ES2356760B1

ES2356760B1 - Dispositivo de gestión integral de microproducción de energ�?a eléctrica.

Info

Publication number: ES2356760B1
Application number: ES200900823A
Authority: ES
Inventors: Alfredo Quijano López; Francisco Ruz Vila; Ana Maria Nieto Morote; Marta Garc�?A Pellicer; Vicente Fuster Roig
Original assignee: INST DE TECNOLOGICA ELECTRICA ITE; Instituto De Tecnolog ?a Electrica Ite
Current assignee: INST DE TECNOLOGICA ELECTRICA ITE; Instituto De Tecnolog ?a Electrica Ite
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: ES2356760A1; WO2010109031A1

Abstract

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica.#Dicho dispositivo (1) es una plataforma hardware con una determinada programación donde se integra en un único dispositivo el control de todos los elementos de una instalación de microgeneración de energía eléctrica (2) y un control sobre operaciones de un dispositivo de interconexión (3) con red eléctrica principal (5) y comandado por un gestor global de red; de manera que las consignas de generación de energía pueden establecerse desde dos sistemas de decisión distintos y coordinados: uno interno en función de los intereses del propietario de la referida instalación (2) y otro externo en función de las necesidades del resto de la red.

Description

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se reﬁere a un dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica cuya ﬁnalidad consiste en facilitar en un único dispositivo un gestor integral de la microproducción de energía eléctrica de pequeñas instalaciones, permitiendo controlar de forma coordinada todos los elementos internos que compongan la instalación, los elementos de conexión a la red eléctrica principal, así como la parte de esa instalación aguas abajo del microgenerador, al objeto de trabajar de forma coordinada con otros elementos externos de generación y consumo.

La invención es especialmente aplicable en instalaciones de microproducción de energía eléctrica componentes de una microrred eléctrica con multitud de pequeños generadores la cual para un buen funcionamiento debe establecer una coordinación entre los distintos agentes que intervienen en el sistema de distribución, tales como producción, consumo, protección y almacenamiento.

Antecedentes de la invención

En muchas aplicaciones industriales se han invertido muchos recursos en desarrollar soluciones de software concebidas para, actuar de forma aislada resolviendo problemas de gestión o control concretos de un proceso productivo. La observación del comportamiento de dichos subsistemas desde el punto de vista del funcionamiento global del proceso lleva por lo general a concluir que muchos agentes tomarían mejores decisiones si no funcionaran como islas, si interactuaran con los otros compartiendo información y estimaciones o cálculos realizados.

La extensión de esta idea al control y/o gestión de procesos complejos nos lleva a trabajar con sistemas de inteligencia artiﬁcial distribuida (DAI). Un antecedente en proyectos que desarrolla este concepto lo encontramos en el proyecto ARCHON (Jennings et al., 1996) en el cual se deﬁnirían una estructura general, un entorno de software y una metodología aplicables a distintos tipos de procesos. La aplicación se realizó en dos campos: el transporte de energía eléctrico y el control de un acelerador de partículas. El objetivo era proporcionar una herramienta de decisión que apoyara a los ingenieros de control y gestión de la red en presencia de perturbaciones. La idea era crear un entorno de software que interactuara con sistemas preexistentes utilizando plataformas de distribución de datos comunes, para poder “razonar” con información que contenga diferentes niveles de detalle y utilizar diferentes formas de obtener las soluciones, así como para poder ﬂexibilizar los mismos para distintos tipos de redes.

El problema es hoy aún más complejo. Hoy día, el mapa de la generación de energía eléctrica está cambiando constantemente debido sobre todo a la utilización de fuentes de energía renovable (solar y eólica, principalmente) que supone la introducción de multitud de micro-productores en la red que interaccionan con la misma, complicando su monitorización y control. Para poder pues explotar las tremendas oportunidades de diversidad energética y manejo ambiental que ofrece la generación distribuida es necesario vencer algunos problemas tecnológicos que están frenando su expansión, entre los que se encuentran los siguientes:

-: Modiﬁcación del perﬁl de tensiones de la red eléctrica. La tensión suministrada por las compañías eléctricas debe respetar determinadas normas de calidad. La inserción de sistemas de GD/DA hace que la energía pueda ﬂuir en ambos sentidos y que por lo tanto las caídas de tensión sean diferentes a las previstas inicialmente. Para mantener limitadas las variaciones de tensión, es necesario introducir nuevos métodos de control que tengan en cuenta el carácter bidireccional de la energía y diseñar de forma óptima la ubicación de las unidades GD/DA.

