Proposals for reducing the impact of wind farms on the frequency of power systems

Resumen

El aumento de la penetración de energías renovables y en especial de la energía eólica en los sistemas eléctricos en todo el mundo acarrea numerosos retos para sus respectivos operadores. En concreto, este trabajo se centra en el problema de la pérdida de inercia al reducirse la cantidad de generadores síncronos conectados a la red, así como en la disminución de la capacidad de los operadores del sistema para satisfacer las oscilaciones rápidas de demanda, manteniendo los estándares actuales de fiabilidad y acceso a la energía eléctrica. En el presente trabajo, por un lado se estudia la participación de la demanda doméstica en el control primario de la frecuencia; por otro, se propone un modelo de parque eólico con capacidad para proporcionar una respuesta rápida a desviaciones de frecuencia. Para la primera parte se ha simulado un sistema eléctrico con alta penetración eólica y con una cierta cantidad de cargas domésticas controlables, que funcionan siguiendo ciclos de encendido-apagado. Se han simulado diferentes niveles de penetración de estas cargas, y se ha comprobado su respuesta ante variaciones de frecuencia producidas por una caída brusca de viento. Otra de las aportaciones de este trabajo es precisamente la estimación de las peores rampas que se pueden presentar en un sistema de estas características, simulando un gran número de series temporales de viento, y calculando las mayores caídas. Para la segunda parte, a partir de un modelo de aerogenerador previamente propuesto en la bibliografía, se han evaluado distintas alternativas de control de para permitir que el aerogenerador sea capaz de entregar un exceso de energía eléctrica a costa de parte de su energía cinética de rotación durante unos segundos. Tal modelo se ha implementado en un modelo de parque eólico formado por una serie de turbinas individuales. Los estudios realizados ilustran el potencial que estas aplicaciones tienen para contribuir al control de frecuencia en sistemas con inercia reducida y con alta penetración de fuentes de energía no gestionables. Por otra parte, también quedan patentes las limitaciones de este tipo de actuaciones, pues es necesario un tiempo de recuperación posterior a la participación en un determinado evento de frecuencia, que ha de ser coordinado adecuadamente con todos los generadores del sistema, para evitar un impacto negativo. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/