de ajustar la potencia activa cuando la frecuencia de la red se desvía más allá de la zona de insensibilidad definida. Específicamente:
      • La zona de insensibilidad es ajustable en el rango de 49,8 Hz a 49,5 Hz, permitiendo un control preciso sobre los ajustes de potencia en respuesta a eventos de subfrecuencia.

  2. Ajustes Estáticos Ajustables:

    • El sistema soporta control dinámico de ajustes estáticos, modificables en el rango de 0,1% a 12% a través del Sistema de Gestión de Energía (EMS). Esto asegura que la respuesta a las desviaciones de frecuencia se adapte para cumplir con los requisitos operativos de la red.

  3. Tiempo de Respuesta Rápido:

    • Nuestro BESS reacciona a las desviaciones de frecuencia dentro de 500 milisegundos, medidos en la salida de la máquina síncrona o del inversor. Este tiempo de respuesta rápido asegura que el sistema pueda soportar prontamente la red durante las fluctuaciones de frecuencia.

  4. Operación en Modo LFSM-U:

    • En modo LFSM-U, el BESS ajusta su potencia activa según la característica LFSM-U:
      • Al absorber potencia, el sistema reduce el consumo de potencia activa a medida que la frecuencia se estabiliza, con capacidad para transicionar a un modo de liberación si es necesario.
      • Al liberar potencia, el BESS incrementa la salida de potencia activa en respuesta a reducciones de frecuencia, asegurando un soporte estable y efectivo a la red.

  5. Gestión de Energía:

    • El BESS continúa liberando energía eléctrica hasta que su capacidad total de energía se agota, tras lo cual deja de liberar automáticamente. Si es especificado por el TSO, el sistema puede mantener el nivel de liberación de potencia incluso después de alcanzar un umbral de frecuencia, garantizando la estabilidad de la red durante eventos de subfrecuencia prolongados.

  6. Transiciones Operativas:

    • El sistema considera el tiempo de transición necesario para cambiar entre modos de liberación y absorción de potencia. Los ajustes estáticos pueden diferir entre estos modos, y nuestro BESS maneja estas transiciones sin problemas para asegurar una operación continua y estable.
    • El BESS respeta las limitaciones relacionadas con su capacidad total de energía, operando dentro de parámetros seguros y eficientes en todas las condiciones de la red.

  7. Protocolo de Desconexión Automática:

    • Si el BESS no puede transicionar al modo de liberación antes de que se active el esquema de corte automático por baja frecuencia, el sistema se desconectará según los requisitos de seguridad operativa. La desconexión solo ocurrirá si el modo de liberación no puede lograrse antes de que la frecuencia caiga a 49 Hz.

Modo de Control Primario Normalizado de Frecuencia (Modo FSM Sensible a la Frecuencia)

  1. Respuesta de Potencia Activa en Modo Sensible a la Frecuencia (FSM):

    • Nuestro BESS ajusta la potencia activa en respuesta a desviaciones de frecuencia según los parámetros del TSO para el Modo Sensible a la Frecuencia (FSM). El BESS opera con zona muerta cero e insensibilidad en algunas configuraciones, y con ajustes estándar para el control de frecuencia cuando sea necesario.

  2. Parámetros de Respuesta de Potencia Activa:

    • El BESS cumple con las especificaciones para la respuesta de potencia activa a desviaciones de frecuencia, incluyendo:
      • Un cambio mínimo de potencia activa del 10% relativo a la referencia de potencia nominal.
      • Máxima insensibilidad del regulador primario de 10 mHz (equivalente al 0,02% de la frecuencia nominal).
      • Una zona muerta para la respuesta de frecuencia dentro de 0-200 mHz, que previene ajustes de potencia innecesarios para pequeñas variaciones de frecuencia.
      • El ajuste estático del sistema es ajustable entre 0,1% y 12%, proporcionando flexibilidad en la respuesta a desviaciones de frecuencia.

  3. Ajuste de Potencia para Desviaciones de Frecuencia:

    • Durante aumentos de frecuencia, el BESS ajusta su salida de potencia activa para asegurar que la reducción de potencia no exceda la capacidad máxima de reducción del sistema. Por el contrario, durante disminuciones de frecuencia, el aumento en la salida de potencia activa está limitado a la capacidad máxima de liberación del sistema. Esto permite al BESS gestionar el flujo de potencia eficientemente y evitar sobrecargar la red.