-: Peligro de mal funcionamiento de las protecciones. Cuando se produce un fallo en la red eléctrica, es necesario aislar la zona donde este se haya producido abriendo el número mínimo de disyuntores. La inserción de sistemas GD/DA hace necesario revisar los sistemas de protección para asegurar la viabilidad y la continuidad del suministro eléctrico.

-: Pérdida de calidad de onda. La conexión y desconexión de forma autónoma de las unidades de GD/DA provoca variaciones importantes en la calidad de onda en los equipos de su entorno, como por ejemplo, inyección de armónicos, creación de ﬂuctuaciones de tensión y ﬂicker, huecos y cortes de tensión, etc. Es necesario introducir sistemas de medida inteligentes, que tengan en cuenta el carácter y bidireccional de la energía, así como sistemas de electrónica de potencia que puedan mitigar estas perturbaciones y por lo tanto mejorar la calidad del suministro eléctrico.

-: Reconﬁguración continua de la red. Como consecuencia de una perturbación se producirán desconexiones respecto de la red general que deberán ser reincorporadas a la misma tan pronto como sea posible mediante una conﬁguración óptima de la red que tendrá en cuenta tanto la seguridad y calidad del suministro como la optimización en la utilización de la red y las condiciones de contratación de los usuarios.

Además, cuando se trata de redes con alta penetración de microgeneración, se asume que no hay un único propietario de los elementos de generación por lo que las decisiones sobre quien exporta energía a qué parte de la red en cada momento, hay que tomarlas de forma coordinada y consensuada en función de múltiples parámetros, y es en este punto en donde la presente invención permite interacción entre elementos diseñados que siguiendo una misma ﬁlosofía permiten simpliﬁcar la maniobrabilidad de este tipo de sistemas, ya que al integrar en un mismo dispositivo todo el control, la comunicación con el exterior se facilita y la gestión interna se optimiza según lo que en cada instante de tiempo convenga.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, aplicable a una instalación de microgeneración de energía eléctrica que cuenta básicamente con un microgenerador tal como paneles solares, molinos eólicos u otro conectado a un convertidor DC/DC que a su vez conecta con un inversor DC/AC; de manera que a través de un dispositivo de interconexión el inversor conecta con una red eléctrica principal; pudiendo conectar además con dicho dispositivo de interconexión una microrred formada por una pluralidad de instalaciones de microgeneración de energía análogas a la descrita.

Novedosamente, según la invención, el dispositivo de gestión de la misma es una plataforma hardware con determinada programación donde se integra en un único dispositivo el control de todos los elementos de la instalación de microgeneración de energía y un control sobre operaciones del dispositivo de interconexión, el cual está comandado por un gestor global de red; de manera que las consignas de generación de energía pueden establecerse desde dos sistemas de decisión distintos y coordinados: uno interno en función de los intereses del propietario de la instalación de microgeneración de energía y otro externo en función de las necesidades del resto de la red.

Según la realización preferente de la invención, ese control sobre operaciones del dispositivo de interconexión mediante el dispositivo de gestión cuenta con medios de bloqueo de órdenes del gestor global de red, en función de parámetros de la instalación de microgeneración tales como capacidad de generación, nivel de consumo aguas abajo del microgenerador, energía almacenada, calidad de suministro y seguridad eléctrica.

Además, según la realización preferente de la invención, la actuación coordinada de sus dos sistemas de decisión puede no limitarse a una señal de conexión/desconexión de la instalación de microgeneración de la red, incluyendo adicionalmente dicha actuación una regulación de parámetros tales como potencia de salida, corrección de factor de potencia, calidad de suministro y operación en isla en función de la estimación de generación y consumo.

En la realización preferente de la invención, el referido dispositivo de gestión presenta una estructura de bloques funcionales consistente en un módulo de medidas de sensores analógicos unido a un primer módulo procesador de señales digitales DSP y a un módulo de alarmas que además conecta con un segundo módulo procesador de señales digitales DSP unido a un módulo de entradas y salidas digitales y de señales para electrónica de potencia que también conecta con el módulo de alarma; conectando además éste segundo módulo procesador con un módulo interface con estructura jerárquica de gestión de red; estando interconectados los dos módulos procesadores DSP mediante un módulo de comunicación.

