Mejoras en la eficiencia energética de las mini-hidroeléctricas aisladas mediante la regulación combinada flujo-carga lastre/ Improvements of the energy efficiency in isolated micro-hydropower by means of the combined flow-dump load regulation

Resumen

Esta investigación propone un esquema de regulación de frecuencia combinando el control de una carga resistiva secundaria mínima y el flujo de turbinas Pelton en régimen autónomo. Se identifican los antecedentes de regulación de frecuencia por carga y por flujo, así como su posible combinación para mejorar la eficiencia energética de centrales hidroeléctricas autónomas. Se caracteriza el tema en el contexto cubano y se evalúa la combinación de ambos métodos, mediante un estudio de caso. Fueron procesados los resultados de simulación del método empleando Matlab®/Simulink, a partir de modelos obtenidos en investigaciones previas; contra otros reportados en la literatura. Los resultados de simulación del esquema propuesto mostraron la posibilidad de elevar la eficiencia energética de las mini-hidroeléctricas autónomas. El esquema propuesto fue validado mediante simulación, cumpliendo con la norma cubana NC62-04, reduciendo la carga lastre resistiva a un 6% del valor de potencia nominal del generador.

The existing combined regulation methods do not lead to efficient management of water in isolated hydraulic turbines; these do not prioritize the minimization of the value of the resistive dump load. In this paper, a frequency regulation scheme was proposed that combines a minimum dump resistive load and the flow of the Pelton turbines that operate autonomously. At the begining on this paper was identified the state of the art of autonomous isolated hydro. Also was charactererized in cuban contect and the posibilities of dump load and flow cntrolls methods. Finally was evauated the combination of this two methods due to a generalized cuban study case. The simulation results of the method in Matlab®/Simulink was processed through a case study, from models obtained in previous investigations, contrasted with benchmark reported in the literature. With this scheme it was possible to increase the energy efficiency of autonomous mini-hydroelectric plants. Through simulation the proposed scheme was validated in a way that complies with Cuban standard NC62-04, with a reduction of the resistive dump load at 6% of the generator nominal power value.