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El CGBT a mediodía, cuando la FV cubre el 100 % con grid-following

Departamento técnico de Kuantica Hybrid Solar Technologies · 9 min de lectura
El CGBT a mediodía, cuando la FV cubre el 100 % con grid-following

La frase que se oye en la sala

«Tranquilo, a estas horas no le pedimos nada a la compañía. Lo cubre el tejado.»

Esa frase describe solo los kilovatios. Y es exactamente cuando un inversor grid-following deja el CGBT en un régimen más frágil, no más seguro: en activa, en reactiva y en frecuencia.

Si hoy hay un jefe de planta al lado del cuadro, esto es lo que le diría.

1. El cuadro no ve kilovatios. Ve amperios y ángulos

En el CGBT se juntan la acometida, las cargas, el inversor de la FV y, a veces, los condensadores. La red pone la tensión. El inversor grid-following no la pone: inyecta corriente a compás de lo que mide.

Cuando la FV iguala el consumo, la activa que cruza el transformador se va casi a cero. La reactiva de los motores y del propio transformador no se ha enterado. Sigue saliendo de la calle. El contador de activa parece de domingo. El de reactiva, de lunes.

Gráfica de un día: la potencia activa que pide la acometida se hunde a mediodía y hasta cambia de signo, mientras la reactiva se mantiene plana
La curva roja a mediodía se aplasta. La verde de puntos, no. «Cubrimos el 100 %» habla solo de la raya dorada.

2. El cos φ se cae y el amperímetro no

Si la activa vale casi cero y la reactiva sigue ahí, el factor de potencia de acometida se va al suelo. No es que la planta haya empeorado. Es que hemos quitado el numerador y hemos dejado el denominador.

Curva del factor de potencia en acometida a lo largo del día: cae casi a cero a media mañana y a media tarde, cuando la fotovoltaica iguala al consumo
La compañía factura reactiva. El térmico del general ve corriente. Esa corriente es casi toda de Q.

Un grid-forming no espera a que la calle ponga esa Q. Impone tensión y puede absorber o inyectar reactiva a propósito. El cos φ de acometida no se cae porque alguien lo está sujetando en el propio cuadro. Cómo se hace sin recortar producción está en generar reactiva sin recortar la activa.

3. Las pletinas siguen trabajando

Aunque por la calle no salga activa, dentro del CGBT hay un ir y venir. El inversor empuja corriente hacia las barras. Las cargas la recogen. La acometida pone la de reactiva.

Barras de corriente: acometida con 8 A de activa y 42 A de reactiva, frente a 118 A de salida fotovoltaica y 125 A de cargas
Ejemplo de orden de magnitud, no una medida de su planta: la acometida casi sin P y con decenas de amperios de Q, mientras la FV y las cargas pasan de cien. Quien abra el cuadro «porque hoy no hay consumo» se encuentra el cobre caliente igual.

4. La tensión: el tejado también puede hacer daño

El GFL no sujeta la tensión. La usa. Si el recurso solar se pasa un poco, sobra activa. En un transformador justo o un cable largo, las barras suben.

Tres curvas de tensión en barras frente al excedente exportado: con una conexión fuerte apenas sube, con una línea larga sube poco y con una red floja cruza el umbral de desconexión por sobretensión hacia los 150 kW
Con la misma potencia exportada, una acometida fuerte apenas mueve las barras y una floja cruza el umbral: el inversor se desconecta solo, y no por culpa de la compañía.

A 1,10 o 1,15 Un el GFL se desconecta porque la norma se lo manda. Justo cuando la planta estaba «cubierta al 100 %». De golpe el tejado desaparece. Las cargas piden otra vez P y Q al transformador. En red floja, eso es un hundimiento. Lo ha hecho el propio inversor al irse.

Con grid-forming la tensión es una consigna local. El excedente se gestiona sin entregar la onda a un umbral de disparo. Por qué una red con mucha fotovoltaica acaba así está contado en mucha fotovoltaica y baterías GFL.