Los referidos módulos, a nivel de circuitería, se pueden estructurar en un bloque correspondiente al primer módulo procesador DSP, un bloque correspondiente al segundo módulo procesador DSP, un bloque correspondiente al referido módulo interface que conecta con un gestor de red coordinada externo al dispositivo de gestión, un bloque de circuitería de control, generación y almacenamiento de energía que conecta mediante señales de control y mando con la instalación de microgeneración de energía, y un bloque de circuitería de control del inversor y de conexiones a red y a microrred que mediante señales de control y mando conecta además de con la referida instalación con el dispositivo de interconexión.

En la realización preferente de la invención el referido módulo de inteface incluye un analizador integral de estado de la red que además de controlar parámetros de calidad de onda, también se encarga de estimar tanto la producción local como la demanda aguas abajo de la microproducción y la capacidad de almacenamiento de energía de la instalación; facilitando una elección autónoma del modo de operación que permite instantáneamente reconﬁgurar la topología de la instalación para cambiar su funcionalidad; empleándose un algoritmo de toma de decisión basado en lógica borrosa para priorizar los modos de operación; de manera que dicho algoritmo permite establecer un ranking en función del cual se establece el modo de operación y las transiciones entre los mismos en función de información interna y del resto de la red, según los parámetros proporcionados por dicho analizador integral de estado de la red, según el sistema de alarmas interno de la microproducción y según consignas externas.

En la realización preferente de la invención, el referido bloque de circuitería de control del inversor y de conexiones a red y a microrred, cuenta con algoritmos de control vectorial del inversor, DC/AC; de manera que con conexión a red se ejerce un control vectorial utilizando tres lazos de control y sin conexión a red se ejerce un control vectorial utilizando cuatro lazos de control.

Según la realización preferente de la invención, el dispositivo de gestión de la misma recibe dos tipos de datos correspondientes a:

-: Medidas de tensión e intensidad en varios puntos internos de la instalación de generación y del punto de conexión a la red, en base a los cuales se determina la estrategia de control interna; y

-: Datos de estado de la red principal, microrred y meteorológicos de la zona, que permiten o bien modiﬁcar consignas de la referida estrategia de control o bien supeditar la misma a una propuesta desde el exterior.

Con ello, se establecen automáticamente y en función de esos dos tipos de datos al menos uno de los siguientes siete tipos de operación: a) generador exportando a red toda la potencia generada con cargas aguas abajo desconectadas; b) generador trabajando en paralelo con la red principal alimentando en paralelo a los consumos aguas abajo; c) generador alimentando en isla a los consumos aguas abajo; d) generador cargando los sistemas de almacenamiento; e) almacenamiento exportando a la red la energía acumulada; f) almacenamiento alimentando en isla a los consumos aguas abajo, y g) generador desconectado.

Según la realización preferente de la invención, el dispositivo de generación de la misma emite tres tipos de datos correspondientes a: -señal de PWM para la electrónica de potencia; -señales de mando para conﬁgurar tanto la estructura interna de la instalación como la conexión a la red y a los consumos susceptibles de ser alimentados en isla; y -señales de estado internas para el gestor de la red.

Además, el referido dispositivo de gestión efectúa en esa realización preferente de la invención y en función de los datos recibidos operaciones de: -estimación de la capacidad de producción de energía a corto plazo; -estimación del consumo a corto plazo; -estimación del estado de carga de los acumuladores; -estimación del estado de la red externa; -análisis del estado de las alarmas; -toma de decisión sobre el tipo de operación óptimo de entre los siete descritos anteriormente; -control del conversor DC/DC o del regulador, según modo de operación; y -control del inversor DC/AC, según el modo de operación.

Con la estructura que se ha descrito, el dispositivo de la invención presenta la ventaja fundamental de que permite un control integral de la correspondiente instalación de microproducción de energía eléctrica respecto al funcionamiento propio y respecto a su integración con otras instalaciones análogas y con una red principal, permitiendo establecer una coordinación entre distintos agentes que intervienen en el sistema de distribución, tales como producción, consumo, protección y almacenamiento.

Además, el dispositivo de la invención presenta la ventaja de facilitar mejoras en el rendimiento de la instalación de microproducción de energía y reducción en los tiempos necesarios para cambiar sus modos de funcionamiento.

Otra ventaja del dispositivo de la invención consiste en que permite una relación entre la instalación de microgeneración de energía eléctrica y el resto de la red que no se reduce a una simple conexión-desconexión de la instalación, sino que posibilita la toma de decisiones localmente condicionadas por información externa, sin estar supeditada a la misma y permitiendo variar diversos parámetros en las transferencias de energía. Además, mediante las estrategias de control en conexión a red y en sistema aislado se facilita una ﬂexibilidad que no requiere cambios importantes en el dispositivo por basarse en cambios en las señales sensadas.

A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan unas ﬁguras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

Breve descripción de las ﬁguras

Figura 1.-Representa un diagrama de bloques funcionales del entorno de aplicación de un dispositivo de generación integral de microproducción de energía eléctrica realizado según la presente invención.

Figura 2. -Representa un diagrama de bloques funcionales del propio dispositivo de gestión referido en la anterior ﬁgura 1.

Figura 3.-Representa esquemáticamente al dispositivo y entorno de aplicación correspondiente de las anteriores ﬁguras, con un mayor detalle respecto a sus elementos físicos, circuítería y conexionado.

Descripción de un ejemplo de realización de la invención

Seguidamente se realiza una descripción de un ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración adoptada en las ﬁguras.

Así, el dispositivo de gestión 1 del presente ejemplo se aplica a una instalación de microgeneración de energía eléctrica 2 que cuenta básicamente con un microgenerador 6 un convertidor DC/DC 7 y un inversor DC/AC 8, tal y como puede apreciarse en la ﬁgura 1.

La instalación 2 conecta con un dispositivo de interconexión 3 basado en contactores, interruptores o una combinación de ambos. Este dispositivo de interconexión 3 conecta con una red eléctrica principal 5 y con una microrred 4 formada por una pluralidad de instalaciones de microgeneración de energía análogas a la descrita, según se aprecia también en la referida ﬁgura 1.

El microgenerador 6 consistirá normalmente en paneles solares, molinos eólicos o cualquier otro elemento de microgeneración de energía eléctrica.

Según se aprecia en la ﬁgura 1, el dispositivo de gestión 1 del presente ejemplo presenta conectividad con todos los elementos de la instalación 2, así como con la red 5, la microrred4yel dispositivo de interconexión 3. Ello permite integrar en un solo dispositivo el control de todos los elementos de la instalación 2 y un control sobre operaciones del dispositivo de interconexión 3 que se comanda mediante un gestor global de red. Así, las consignas de generación de energía se establecen interna y externamente de manera coordinada, en función de los intereses del propietario de la instalación 2 y de las necesidades de la red 5, y de manera que la actuación sobre el dispositivo de interconexión 3 no se limita a la conexión/desconexión de la instalación 2, sino que incluye la regulación de parámetros tales como potencia de salida, corrección de factor de potencia, calidad de suministro y otros.

En la ﬁgura 2 puede verse la estructura de bloques funcionales del dispositivo de gestión 1 del presente ejemplo, la cual se realiza mediante un módulo de medidas de sensores analógicos 9 que conecta con un primer módulo procesador de señales digitales DSP 10 y con un módulo de alarmas 13. Este módulo de alarmas 13 conecta a su vez con un segundo módulo procesador de señales digitales DSP 12 que se encuentra unido a un módulo de entradas y salidas digitales de señales para electrónica de potencia 11, estando conectado además este módulo 11 con el módulo de alarmas 13. Por otra parte el segundo módulo procesador 12 conecta con un módulo interface 14 con estructura jerárquica de gestión de red, mientras que los dos módulos procesadores DSP 10 y 12 se encuentran inteconectados a través de un módulo de comunicación 15.

Según puede apreciarse en la ﬁgura 3, los referidos módulos 9 a 15 del dispositivo de gestión 1 se pueden estructurar a nivel de circuitería en un bloque correspondiente al primer módulo procesador de DSP 10, un bloque correspondiente al segundo módulo procesador DSP 12, un bloque correspondiente al referido módulo interface 14 que se conecte con un gestor de red coordinada 18 externo al dispositivo de gestión 1, un bloque de circuitería de control, generación y almacenamiento de energía 17 que conecta mediante señales de control y mando con la instalación de microgeneración de energía 2, y un bloque de circuitería de control del inversor y de conexiones a red y a microrred 16 que mediante señales de control y mando conecta además de con la referida instalación 2 con el dispositivo de interconexión 3.

Además, en esta ﬁgura 3 se ve un mayor detalle de los elementos físicos que componen la instalación 2, así como la conectividad de los mismos con el dispositivo de gestión 1.

En el presente ejemplo, el módulo interface 14 incluye un analizador integral de estado de la red que controla parámetros de calidad de onda y se encarga de estimar la producción local y la demanda aguas abajo de la microproducción, así como la capacidad de almacenamiento de energía.

Por otra parte, en el presente ejemplo el bloque de circuitería de control del inversor y de conexiones a red y a microrred 16 de la ﬁgura 3 cuenta con algoritmos de control vectorial del inversor 8, de manera que con conexión a red se ejerce un control vectorial utilizando tres lazos de control y sin conexión a red se ejerce un control vectorial utilizando cuatro lazos de control.

El dispositivo de gestión 1 del presente ejemplo permite los siguientes tipos de operación: -Generador exportando a red toda la potencia generada con cargas aguas abajo desconectadas. -Generador trabajando en paralelo con la red principal alimentando en paralelo a los consumos aguas abajo. -Generador alimentando en isla a los consumos de aguas abajo. -Generador cargando los sistemas de almacenamiento. -Almacenamiento exportando a la red la energía acumulada. -Almacenamiento alimentando en isla a los consumos aguas abajo. -Generador desconectado.

Para ello, recibe dos tipos de datos:

-: Medidas de tensión e intensidad en varios puntos internos de la instalación de generación y del punto de conexión a la red, en base a los cuales se determina la estrategia de control interna.

-: Datos de estado de la red coordinada y meteorológicos de la zona, que permiten, o bien modiﬁcar consignas de la anterior estrategia de control o bien supeditar la misma a la propuesta desde el exterior.

En función de los datos recibidos, la programación implementada en el dispositivo de gestión 1 realiza las siguientes operaciones: -Estimación de la capacidad de producción de energía a corto plazo. -Estimación del consumo a corto plazo. -Estimación del estado de carga de los acumuladores. -Estimación del estado de la red externa. -Análisis del estado de las alarmas. -Toma de decisiones sobre el tipo de operación óptimo entre los siete descritos anteriormente. -Control del conversor DC/DC o del regulador, según modo de operación. -Control del inversor DC/AC, según el modo de operación.

Por otra parte, el dispositivo de gestión 1 del presente ejemplo emite tres tipos de datos: -Señales de PWM para la electrónica de potencia. -Señales de mando para conﬁgurar tanto la estructura interna de la instalación como la conexión a la red y

a los consumos susceptibles de ser alimentados en isla. -Señales de estado internas para el gestor de la red.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, aplicable a una instalación de microgeneración de energía eléctrica (2) que cuenta básicamente con un microgenerador (10) tal como paneles solares, molinos eólicos u otro conectado a un convertidor DC/DC (7) que a su vez conecta con un inversor DC/AC (8); de manera que a través de un dispositivo de interconexión (3) el inversor (8) conecta con una red eléctrica principal (5); pudiendo conectar además con dicho dispositivo de interconexión (3) una microrred (4) formada por una pluralidad de instalaciones de microgeneración de energía análogas a la descrita; caracterizado porque el dispositivo de gestión

(1) es una plataforma hardware con determinada programación donde se integra en un único dispositivo el control de todos los elementos de la instalación de microgeneración de energía (2) y un control sobre operaciones del dispositivo de interconexión (3), el cual está comandado por un gestor global de red; de manera que las consignas de generación de energía pueden establecerse desde dos sistemas de decisión distintos y coordinados: uno interno en función de los intereses del propietario de la instalación de microgeneración de energía (2) y otro externo en función de las necesidades del resto de la red.
2.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque ese control sobre operaciones del dispositivo de interconexión (3) mediante el dispositivo de gestión (1) cuenta con medios de bloqueo de órdenes del gestor global de red, en función de parámetros de la instalación de microgeneración (2) tales como capacidad de generación, nivel de consumo aguas abajo del microgenerador (6), energía almacenada, calidad de suministro y seguridad eléctrica.
3.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque la actuación coordinada de esos dos sistemas de decisión comprende a una señal de conexión/desconexión de la instalación de microgeneración (2) de la red (5), incluyendo adicionalmente dicha actuación una regulación de parámetros tales como potencia de salida, corrección de factor de potencia, calidad de suministro, y operación en isla en función de la estimación de generación y consumo.
4.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de gestión (1) presenta un estructura de bloques funcionales consistente en un módulo de medidas de sensores analógicos (9) unido a un primer módulo procesador de señales digitales DSP (10) ya un módulo de alarmas (13) que además conecta con un segundo módulo procesador de señales digitales DSP (12) unido a un módulo de entrada y salidas digitales y de señales para electrónica de potencia (11) que también conecta con el módulo de alarmas (13); conectando además este segundo módulo procesador (12) con un módulo interface (14) con estructura jerárquica de gestión de red; estando interconectados los dos módulos procesadores DSP (10, 12) mediante un módulo de comunicación (15).
5.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos módulos (9 a 15) del dispositivo de gestión (1) a nivel de circuitería tienen una arquitectura consistente en un bloque correspondiente al primer módulo procesador DSP (10), un bloque correspondiente al segundo módulo procesador DSP (12), un bloque correspondiente al referido módulo interface (14) que conecte con un gestor de red coordinada (18) externo al dispositivo de gestión (1), un bloque de circuitería de control, generación y almacenamiento de energía (17) que conecta mediante señales de control y mando con la instalación de microgeneración de energía (2), y un bloque de circuitería de control del inversor y de conexiones a red y a microrred (16) que mediante señales de control y mando conecta además de con la referida instalación (2) con el dispositivo de interconexión (3).
6.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque dicho módulo de interface (14) incluye un analizador integral de estado de la red que además de controlar parámetros de calidad de onda, también se encarga de estimar tanto la producción local como la demanda aguas abajo de la microproducción y la capacidad de almacenamiento de energía de la instalación (2); facilitando una elección autónoma del modo de operación que permite instantáneamente reconﬁgurar la topología de la instalación para cambiar su funcionalidad; empleándose un algoritmo de toma de decisión basado en lógica borrosa para priorizar los modos de operación; de manera que dicho algoritmo permite establecer un ranking en función del cual se establece el modo de operación en las transiciones entre los modos de operación, en función de información interna y del resto de la red, según los parámetros proporcionados por dicho analizador integral del estado de la red, según el sistema de alarmas interno de la microproducción y según consignas externas.
7.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho bloque de circuitería de control del inversor y de conexiones a red y a microrred (16) cuenta con algoritmos de control vectorial del inversor DC/AC (8), de manera que con conexión a red se ejerce un control vectorial utilizando tres lazos de control y sin conexión a red se ejerce un control vectorial utilizando cuatro lazos de control.
8.

Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de gestión (1) recibe dos tipos de datos correspondientes

a:

-

medidas de tensión e intensidad en varios puntos internos de la instalación de generación (2) y del punto de conexión a la red, en base a los cuales se determina la estrategia de control interna; y

-

datos de estado de la red principal (5), microrred (4) y metereológicos de la zona, que permiten o bien modiﬁcar consignas de la referida estrategia de control o bien supeditar la misma a una propuesta desde el exterior;

estableciéndose automáticamente en función de estos datos al manos uno de los siguientes siete tipos de operación: a) generador exportando a red toda la potencia generada con cargas aguas abajo desconectadas; b) generador trabajando en paralelo con la red principal alimentando en paralelo a los consumos aguas abajo; c) generador alimentando en isla a los consumos aguas abajo; d) generador cargando los sistemas de almacenamiento; e) almacenamiento exportando a la red la energía acumulada; f) almacenamiento alimentando en isla a los consumos aguas abajo, y g) generador desconectado.
9. Dispositivo de gestión integral de microproducción de energía eléctrica, según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de gestión (1) emite tres tipos de datos correspondientes a: -señales de PWM para la electrónica de potencia, -señales de mando para conﬁgurar tanto la estructura interna de la instalación como la conexión a la red y a los consumos susceptibles de ser alimentados en isla, y -señales de estado internas para el gestor de la red; realizando además el aludido dispositivo de gestión (1), en función de los datos recibidos, operaciones de: -estimación de la capacidad de producción de energía a corto plazo, -estimación del consumo a corto plazo, -estimación del estado de carga de acumuladores, -estimación del estado de la red externa, -análisis del estado de las alarmas, -toma de decisión sobre el tipo de operación óptimo de entre los siete (a-g) descritos,

-control del conversor DC/DC (7) ó del regulador, según modo de operación, -control del inversor DC/AC (8), según el modo de operación.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 200900823

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 26.03.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

WO 2008138016 A1 (AMERICAN POWER CONV CORP et al.) 13.11.2008, 1-9

párrafos [0035-0037],[0050-0062]; figuras 1-9B.

A

US 2007246943 A1 (CHANG LIUCHEN et al.) 25.10.2007, párrafos [0060-0065]; figuras. 1-5,8-9

A

EP 0495590 A2 (HITACHI LTD) 22.07.1992, resumen; figuras. 6

A

WO 9718385 A2 (SIEMENS AG et al.) 22.05.1997, resumen; figuras. 6

A

EP 2040371 A1 (MITSUBISHI ELECTRIC CORP) 25.03.2009, todo el documento. 7

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 30.03.2011

Examinador J. Calvo Herrando Página 1/5

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200900823

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD H02J3/04 (2006.01)

H02J3/38 (2006.01) H02J9/06 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

H02J

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI

Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900823

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 30.03.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900823

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

WO 2008138016 A1 (AMERICAN POWER CONV CORP et al.) 13.11.2008

D02

US 2007246943 A1 (CHANG LIUCHEN et al.) 25.10.2007

D03

EP 0495590 A2 (HITACHI LTD) 22.07.1992

D04

WO 9718385 A2 (SIEMENS AG et al.) 22.05.1997

D05

EP 2040371 A1 (MITSUBISHI ELECTRIC CORP) 25.03.2009

El objeto principal de la invención es un dispositivo de gestión integral de energía eléctrica para una instalación de microgeneración (paneles solares, molinos eólicos, etc) que cuenta con un conversor DC/DC y un inversor DC/AC que puede conectarse a la red eléctrica principal y a otras estaciones de micro-generación mediante un dispositivo de interconexión. El dispositivo de gestión integral de energía eléctrica es una plataforma hardware con su correspondiente programación que controla el dispositivo de interconexión y los elementos de la instalación de micro-generación. Además, el dispositivo de gestión integral de energía eléctrica acepta consignas de generación desde la propia instalación de micro-generación (local)

o de manera externa según las necesidades de la red (remoto).

Se considera como el documento del estado de la técnica más próximo al objeto reivindicado el documento D01, el cual afecta a la actividad inventiva de todas las reivindicaciones, tal y como se explica a continuación:
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

Reivindicación independiente R1

El documento D01 (párrafos [0035-0037, 0050-0060]; figuras 1-3, 5, 6, 8, 9A y 9B) describe un sistema de gestión para un fuente alternativa de energía eléctrica (paneles solares) que comprende un conversor DC/DC, un inversor DC/AC y varias salidas para conectarse tanto a la red eléctrica principal como a varias cargas. El sistema programable descrito por el documento D01 también consiste en una plataforma hardware que acepta consignas de generación tanto en local como en remoto.

La diferencia entre el documento D01 y el objeto de la reivindicación R1 de la solicitud es la posibilidad de conectar dicho sistema a una micro-red formada por una pluralidad de instalaciones de micro-generación. El efecto técnico de esta diferencia es coordinar la gestión de energía eléctrica con otra micro-red de instalaciones de micro-generación. Por tanto, el problema técnico que subyace de esta diferencia sería conectar el sistema de gestión de energía eléctrica descrito por el documento D01 a una micro-red de micro-generación para realizar una gestión de la potencia producida de manera coordinada.

Sin embargo, este problema y su correspondiente solución se considera obvia para un experto en la materia ya que la micro-red de instalaciones de micro-generación se podría conectar al sistema de gestión como si se tratase de una fuente de AC alternativa, tal y como se muestra en el documento D01 (párrafo [0060], figuras 9A y 9B), realizando el control de dicha interconexión de acuerdo con las necesidades de la red .

A la vista de lo expuesto anteriormente, la invención definida en la reivindicación R1 no difiere de la técnica conocida descrita en el documento D01 en ninguna forma esencial. Por lo tanto, la invención según la reivindicación R1 se considera obvia para un experto en la materia y no se considera que implique actividad inventiva (Art. 8.1 LP).

Reivindicación dependientes R2-R9

Según la reivindicación R2, el control sobre las operaciones del dispositivo de interconexión cuenta con medios de bloqueo de órdenes dependiendo de los parámetros de la instalación de micro-generación. Sin embargo, estas características han sido divulgadas anteriormente por el documento D01 (párrafos [0053-0058]) para el mismo fin, ya que el controlador permite asignar permisos y prioridades en las cargas mediante programación obteniendo el mismo resultado. Consecuentemente, el objeto de la reivindicación R2 carece de actividad inventiva.

