HAIKOU, China, 21 de enero de 2020 /PRNewswire/ — Hace tres años, la Compañía Huaneng y Huawei digitalizaron conjuntamente la Central Eléctrica Dongfang. Dado que se trata del primer proyecto de energía fotovoltaica (PV) que se ha digitalizado, vale la pena revisar este hecho para ver de qué modo la nueva tecnología ha mejorado su rendimiento.

Central Eléctrica Huaneng Dongfang: Inteligente por tres años; todavía opera con solidez (PRNewsfoto/Huawei)

Producción de energía 20% mayor

El proyecto se inició el 30 de junio de 2016 para generación de energía ligada a las redes. Se adoptaron módulos PF monocristalinos de 280 Wp, tal como lo estipula el Programa de Principal de Operación PV, y la Solución Solar Inteligente (Smart PV Solution) de Huawei. Este proyecto dio inicio al fenómeno de digitalización y uso de inteligencia en las plantas fotovoltaicas. Desde que la central eléctrica Hainan Clean Energy de Huaneng fuera enriquecida con capacidades inteligentes, la producción de energía y los indicadores de O&M han alcanzado niveles record en la historia.

En 2017, cuando se había programado alcanzar la cantidad de 1319 horas de utilización, en la realidad se llegó a la asombrosa cifra de 1483 horas de utilización, la cual supera el valor programado en un 12,43%. En ese mismo año, la energía en la red llegó a 19,14 millones de kWh, o sea, 19,77% superior a la generación planeada (15,98 millones de kWh), con una relación de rendimiento (PR) promedio de 84,58% en el año.

En 2018, la energía en la red llegó a 19,05 millones de kWh, con 1476,7 horas de utilización, y una PR de 84,43%.

En 2019, la energía en la red aumentó a casi 20,56 millones de kWh, y las horas de utilización alcanzaron las 1594,07, con una PR de 85,3%, cifra sin igual en la industria.

La Central Eléctrica Dongfang de Huaneng Hainan Power Inc. fue reconocida como una planta de energía PV de nivel 5A dos años seguidos, en 2017 y 2018, en base a evaluaciones nacionales e indicadores estadísticos clave. La relación de rendimiento (PR) promedio anual de la planta ha superado el 84,43%, y su tasa de falla se ha mantenido cerca de cero en el transcurso de tres años. Además, la producción de energía anual ha superado el valor planeado en aproximadamente 20%.

En 2019 se registraron novedades clave. La irradiación solar anual de la central eléctrica Dongfang de Huaneng se encuentra entre 502 x 104 kJ/m2 y 586 x 104 kJ/m2, y sin embargo, ha logrado generar 20,56 millones de kWh de potencia en un solo año, con 1594 horas de utilización, un rendimiento récord.

Siete tecnologías detrás de una enorme producción de energía

Y entonces, ¿por qué sigue subiendo la energía producida en la Central Eléctrica Huaneng Dongfang? La respuesta se encuentra en siete tecnologías importantes.

1.  Múltiples MPPT (Seguidores de Punto de Máxima Potencia) para asegurar una alta producción de energía

El desfasaje de los módulos PV generalmente ocurre por la atenuación de los módulos, la dirección, y las sombras de la mañana y el atardecer. En Hainan, los módulos PV pueden desfasarse debido a las sombras causadas por las nubes y los excrementos de las aves, así como las manchas de agua sobre los módulos PV luego de una lluvia intensa. Todos estos factores perjudican considerablemente la producción de energía.

Para abordar el problema, el proyecto utiliza los inversores de cadena fotovoltaica inteligentes de Huawei. Esta solución consiste en conectar dos cadenas a un solo circuito de MPPT y configurar cada mega watt a 80 MPPT. En comparación con los inversores centrales, la tecnología de Huawei minimiza el desfasaje de cadenas fotovoltaicas con lo cual mejora drásticamente la eficiencia del sistema.

2.  Amplio rango de tensiones operativas para extender el tiempo de generación de energía

El hecho de que los MPPT de las cadenas fotovoltaicas aseguran un amplio rango de tensión operativa posibilita un más prolongado tiempo de operación de los inversores solares, con lo cual se extiende el tiempo de generación de energía y mejora aun más la eficiencia general de la central eléctrica.

Los inversores de cadena inteligentes de Huawei utilizan una topología bipolar, que permite que la tensión de salida de cada módulo PV pase a través del circuito de refuerzo de la tensión de CC. Cuando la tensión de entrada de la CC es baja, se puede reforzar la tensión para satisfacer los requerimientos del bus capacitor. Por lo tanto, la tensión operativa de los MPPT puede alcanzar un rango entre 200 V y 1000 V. En cambio, el inversor central usa una topología monopolar y la tensión operativa de los MPPT varía solo entre 520 V y 1000 V. En consecuencia, los inversores de cadena fotovoltaica inteligentes de Huawei pueden funcionar durante más tiempo y generar más energía.

Central Eléctrica Huaneng Dongfang: Inteligente por tres años; todavía opera con solidez (PRNewsfoto/Huawei)

3.  Sin Fusibles + Sin Componentes Vulnerables =  Libres de O&M

La simplicidad es un principio importante en el diseño fotovoltaico inteligente. Un diseño simple de las conexiones ofrece menos puntos de falla y menor probabilidad de falla en todo el sistema. La Central Eléctrica Dongfang de Huaneng ha estado funcionando durante tres años y medio y ha mantenido una tasa de fallas cercana a cero, aún en entornos de alta temperatura, caracterizados también por la presencia de niebla salina. Pruebas en planta realizadas por TÜV han verificado que la disponibilidad de los inversores de cadena inteligentes Huawei llega a 99,996%.

