L'increment de generadors basats en convertidors de font de tensió (VSC) en els moders sistemes d’energia elèctrica, provoquen una disminució de la inèrcia i, en conseqüència, la inestabilitat de freqüència.
Donat que el poc nombre de màquines síncrones i la integració de turbines eòliques mitjançant VSC als sistemes d’energia, desacoblen els components de rotació de la xarxa. Per tant, la reducció de la inèrcia en el sistema posa en risc l'estabilitat de la freqüència.
Una opció es basa en la inèrcia virtual ja que VSC serà capaç de produir inèrcia virtual mitjançant l'estructura de control adequada que li permeti comportar-se com a generador síncron i millorar el perfil d'estabilitat de freqüència del sistema.
 |
| Font: MDPI |
Els sistemes convencionals d’energia, consisteixen en grans centrals elèctriques amb generadors síncrons (SG) que proporcionen una inèrcia considerable en el sistema. No obstant això, en els darrers anys, el nombre d’energies renovables com les plantes de generació fotovoltaica i els parcs eòlics connectats mitjançant VSC a la xarxa elèctrica, significativament han augmentat. Per exemple, els generadors de doble potència (DFIG) són utilitzats àmpliament en els parcs eòlics utilitzant dispositius d'interfície VSC, ja que ofereixen l'oportunitat de treballar en diferents freqüències i diferents velocitats del vent. En conseqüència, desacoblar la inèrcia real de les pales dels aerogeneradors comporta el risc d'inestabilitat de freqüència durant una pertorbació del sistema, malgrat el ràpid temps de resposta dels VSC comparat amb els generadors síncrons.
L’estabilitat de freqüència, vol dir quin capacitat d’un sistema d’alimentació elèctrica te per recuperar la seva freqüència en estat estacionari sense superar els marges acceptables un cop aïllat el tram de la falta elèctrica. Típicament, la inestabilitat de freqüència es produeix en sistemes d’energia que no tenen prou generació d’energia activa, estan molt carregats, així com en sistemes d’alimentació amb alta penetració de generadors basats en VSC. En sistemes de potència amb generadors amb alta densitat de connexions VSC, el suport de freqüències primàries, és més difícil a causa de la manca d'aquestes màquines. Per tant, el temps disponible per iniciar les accions de recuperació augmenta considerablement en comparació amb els sistemes d’energia bassats amb els generadors convencionals. Per superar aquest problema, s’introdueix una inèrcia virtual per assegurar l’estabilitat de freqüència a curt termini de la xarxa. Generalment, el control de freqüència s'ha de fer en tres etapes:
1,. Resposta inercial (resposta al ritme de canvi de freqüència)
2.- Control de freqüències primàries
3.- Control de freqüències secundàries
Per obtenir una resposta inercial adequada, cal determinar la inèrcia virtual necessària per mantenir l'estabilitat de la freqüència. Posteriorment, el sistema de control hauria de ser capaç d’ajustar la inèrcia de sortida dels generadors amb connexió VSC. És vital reaccionar ràpidament davant el descens de freqüència abans que els relés de freqüència comencin a fer disparar els generadors, cosa que agreuja el problema. Per tal d’evitar la inestabilitat de la freqüència, s’ha de preveure el mètode de control pels VSC per augmentar la inèrcia de la xarxa en presència de recursos d’energia renovable. El mètode de control ha de poder emular el comportament de la massa dels generadors síncrons convencionals.
 |
| Font: EE Publishers |
Un convertidor de font de tensió convencional es pot canviar en un convertidor de sincronització mitjançant una estratègia de control adequada. La combinació dels avantatges d’un generador síncron amb un VSC ofereix una oportunitat per augmentar l’energia cinètica extreta de les renovables. Un convertidor d'ús ha d'utilitzar un enfocament de control basat en un esquema de droop per produir una inèrcia més elevada en comparació amb els VSC convencionals. En aquest mètode, el sincronitzador seria capaç de imitar la sortida de generadors síncrons i millorar el rendiment del sistema i absorbir les oscil·lacions dels sistemes d’alimentació. L’augment de la inèrcia del sistema proporciona un temps addicional per iniciar escenaris de self-healing mentre es manté la robustesa del funcionament del sistema. Malgrat les màquines síncrones que només aporten una quantitat d’inèrcia fixa (a causa de les característiques inherents a les seves parts giratòries), un sincronitzador es pot dissenyar per produir quantitats variables d’inèrcia segons sigui necessari per mantenir l’estabilitat de freqüència del sistema (tenint en compte la qualificació física dels límits deL VSC). A més, encara que a llarg termini, els convertidors de sincronització, permeten als distribuïdors desmantellar les seves centrals convencionals i reemplaçar-les per grans sistemes d’emmagatzematge sense la necessitat de tornar a ajustar els paràmetres de control a les centrals de proximitat i el sistema de protecció.
 |
| Font:NREL |
Com a conclusió, les xarxes modernes, incloent les microgrids i una alta penetració de les unitats de generació d’energia interconectada amb els VSC, pateixen una manca d’inèrcia que condueix a la inestabilitat de freqüència. Per superar el dèficit d’inèrcia en el sistema, es pot utilitzar una combinació d’SG i inversors convencionals per produir inèrcia virtual i millorar l’estabilitat del sistema.
Font: IEEE Smart Grid
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada