Actualmente, el Sistema Eléctrico Español tiene un total de 28GW de capacidad eólica y 14,7GW de capacidad fotovoltaica. Para 2030, el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030 (PNIEC) prevé 120 GW de potencia renovable instalada en España, de los cuales 50 GW serán de energía eólica y 38 GW de energía solar fotovoltaica, para así alcanzar el objetivo del 74% renovable producción de electricidad del 44% actual.

Algunas de las acciones para permitir el aumento de la producción renovable incluyen el desarrollo de 3,6 GW adicionales de bombeo y 2,5 GW de otro almacenamiento (principalmente sistemas de almacenamiento de energía de batería – BESS). Sin embargo, estos desarrollos podrían no ser suficientes para garantizar la operación segura del sistema en un sistema 100% renovable, como se prevé en el PNIEC para 2050.

Se han identificado varias tecnologías habilitadoras para lograr una operación robusta con una gran penetración de energía renovable y baja inercia:

• Control avanzado de formación de red de almacenamiento, generación y transmisión con interfaz de convertidor de potencia (HVDC),
• Protección de sistemas dominados por electrónica de potencia,
• Gestión de la flexibilidad de la demanda y
• Rápido restablecimiento del servicio a partir de generación basada en renovables.

Claramente, estas tecnologías están dirigidas a resolver los desafíos identificados por el PNIEC.

Por lo tanto, la hipótesis inicial de esta propuesta es que las estrategias avanzadas de control y protección para el almacenamiento, la generación y la transmisión (HVDC) con tecnología grid-forming, incluido el control de grandes cargas despachables y la restauración rápida del servicio a partir de la generación basada en energías renovables, son tecnologías habilitadoras clave para los objetivos españoles y europeos de un sistema energético 100% renovable en 2050.

Por lo tanto, el objetivo principal del proyecto es contribuir a reducir el riesgo del uso de las tecnologías habilitadoras consideradas para el control y operación de sistemas eléctricos a gran escala con energía 100% renovable. Los objetivos específicos del proyecto son:

1. Despliegue de la capacidad grid-forming para centrales eléctricas renovables existentes en sistemas eléctricos a gran escala.
2. Control combinado grid-forming de plantas de energía renovable y enlaces HVDC.
3. Diseño de algoritmos de control robustos para sistemas eléctricos 100% renovables resilientes.
4. Algoritmos de protección inteligente para sistemas basados 100% en electrónica de potencia.
5. Desarrollo de herramientas de diagnóstico distribuidas inteligentes y adaptativas basadas en modelos para la detección, identificación y localización de faltas.
6. Análisis de especificaciones funcionales para centrales eléctricas grid-forming.

Los objetivos 1, 2 y 6 se llevarán a cabo dentro del subproyecto 1 “Centrales Eléctricas Formadoras de Redes Híbridas y Hubs Energéticos”, liderado por la Universitat Politécnica de Valencia.

Los objetivos 3, 4 y 5 se llevarán a cabo dentro del subproyecto 2 “Control y protección descentralizados para futuros sistemas eléctricos basados en convertidores resilientes”, liderado por la Universitat Jaume I de Castelló.

El subproyecto 1, Plantas Híbridas “grid-forming” y “Energy-Hubs”, tiene como objetivo abordar algunos de los desafíos planteados para el despliegue y la operación robusta de grandes sistemas eléctricos 100 % renovables.

Este subproyecto estudiará algunos de los problemas identificados, a saber:

• Control avanzado de formación de red de almacenamiento, generación y transmisión con interfaz de convertidor de potencia (HVDC),
• Gestión de la flexibilidad de la demanda y
• Restablecimiento rápido del servicio a partir de generación renovables.

Los objetivos específicos del proyecto serán los siguientes:

• Despliegue de la capacidad grid-forming para centrales eléctricas renovables existentes en sistemas eléctricos a gran escala.
• Control combinado grid-forming de plantas de energía renovable y enlaces HVDC.
• Análisis de especificaciones funcionales para centrales eléctricas grid-forming.

El primer objetivo conducirá a un control robusto grid-forming de plantas de energía eólica tipo 3, plantas híbridas y una mayor penetración de grandes hidrolizadores en sistemas de energía 100% renovable.

El segundo objetivo optimizará la protección y el funcionamiento general de los sistemas de energía renovable conectados a redes HVDC.

El objetivo final ayudará a todos los actores del mercado a definir y validar objetivos funcionales adecuados para los convertidores gridforming (tanto para funcionamiento normal como en reposición de servicio). Este aspecto es importante para contribuir al rápido despliegue de la funcionalidad grid-forming.

Todas las funcionalidades se validarán frente a escenarios muy realistas, con el fin de aumentar el nivel de confianza en las tecnologías propuestas. Los escenarios estudiados incluirán un sistema de Baleares 100% renovable.