Se sabe que antes de ser lanzados al mercado, los inversores de cadena fotovoltaica Huawei atravesaron más de 1400 pruebas realizadas por el Centro de Pruebas y Cumplimiento Global (GCTC) para ensayar escenarios que mostraban desde niebla salina y barros corrosivos, a impactos de rayos y entornos de altura, con temperaturas entre –60°C y +100°C, para asegurar un funcionamiento estable en una amplia gama de ambientes desfavorables. El diseño simple asegura que la planta PV continúe siendo confiable en el largo plazo.

4.  Tecnologías anti-PID previenen pérdidas y garantizan seguridad

La Central Eléctrica Dongfang de Huaneng está ubicada a solo 220 m de la costa. Por lo tanto, los módulos PV han funcionado en forma continua en entornos de alta temperatura y alta humedad, donde es más frecuente la degradación por potencial inducido (PID).

Para resolver este desafío se colocan módulos anti-PID en cajas de comunicaciones. Estos ajustan automáticamente la tensión de salida en base a la tensión del inversor solar e inyectan tensión entre el cable de fases y el cable de tierra desde el punto neutro virtual de CA para equilibrar la tensión entre PV y la tierra, con lo que evitan que sean afectados por la PID.

Más importante, la más nueva tecnología de supresión de PID de Huawei usa una tecnología propia para construir un punto neutro virtual a través de los circuitos del inversor solar. En comparación con las soluciones tradicionales, que utilizan resistores e inductores para construir el punto neutro, la tecnología de supresión de PID de Huawei representa un importante avance, ya que reduce las pérdidas por compensación y hace este proceso más seguro. El resultado es una producción de energía más de 2% mayor, y la posibilidad de soporte para arreglos más grandes, de más de 5 MW.

5.  Menores costos gracias al reemplazo de RS485 y fibras ópticas por PLC y 4G inalámbrica.

Para la transmisión de comunicaciones, la Central Eléctrica Huaneng Dongfang utiliza controladores de lógica programable (PLC) en lugar de RS485, y así reduce la inversión necesaria para la construcción y el despliegue de cables de comunicación. Además, la red privada 4G ha reemplazado a la fibra óptica.

Al aplicar esta tecnología, se puede completar el despliegue y la puesta en servicio dentro de las dos semanas, al no tener que cavar zanjas ni enterrar cables de fibra óptica. Una sola planta PV puede cubrir un máximo de 10 km2 de superficie, lo que permite un despliegue rápido y posibilita la O&M móvil.  Aunque la central eléctrica está ubicada en un área remota con señal débil de la red pública, la señal de la red privada inalámbrica es robusta y asegura comunicaciones confiables en la planta. El personal de O&M tiene la posibilidad de utilizar terminales inalámbricas para realizar video llamadas a la sala de control central.

Central Eléctrica Huaneng Dongfang: Inteligente por tres años; todavía opera con solidez (PRNewsfoto/Huawei)

6.  Análisis discreto para identificar tasas de fallas

El análisis discreto de tasas es una herramienta poderosa para mejorar la eficiencia en O&M. En este proyecto, el análisis discreto se utiliza para detectar con exactitud las cadenas fotovoltaicas en falla, lo que facilita la inspección in situ del personal de O&M. Con el análisis, el personal tiene la posibilidad de reparar a tiempo las cadenas PV de baja eficiencia, asegurando que cada cadena fotovoltaica en la planta se mantenga libre de defectos por largos períodos.

Hasta ahora, proyectos por más de 20 GW han adoptado esta tecnología. La aplicación de análisis discreto para resolver fallas en el sitio ha ayudado a asegurar el funcionamiento estable de la planta PV.

7.  Diagnóstico inteligente por curva I-V para determinar las causas de las fallas mediante control remoto

El diagnóstico inteligente por curva I-V ha probado ser extremadamente eficaz cuando se implementó la Central Eléctrica Huaneng Dongfang. En solo 4 minutos se puede completar el barrido en busca de fallas de cadenas fotovoltaicas en una planta PV de 12,9 MW con 1920 cadenas PV, tales como puntos calientes, grietas y cortocircuitos de diodos, lo cual permite la resolución de problemas en el sitio con precisión. La detección puede realizarse por vía electrónica y se genera un informe en forma automática cuando se detectan las fallas. La O&M que antes requería meses, ahora se puede completar en apenas minutos.

Central Eléctrica Huaneng Dongfang: Inteligente por tres años; todavía opera con solidez (PRNewsfoto/Huawei)

En 2019, el diagnóstico inteligente por curva I-V fue mejorado a su versión 3.0, y todas las cadenas PV de una planta fotovoltaica de 100 MW ahora pueden ser detectadas dentro de los 15 minutos. Además, se integraron las tecnologías de inteligencia artificial y aprendizaje de máquinas para incorporar la experiencia de diagnóstico inteligente por curva I-V y optimizar los modelos de fallas. Hasta este momento, el diagnóstico inteligente por curva I-V de Huawei ha sido aplicado en instalaciones que suman más de 5 GW, y ha obtenido gran reconocimiento por su desempeño. Huawei es también el único proveedor certificado TÜV para proveer exactitud de diagnósticos con un alto grado de precisión.

Luego de concluido este proyecto, Huaneng continuó trabajando con Huawei en proyectos PV inteligentes en una escala total de más de 1 GW, y ha desarrollado más del 80% de los proyectos en el Sistema de Gestión FusionSolar. El 8 de agosto de 2019, Huaneng Group y Huawei firmaron un acuerdo de cooperación para establecer una asociación a largo plazo a fin de promover una mayor integración de las tecnologías de inteligencia artificial en las plantas de energía fotovoltaica y facilitar un mayor avance tecnológico, estableciendo los estándares de referencia para la construcción de plantas PV en la era de la paridad de redes.

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FUENTE Huawei