El CERTS define la microrred como una agregación de cargas y microgeneradores operando como un sistema único que provee tanto energía eléctrica como energía térmica. Una definición más exhaustiva es la que se da dentro del proyecto “Microgrids” del VI Programa Marco: “Las microrredes comprenden sistemas de distribución en baja tensión junto con fuentes de generación distribuida, así como dispositivos de almacenamiento. La microrred puede ser operada tanto en modo no autónomo como autónomo.
La operación de sus elementos puede proporcionar beneficios globales al sistema si se gestionan y coordinan de manera eficiente”
Dentro de la óptica de la red principal una microrred puede observarse como una entidad controlada que puede ser operada como sí de una única carga o generador agregado se tratase y que, si fuera económicamente viable, podría funcionar como fuente de energía a incorporar a la red o como un medio para proporcionar servicios auxiliares que contribuyese a la estabilidad y regulación de la red principal. Además el impacto externo de la microrred en la red de distribución externa es mínimo siempre que dentro de la microrred se consiga el equilibrio entre generación y consumo, a pesar de disponer de un nivel de generación potencialmente significativo de fuentes de energía intermitentes. Así pues, con la adopción del sistema de microrredes se incrementa la penetración de las energías renovables dentro del sistema de distribución.
Las microrredes se componen básicamente de los siguientes elementos:
- Una red de distribución en baja tensión en la que se conectan una serie de fuentes de energía distribuidas para proporcionar electricidad y calor a un conjunto de consumidores
- Una infraestructura de comunicación local
- Un sistema jerárquico de control y gestión
- Sistemas de almacenamiento de energía
- Controladores inteligentes para cargas y consumos
La microrred es gestionada por un controlador central que está a la cabeza del sistema jerárquico de control. Este controlador central (MGCC) proporcionará las consignas a los controladores del resto de los equipos, tales como fuentes de generación, sistemas de almacenamiento de energía y cargas inteligentes.
La microrred podrá funcionar de dos modos distintos: conectado a la red principal y aislada de la misma en caso de existir algún problema en esta última.
Cuando la microrred funciona en modo conectado con la red principal, ésta proporcionará las referencias de tensión y frecuencia necesarias para que el resto de elementos de generación de la microrred funcionen sin ningún problema. Así pues, no existirán problemas de estabilidad en la microrred cuando ésta funcione conectada a la red principal.
En este modo de funcionamiento, el MGCC funciona como una suerte de gestor de mercado realizando el despacho económico de la generación de la microrred. Para ello deberá tener en cuenta las siguientes entradas:
- Precios del mercado
- Ofertas de las fuentes de generación
- Ofertas del lado de la demanda para cargas de alta y baja prioridad
Tras resolver el despacho económico, el MGCC envía a los controladores de las fuentes y de las cargas inteligentes, las consignas de potencia activa u reactiva así como las señales a aquellas cargas que han de mantenerse en servicio y a aquellas que han de desconectarse.
Además de realizar el despacho económico, el MGCC debe comprobar que no se incumplen ninguna de las restricciones técnicas impuestas a la microrred y que no perturba al funcionamiento de la red externa.
Cuando la microrred funciona en modo aislado de la red principal, los generadores tienen que ser capaces de responder con rapidez a los cambios en el consumo para que así tanto la tensión como la frecuencia se mantengan estables.
Al tratarse de equipos con interfaces de electrónica de potencia los generadores de la microrred no tienen inercia para asumir los desequilibrios puntuales entre generación y consumo del modo que ocurre en los sistemas eléctricos convencionales con los grandes generadores síncronos.
Además los generadores de la microrred suelen tener una respuesta lenta, caso por ejemplo de las microturbinas y pilas de combustible, del orden de decenas de segundos, lo que puede ocasionar problemas de seguimiento de la demanda de la microrred y provocar por tanto problemas de estabilidad al no mantenerse la frecuencia dentro de los márgenes de seguridad establecidos.
Así pues, un conjunto de generadores de la microrred necesitará una serie de sistemas de almacenamiento para asegurar el balance energético inicial. El déficit energético provocado cuando la microrred pasa a modo aislado o el debido a variaciones en la generación o en la demanda cuando se funciona aislado de la red general, deberá ser compensado por dichos sistemas de almacenamiento. Estos sistemas deberán asumir las labores de proporcionar las referencias de tensión y frecuencia al resto de elementos de la generación. De este modo emularán la funcionalidad que aporta tener la microrred conectada a la red general.
Para funcionar así, los sistemas de almacenamiento deberán estar conectados a la microrred a través de un inversor con controles adecuados para mantener la estabilidad en tensión y frecuencia de la microrred.
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