Modelado de la fluctuación de potencia en grandes parques eólicos marítimos

Résumé

La importancia de las fluctuaciones de potencia en el seno de un sistema eléctrico con gran penetración eólica, conduce a la necesidad de un simulador global del efecto de los grandes parques eólicos en la red. En esta tesis, se desarrolla dicho modelo global dividiéndolo en varios submodelos, y empleando datos experimentales procedentes del parque eólico marino de Nysted en Dinamarca, tanto para ajustar modelos existentes en la bibliografía, como para desarrollar otros nuevos. Así se ha hecho, por ejemplo, en cuanto a la coherencia espectral entre las oscilaciones de la velocidad del viento en distintas turbinas, para lo cual, se ha propuesto un nuevo submodelo adecuado para este contexto. Acoplando los diferentes submodelos, puede construirse un modelo global diversificado, o por el contrario uno agregado. En esta tesis se ha prestado especial atención al desarrollo del último, el cual ha sido considerado como uno de los objetivos fundamentales de la misma. Los modelos obtenidos se han empleado para simular series de potencia producidas en un parque eólico, de forma que a partir de dichas series se han estimado las rampas de potencia que el sistema eléctrico tiene que asignar a otras plantas eléctricas, de forma que se mantenga el balance energético. Asimismo, las series también han sido empleadas para determinar las reservas energéticas necesarias para compensar las caídas ``rápidas'' de energía debidas a las fluctuaciones de potencia. Estos parámetros han sido utilizados en la tesis para validar el modelo, comparando los estimados a través de las simulaciones con los calculados a partir de los datos reales. Dicha comparación ha mostrado una gran coincidencia entre los resultados simulados por el modelo diversificado y los experimentales, pero también con los simulados mediante el modelo agregado, que a su vez reduce el tiempo computacional muy significativamente con respecto al diversificado. Finalmente, algunos tipo de regulaciones, como la limitación de rampa positiva, han sido aplicados a la potencia disponible simulada, obteniendo una potencia recortada en la que se ha evaluado, de nuevo, los descensos en las necesidades de la red eléctrica respecto a su coste energético, cuantificando la mejora.