5. Armónicos. Y a mediodía, más

El THD del GFL es bonito a plena potencia. A media potencia —nube, recorte, o justo cuando PFV ≈ consumo— el inversor se vuelve más sucio. Las cargas no lineales ya estaban. El GFL no las limpia.

Eso no es un apagón. Es una onda sucia. El variador pone «mains fault». El jefe ve un microcorte. El analizador ve una quinta gorda.

6. La batería de condensadores: resonancia

Está pensada para compensar motores. A mediodía los motores bajan y el tejado empuja. El condensador no se ha enterado: sigue conectado.

En el CGBT, su capacitancia y la reactancia del transformador forman un circuito resonante. Un armónico pequeño del GFL —sobre todo a media potencia— se amplifica en barras. El variador no ve «quinta armónica». Ve fallo de red y se para.

Esquema del cuadro con la red, la fotovoltaica, los motores y la batería de condensadores, junto a una curva de impedancia que se dispara en la quinta armónica
A mediodía los motores bajan, el tejado empuja y la batería de condensadores sigue puesta. Su capacitancia y la reactancia del transformador forman un resonante que agranda la quinta.

El grid-forming no delega la Q en un escalón de condensadores. La regula en continuo. El nudo deja de ser una caja de resonancia. Es una de las razones de compensar sin batería de condensadores.

7. Cuando P y Q cruzan cero a la vez

El relé de anti-isla del GFL no ve la red como nosotros. Mira si por acometida hay desequilibrio de activa, de reactiva, de tensión o de frecuencia. Esas cuatro señales son su prueba de que la calle sigue ahí.

Cuando el tejado iguala el consumo, P en acometida vale casi cero. Si además los condensadores compensan justo la Q de las cargas, Q en acometida también vale casi cero. Al relé se le apagan las señales. No distingue «red presente y equilibrada» de «red ausente».

Diagrama: con la activa y la reactiva de acometida casi a cero, al relé de anti-isla se le apagan las cuatro señales y puede acabar en isla no intencionada o en disparo en falso
Las cuatro señales con las que el relé comprueba que la calle sigue ahí se apagan a la vez. De ahí salen las dos averias: isla no intencionada, o disparo sin que la red se haya ido.

Puede seguir alimentando el cuadro en isla no intencionada, sin quien sujete de verdad tensión y frecuencia, hasta que una de las dos se desmande. O puede disparar sin que la red se haya caído. En ambos casos el CGBT queda sin referencia propia.

El grid-forming no necesita ese truco para saber quién es. Ya está formando la onda. Si la red se va, continúa. Si la red sigue, permanece en paralelo sin perder la referencia.

8. El microcorte: el GFL no lo tapa. A veces lo fabrica

Si hay un hueco, un parpadeo o un anti-isla que se asusta, el GFL deja de inyectar. El relé de acoplo abre. La FV se va.

Oscilograma: la tensión del cuadro cae durante unos 50 ms y la inyección fotovoltaica pasa a cero y ya no vuelve
El hueco de la calle dura decenas de milisegundos. La fotovoltaica se va antes de que termine, y la norma no le deja volver enseguida.

El hueco de la calle puede durar 40 u 80 ms. El PLC se cae en 10 o 20. El GFL se queda fuera minutos: la norma no le deja reconectar enseguida. Resultado: «ha habido un parpadeo» y la planta lleva un cuarto de hora sin tejado. Quién suelta primero y por qué está en qué ve cada equipo durante un microcorte.

El grid-forming no copia la onda que se ha hundido: la sostiene. El CGBT no se queda a merced del relé de acoplo.

9. Frecuencia: quién pone el reloj del cuadro

El GFL no pone la frecuencia. La mide. Un PLL lee la onda de acometida y dispara corriente a compás. Mientras la red es rígida, eso basta.

Cuando P en frontera vale casi cero, el nudo ya no intercambia la activa que amarra el equipo a la red. Queda un PLL mirando una tensión que se mueve con cada nube y cada arranque. La frecuencia del cuadro no es local: es la de la calle, filtrada por un estimador que se retrasa cuando la onda se distorsiona.