  4. Manejo de Saltos de Frecuencia:

    • El BESS está diseñado para manejar cambios súbitos y significativos de frecuencia (conocidos como «saltos de frecuencia»). Ajusta rápida y precisamente su salida de potencia activa en respuesta a estas rápidas variaciones, evitando fluctuaciones en la entrega de energía y manteniendo la estabilidad del sistema.

  5. Tiempo de Respuesta a Desviaciones de Frecuencia:

    • Nuestro sistema cumple con los siguientes requisitos de tiempo de respuesta:
      • El retraso inicial en ajustar la potencia activa en respuesta a una desviación de frecuencia no supera los 500 milisegundos.
      • La activación completa del ajuste de potencia activa requerido ocurre dentro de 30 segundos, asegurando soporte oportuno y efectivo a la red.

  6. Provisión del Servicio aFRR:

    • El BESS es completamente capaz de proporcionar servicios de Reserva Automática de Restauración de Frecuencia (aFRR). Ajusta continuamente la salida de potencia activa en respuesta a desviaciones reales de frecuencia en la red, asegurando regulación efectiva durante todo el período de servicio aFRR.
    • Después de retornar a condiciones normales de frecuencia, el BESS restaura su capacidad de energía dentro de 2 horas, continuando proporcionando los servicios necesarios de regulación de frecuencia correspondientes al modo operativo normal de la red.
    • Durante la fase de recuperación de energía, el BESS puede reducir su capacidad aFRR en casos de condiciones de red pre-emergencia o emergencia, pero continuará contribuyendo a la estabilidad de la red y al retorno a condiciones operativas normales.

Encendido/Apagado Remoto

  1. Comando de Detención de Potencia Activa:

    • Nuestro BESS está diseñado para dejar de liberar potencia activa o reducir la salida a cero dentro de 5 segundos de recibir un comando a través del puerto de entrada. Esto asegura una respuesta rápida a los comandos del operador de red en caso de emergencia u otras necesidades operativas.

  2. Compatibilidad con Control Remoto:

    • El sistema está configurado para permitir control remoto según lo especificado por el Operador relevante. El diseño asegura que el equipo pueda ser modificado o actualizado para cumplir con cualquier requisito específico proporcionado por el TSO u otros operadores de red para la gestión remota del BESS.

Gestión de Potencia Activa

  1. Comando de Ajuste de Potencia Activa:

    • El BESS es capaz de cambiar la salida de potencia activa dentro de 10 segundos de recibir un comando a través del puerto de entrada. Esto asegura un ajuste oportuno y eficiente en respuesta a las instrucciones del operador de red.

  2. Capacidad de Ajuste Remoto de Potencia:

    • El BESS está diseñado para permitir el ajuste remoto de la salida de potencia activa y puede ser equipado para cumplir con requisitos específicos de equipo definidos por el TSO. Esto asegura flexibilidad y compatibilidad con varios sistemas de control remoto para la gestión de potencia activa.

Regulación de Potencia Activa

  1. Ajuste Remoto del Punto de Ajuste de Potencia Activa:

    • El BESS es capaz de ajustar el punto de ajuste de potencia activa basado en acciones de control remoto o comandos recibidos del TSO. Soporta gestión remota en tiempo real, permitiendo un control preciso sobre la salida de potencia activa.
    • El TSO define el marco de tiempo requerido para alcanzar el nuevo punto de ajuste y los niveles de tolerancia para el ajuste. Nuestro BESS cumple con estos parámetros, asegurando ajustes confiables y sensibles.

  2. Control Manual por el TSO:

    • Si el BESS se retira del Sistema de Regulación Automática de Frecuencia y Potencia (SARFP), el TSO puede gestionar el sistema en modo manual. El TSO informará inmediatamente al propietario del BESS del cambio a control manual, especificando el momento del cambio. El BESS permanece completamente operativo bajo control manual, garantizando el cumplimiento continuo de los estándares operativos.

