Las Smart Solar Plants, o plantas de energía solar inteligentes, se caracterizan por tener una capacidad de almacenamiento térmico de larga duración, junto a sistemas electrónicos de conversión de potencia que integran la generación fotovoltaica y el almacenamiento electroquímico.

1. Soluciones tecnológicas innovadoras
para
el desarrollo sostenible
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RESEARCH
Planta de energía solar inteligente – Informe
conceptual

2. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
Necesidad de almacenamiento de energía en las redes eléctricas
Las compañías eléctricas están interesadas desde hace tiempo en las tecnologías de
almacenamiento de energía debido a su enorme potencial para conseguir una operación
óptima y confiable de las redes eléctricas.
Históricamente, una de las funcionalidades más importantes que el almacenamiento de
energía, generalmente hidráulico, ha aportado a la red eléctrica ha sido la “nivelación
de la carga”, consistente en el almacenamiento de energía durante periodos de baja
demanda (valle) para liberarla posteriormente durante periodos de alta demanda de
electricidad (pico), evitando así los sobrecostes de generación que se producen en dichos
periodos.
En los últimos años, estas funciones se han ampliado para incluir el apoyo a las plantas
de generación eólica o fotovoltaica, las cuales presentan un perfil de generación
marcadamente variable.
Más recientemente, las compañías eléctricas también han empezado a considerar el
almacenamiento de energía como una solución parcial al crecimiento sostenible de la
red eléctrica, permitiendo optimizar el uso de las infraestructuras existentes y evitando,
o al menos aplazando, la construcción de nuevas líneas y centrales.

3. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
Funcionalidades de la SSP basadas en EES y procesado de potencia
La SSP se propone como ciclo solar térmico convencional, apoyado por almacenamiento
térmico de larga duración, junto a sistemas electrónicos de conversión de potencia que
integran la generación PV y el almacenamiento electroquímico.
Esto permite confeccionar un sistema de generación solar de altas prestaciones, tanto
desde un punto de vista de fiabilidad y eficiencia, como de interacción con la red
eléctrica.
El ciclo térmico con almacenamiento de energía de varias horas permite proporcionar un
perfil de generación constante.
La sección PV, complementada por el sistema de almacenamiento electroquímico de
corta duración (en torno a media hora), presenta una dinámica muy rápida, cubriendo
rangos de repuesta que llegan a los milisegundos.
Esta característica, complementada por una turbina de vapor de rápida respuesta
dinámica, habilita a la planta a actuar rápidamente en caso de desbalances repentinos
entre generación y demanda de energía, mejorando la capacidad de interactuar con
cargas que imponen altos requerimientos (por ejemplo, los molinos de la minas) o con
sistemas de generación basados ​​en fuentes de energía renovable intermitente.

4. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
Funcionalidades de la SSP basadas en EES y procesado de potencia
Además, la rápida respuesta de la planta permite a la planta ofrecer otros servicios
auxiliares, tales como amortiguación de oscilación de la potencia, la participación en la
mejora de la estabilidad dinámica de la red, y la mejora de calidad de potencia de la
red, atenuando el efecto de armónicos y distorsiones.
La SSP ofrece prestaciones de cara la red eléctrica extraordinariamente mejores a las
convencionales, ya que exhibirá una respuesta muy rápida y sobreamortiguada, lo que,
además de participar en los flujos de balanceo de energía en el sistema, le permitirá
también atenuar las oscilaciones de potencia en se área de conexión.
La integración, mediante el sistema de control inteligente, de generación fotovoltaica y
almacenamiento de energía electroquímico en la planta solar térmica convencional
mejora considerablemente sus capacidades de regulación, lo que hace posible, por
ejemplo, la regulación de una isla eléctrica cuando la planta trabaja desconectada de la
red principal, o la recuperación suave del sistema eléctrico en caso de colapso.

5. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
Planta de energía solar inteligente
•Servicios
complementarios
•Soporte avanzado en
la red
•Servicios de formación
•Modelos de rendimiento precisos
•Previsión de generación y
demanda
•Restricciones en mercados y red
•Generación de carga base,
carga máxima y seguimiento
de carga
•Consolidación producción
intermitente
•Alta eficacia con el menor
LCOE
•Previsiones precisas
•Almacenamiento de
energía
•Planta de energía
virtual
3) Presentación
de rendimiento
determinístico
1) Aportación
de flexibilidad
operativa
2) Interacción
armoniosa con
sistemas
eléctricos
4) Participación
óptima en
mercados
eléctricos

6. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
 Generación de carga base, carga máxima y seguimiento de carga: Los sistemas
de almacenamiento de energía hacen que las plantas solares inteligentes sean
más manejables. Por ello, puede suministrarse energía solar barata a la red
eléctrica cuando sea más necesario. La planta solar inteligente puede operar en
diferentes modalidades:
 Carga base, generando energía constante a lo largo del día con
independencia de la disponibilidad de la fuente solar.
 Carga máxima, produciendo energía limpia cuando la demanda y los
precios son más altos.
 Seguimiento de carga, adaptando su generación no solo a las variaciones
en la demanda, sino también a las fluctuaciones de otras fuentes
renovables.
 Consolidación de la producción intermitente: El control coordinado de las
fuentes renovables fluctuantes y el almacenamiento de la energía permite
filtrar cualquier oscilación en la energía de entrada e inyectar una cantidad
constante de energía en la red eléctrica de acuerdo a una programación. Esto
hace que la planta sea más fiable y adecuada para participar en los mercados de
energía horaria.
 Alta eficacia con el menor costo nivelado de energía (LCOE, Levelized Cost of
Energy): La estructura de control jerárquico de la planta solar inteligente
permite compartir de manera óptima la tarea de generar energía entre las
unidades que forman la planta. Cada objetivo de la planta de energía (producir
una cantidad constante de energía, seguimiento de una rampa de carga, etc.) se
consigue mediante el empleo de una tecnología adecuada y de las estaciones
más apropiadas con el fin de minimizar el coste total de la producción de
energía.
1) Aportación de flexibilidad operativa

7. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
 Servicios complementarios: A diferencia de muchas otras plantas
eléctricas que utilizan fuentes renovables, la planta solar inteligente es
capaz de proporcionar servicios complementarios.
 Gestión de la energía activa (gracias a los sistemas de
almacenamiento de energía y reducción de potencia),
proporcionando una regulación de la frecuencia.
 Sistemas de control avanzados para los convertidores y modulación
de la potencia reactiva, proporcionando soporte para la tensión
dentro de los límites programados (mejor estabilidad y eficiencia).
 Apoyo avanzado en la red: Los convertidores electrónicos de potencia
que utilizan la técnica de regulación de potencia síncrona actúan como
generadores síncronos con emulación de inercia.
 Esta inercia limita la frecuencia de desviación y contribuye de forma
decisiva a la estabilidad.
 Servicios de formación de redes: Al contrario que los convertidores de
alimentación a la red, los de potencia síncronos proporcionan un
comportamiento de la fuente de voltaje:
 Tolerancia a las condiciones adversas de la red.
 Capacidad de arranque en negro: para suministrar energía al
sistema después de un apagón, generando un voltaje estable de
forma que las cargas u otros generadores puedan volver a
conectarse.
2) Interacción armoniosa con sistemas eléctricos

8. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
 Herramientas de previsión precisas: Es necesario una previsión precisa de
la fuente para valorar con exactitud la disponibilidad de energía en la
planta en diferentes horizontes temporales. Esto proporciona unos datos
valiosos para que:
 Los operadores de sistemas y mercado alcancen el despacho
económico propuesto con las mínimas reservas de apoyo disponibles.
 Los operadores de planta realicen un control óptimo del despacho de
todo el activo de generación de la planta (solar + energía
almacenada).
 Sistema de almacenamiento de energía (SAE): El uso de sistemas de
almacenamiento de energía hace más predecible el comportamiento de la
planta, como en el caso de una falta repentina de fuente cuando la SAE
puede responder y proporcionar la potencia de salida establecida (aquí el
control en tiempo real del funcionamiento de la SAE desempeña una
función crucial).
 Planta eléctrica virtual (PEV): Un control coordinado de varias plantas de
generación con dinámicas de producción complementarias (térmica o
fotovoltaica) o con características de la fuente complementaria
(fotovoltaica y eólica) reduce la variabilidad a la vez que proporciona
dinámicas de respuesta de la red.
3) Presentación de un rendimiento determinístico

9. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
 Modelos de rendimiento precisos: Estos modelos se utilizan para predecir
la capacidad de producción con una determinada fuente (previsión). Son
un elemento clave para participar en los mercados eléctricos: se
establecen estrategias de licitación y generación para maximizar el
beneficio global.
 Previsión de generación y demanda: Otros agentes que participan en el
mercado influyen en el precio final y en la cantidad de energía a vender.
Esta información se integra en una herramienta para gestionar la energía
de forma óptima (generar y almacenar cuando resulta más beneficioso).
 Restricciones en el mercado y red eléctrica: Las restricciones técnicas en el
mercado también son integradas de forma que puedan limitar la
producción de ciertas plantas de energía (evitando problemas de
congestión y alta tensión). Esta información también permite participar
en los mercados de servicios complementarios.
4) Participación óptima en mercados eléctricos

10. SSP (Smart Solar Power Plant)
Planta de energía solar inteligente
Elemento clave: Control jerárquico de una planta eléctrica de generación
distribuida
10
G
=
~
=
~
=
~
=
~
Resource Station Cluster Plant Island Area
PMU1
To area
controller
From
SO/ area
controller
$CSP
$BESS
$PV
La arquitectura de control jerárquico debe considerar todos los niveles de control lógicos
posibles, desde los dispositivos de generación y consumo hasta la comercialización de la
energía y los servicios en el mercado.