Por otro lado, la reivindicación R3 describe la actuación y/o regulación sobre varias variables del sistema en función de la estimación de generación y consumo del sistema. El documento D01 (párrafos [0054, 0055, 0057]) realiza la distribución de la energía en base a la cantidad de energía disponible y la cantidad de energía consumida, teniendo en cuenta parámetros como la hora del día, disponibilidad de potencia, horas punta, cargas retardables y no-retardables. Por tanto, se considera dentro del alcance de la práctica habitual seguida por el experto en la materia realizar la distribución de energía eléctrica según la potencia generada/consumida considerando otras variables del sistema que puedan afectar a las necesidades de la red.

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900823

La estructura del dispositivo de gestión descrita por la reivindicación R4 no indica nada que no sea conocimiento común en el campo de los dispositivos de control. Como divulga el documento D02 (párrafos [0060-0065]), los sistemas de gestión de energía eléctrica basados en DSP son conocidos en el estado de la técnica. Por otro lado, los sensores analógicos; un módulo de E/S; un módulo de alarmas; un módulo de interface y un módulo de comunicación incluidos en la estructura del dispositivo suponen sólo un modo de realización que no difieren de ninguna manera esencial de la estructura del sistema de gestión divulgado por el documento D01 (párrafos [0035-0037, 0050-0060]; figuras 1-3, 5, 6, 8, 9A y 9B). Por lo tanto, la invención como se reivindica en la reivindicación R4 no se considera que implique actividad inventiva.

De igual manera, la reivindicación R5 divulga un modo de realización del dispositivo de gestión que no difiere de ninguna manera esencial del estado de la técnica conocido. El documento D02 (párrafos [0060-0065]) divulga anteriormente un sistema de gestión de energía eléctrica basados en DSP; la conexión externa con un gestor de red también es conocida del documento D01 (párrafos [0057,0058], figura 8); el sistema de control, generación y almacenamiento de energía también ha sido previamente descrito en el documento D01 (párrafos [0050-0056]); y finalmente, proporcionar las señales de control al inversor y a los elementos de conexión para gestionar la energía eléctrica es conocido a la luz de los documentos D01 (párrafos [0060-0062]) y D02 (párrafos [0060-0065]). En consecuencia, la reivindicación R5 carece de actividad inventiva.

La reivindicación R6 describe un dispositivo de gestión de energía eléctrica con un analizador integral de estado que se encarga de controlar parámetros de calidad de onda, estimar la producción local, la demanda aguas abajo, la capacidad de almacenamiento y que además permite reconfigurar el sistema y establecer un modo de operación del sistema mediante lógica borrosa gracias a la información interna y del resto de la red. La utilización de lógica fuzzy en sistemas de control de potencia generada es conocida en el estado de la técnica y no difiere de la técnica conocida descrita en los documentos D03 (resumen y figuras) y D04 (resumen y figuras) en ninguna forma esencial, ya que proporcionar los datos para la toma de decisión sobre el modo de operación mediante una analizador integral es simplemente una de varias posibilidades evidentes que un experto en la materia seleccionaría según las circunstancias para resolver el problema planteado. Por lo tanto, la invención según la reivindicación R6 se considera obvia para un experto en la materia.

Por otro lado, los algoritmos de control vectorial son conocidos dentro de estado de la técnica como se muestra en el documento D05 (todo el documento). El objeto de la reivindicación R7 comprende sólo modos de realización y no se puede considerar que implique actividad inventiva.

Todas las características descritas en la reivindicación R8 son medidas consideradas obvias para un experto en la materia, ya que no se considera que haga falta ningún esfuerzo inventivo para desarrollar un dispositivo capaz de recibir dos tipos de datos (medidas y datos de estado de la red). Los siete tipos de operaciones descritos por la reivindicación R8 no se consideran características técnicas del dispositivo, sino el resultado que se pretende alcanzar.

Del mismo modo, las características descritas en la reivindicación R9 son medidas consideradas obvias para un experto en la materia, ya que no se considera que haga falta ningún esfuerzo inventivo para desarrollar un dispositivo capaz de emitir tres tipos de datos (PWM, señales de mando, señales de estado interno). Las operaciones realizadas por el dispositivo de gestión según la reivindicación R9 no se consideran características técnicas del dispositivo, sino el resultado que se pretende alcanzar.

A la vista de lo expuesto anteriormente, las reivindicaciones R2-R9 no se considera que impliquen actividad inventiva (Art 8.1 LP).

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