Si hay un hueco o un rechazo de carga, f se mueve. El GFL no aporta inercia. No hay masa que se resista al cambio. El RoCoF —lo rápido que cae o sube f— lo marca solo el resto del sistema. En un transformador flojo, ese resto es poco. El relé de frecuencia o el anti-isla disparan. El tejado desaparece. Las cargas piden de golpe la P que ya no ponía la calle. f se mueve más.

Gráfica de la frecuencia en barras tras un escalón de carga: con grid-following cae por debajo del umbral de 49,5 Hz y con control VSM se queda muy por encima
Mismo escalón de carga en los dos casos. Sin inercia local la frecuencia se va por debajo del umbral de disparo; con control VSM se inclina y se queda arriba.

Un grid-forming no estima la frecuencia: la propone. Reproduce la ecuación de oscilación de una máquina síncrona virtual. Hay inercia virtual. Un escalón de carga no se come la onda en un ciclo: f se inclina con una pendiente definida y recuperable. En paralelo con la red aporta amortiguamiento. Si la red se va, el CGBT no pierde el 50 Hz: lo sigue teniendo quien ya lo estaba formando.

Barras comparando el RoCoF ante el mismo escalón: grid-following 2,40 Hz/s, híbrido 1,10 Hz/s y grid-forming VSM 0,35 Hz/s
Valores ilustrativos ante un mismo escalón. Lo que hace saltar a un relé no es el hertz al que acaba, sino la pendiente con la que llega.

Lo que tumba relés no es tanto el hertz final como lo rápido que cae. Sin inercia local, el GFL deja ese trabajo a la calle. Con VSM, el trabajo se hace en barras.

10. GFL frente a grid-forming, en una tabla

Qué pasa Grid-following Grid-forming / OGF
P de acometida ≈ 0 Q sigue saliendo de la calle. El cos φ se cae. Regula Q en el cuadro. La frontera no se queda a merced de la reactiva.
Tensión La usa. Un excedente la dispara y el equipo se va. La impone. El excedente no entrega la onda a un umbral.
Condensadores Resonancia con el transformador. Armónico que el variador lee como fallo. Q en continuo. El nudo deja de ser caja de resonancia.
P y Q ≈ 0 a la vez El anti-isla se queda ciego. Isla no intencionada o disparo en falso. Ya formaba la onda. Si la red se va, continúa.
Hueco o microcorte Deja de inyectar. Reconexión en minutos. Sostiene la onda. El cuadro no queda a merced del relé.
Frecuencia La mide con un PLL. Sin inercia. El RoCoF lo pone la calle. La propone con control VSM. Inercia virtual. RoCoF acotado.

11. Lo que se oye y lo que hay

Lo que se oye Lo que hay
«No pedimos nada» No pedimos activa. Seguimos pidiendo reactiva. Hay amperios.
«El tejado sujeta la planta» El tejado empuja corriente. Quien sujeta la onda, con GFL, es la calle.
«Si se va la luz, el inversor aguanta» El GFL se desconecta. A veces fabrica el hueco al irse. El formador sostiene.
«Eso ha sido un microcorte de red» A veces es un armónico, una resonancia de condensadores, una sobretensión del GFL o un anti-isla ciego.

Cierre

Cubrir el 100 % de la activa con grid-following no resuelve la planta. Deja el cuadro en un equilibrio frágil: poca P, Q a merced de condensadores, una frecuencia que nadie en barras está sosteniendo y un inversor que se retira cuando esa onda deja de ser limpia.

Si el objetivo es no notar la red, el oficio no es poner más módulos fotovoltaicos. Es decidir quién impone tensión y frecuencia en ese CGBT cuando el tejado «ya lo cubre todo».

Eso es GEATRON OGF Series. On-grid grid-forming. Cuarto modo. Forma estado eléctrico local —tensión e inercia— y permanece conectada. Los cuatro modos posibles, uno al lado del otro, están en los modos de funcionamiento de un BESS.

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