  3. Participación en la Reserva de Contención de Frecuencia (FCR):

    • El BESS apoya completamente la participación en FCR, adhiriéndose a los siguientes requisitos:
      • La activación de FCR ocurre basada en el punto de ajuste proporcionado por el TSO, con un retraso que no excede los 30 segundos.
      • La activación completa de FCR se logra dentro de 15 minutos desde la recepción del comando.
      • El BESS proporciona una salida estable de potencia FCR desde el momento de la activación por una duración mínima de 60 minutos, asegurando soporte sostenido a la regulación de frecuencia.
      • El sistema asegura precisión en la medición de potencia activa y mantenimiento del punto de ajuste, con una tolerancia de desviación de no más de ±1,0% de la potencia nominal del BESS.

  4. Medición y Transmisión de Información:

    • El BESS mide parámetros operativos clave, incluyendo la potencia activa, con un ciclo de precisión de 1 segundo o menos. Estas mediciones y datos se transmiten en tiempo real al TSO, asegurando monitoreo y control continuos del rendimiento del sistema.

Conexión Automática

  1. Condiciones de Frecuencia y Voltaje:

    • El BESS se reconecta automáticamente a la red solo cuando la frecuencia está dentro del rango aceptable de 49,9 a 50,1 Hz.
    • El nivel de voltaje debe estar dentro de un rango de relación de 0,9 a 1,1 para que la reconexión automática sea permisible.

  2. Tiempo de Retardo para la Reconexión Automática:

    • El sistema incluye un tiempo de retardo mínimo de 60 segundos antes de iniciar la reconexión, asegurando que las condiciones estables se establezcan antes de reingresar.

  3. Gradiente Máximo de Aumento de Potencia Activa:

    • El BESS cumple con el requisito para el gradiente máximo de aumento en la salida de potencia activa, establecido en ≤ 20% de la potencia máxima (Pmax) por minuto. Esta rampa controlada asegura una reconexión sin problemas sin causar perturbaciones a la red.

  4. Condiciones Alternativas:

    • Si se acuerdan otras condiciones específicas entre el TSO, el propietario del BESS y el Operador del Sistema de Distribución (DSO) pertinente, el sistema puede configurarse para cumplir con esos parámetros para la reconexión automática.

Inercia Artificial

  1. Funcionalidad de Inercia Artificial:

    • Nuestro BESS está diseñado para replicar el efecto de inercia típicamente proporcionado por unidades generadoras síncronas mediante el uso de tecnología de inversor. Esta inercia artificial ayuda a estabilizar la red durante cambios rápidos de frecuencia, imitando la respuesta de inercia que proporcionarían los generadores convencionales.

  2. Sistema de Control y Parámetros:

    • Los principios operativos de los sistemas de control utilizados para entregar inercia artificial son determinados por el TSO. Nuestro BESS está equipado con sistemas de control flexibles y sensibles configurables para cumplir con los parámetros específicos requeridos por el TSO, asegurando que la contribución de inercia artificial sea efectiva y alineada con las necesidades de estabilidad de la red.

  3. Operación Paralela en la Red:

    • El BESS opera en paralelo con la red, apoyando la estabilidad durante desviaciones rápidas de frecuencia al proporcionar la respuesta de inercia artificial requerida hasta el nivel predefinido establecido por el TSO.

Resistencia al Cortocircuito

  1. Funcionalidad de Inercia Artificial:

    • Nuestro BESS está diseñado para replicar el efecto de inercia típicamente proporcionado por unidades generadoras síncronas mediante el uso de tecnología de inversor. Esta inercia artificial ayuda a estabilizar la red durante cambios rápidos de frecuencia, imitando la respuesta de inercia que proporcionarían los generadores convencionales.

  2. Sistema de Control y Parámetros:

    • Los principios operativos de los sistemas de control utilizados para entregar inercia artificial son determinados por el TSO. Nuestro BESS está equipado con sistemas de control flexibles y sensibles configurables para cumplir con los parámetros específicos requeridos por el TSO, asegurando que la contribución de inercia artificial sea efectiva y alineada con las necesidades de estabilidad de la red.

  3. Operación Paralela en la Red:

    • El BESS opera en paralelo con la red, apoyando la estabilidad durante desviaciones rápidas de frecuencia al proporcionar la respuesta de inercia artificial requerida hasta el nivel predefinido establecido por el TSO.
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