La generació asíncrona, principalment provinent de l’energia eòlica i solar, desplaça a la generació convencional síncrona, ja que les tecnologies d’energies renovables van penetrant a les xarxes arreu del món.
Aquestes unitats de generació, es connecten a la xarxa mitjançant un convertidor de electrònica de potència, que pràcticament desacopla el generador de la xarxa elèctrica a mesura que el control fixa els paràmetres elèctrics. També significa que qualsevol massa rotativa de la generació també es desacoblarà; per tant, no s'aplicaran les teories convencionals basades en els principis de l’angle i l’estabilitat de la freqüència electromecànica. Aquest procés té un gran efecte en la dinàmica del sistema d’energia, a causa de la disminució de la massa de rotació sincrònica, que sovint es coneguda per la inèrcia.
 |
| Font: mdpi.com |
La inèrcia, explica les propietats d’un cos rígid giratori, com el rotor d’un alternador, de manera que manté el seu estat del moviment de rotació uniforme i moment angular a menys que s’apliqui un parell extern. Les falles elèctriques poden provocar problemes d'estabilitat transitòria a causa de la taxa de canvi de freqüència més elevada, posant en perill la desconnexió de generadors en cascada o fins i tot provocar importants black-outs. Per tant, els operadors dels sistemes de transport han de fer front als reptes dels propers anys, alhora que s'adapten a aquesta nova estructura i mantenen a un nivell elevat la seguretat de subministrament. Tanmateix, hi ha diverses possibilitats de mitigació per assegurar l'estabilitat del sistema, que solen associar-se també amb els principis de la xarxa intel·ligent.
 |
| Resum dels diferents aspectes sobre l’estabilitat del sistema d’energia en sistemes amb alta quota de generadors no síncrons Font: IEEE Spectrum |
Experiència internacional
Durant l’última dècada s’han publicat nombrosos estudis sobre els efectes de la disminució de la inèrcia. Els operadors del sistema també participen àmpliament en aquests estudis, alguns fins i tot van introduir nous mètodes de càlcul, mesures i restriccions d’operació. Els diferents resultats mostren que l’anàlisi hauria de tenir en compte les característiques generals del sistema.
Per això, es poden formar tres tipus de sistemes principals:
Grans sistemes d’energia interconnectats
Sistemes elèctrics com els d'Europa continental demostren que fins i tot una pèrdua de 3 GW només comporta una desviació de freqüència de 0,8 Hz. Per tant, el més important és el sincronisme dels generadors síncrons, que puguin ser capaços d’absorbir els transitoris mitjançant les oscil·lacions electromecàniques.
Grans sistemes elèctrics en illa
Un exemples per als grans sistemes elèctrics en illa, seria Irlanda. Els operadors del sistema, van identificar la reducció de la inèrcia com a problema potencial ja fa una dècada i van realitzar anàlisis detallats, a més de la introducció de restriccions d'operació per a la taxa de canvi de freqüència. S'han demostrat resultats similars també al sud-est d'Austràlia, on s'han proposat nous serveis basats en el mercat per millorar la estabilitat.
Petits sistemes elèctrics en illa
Les illes petites solen tenir restriccions d'operació diferents: s'han observat gradients de freqüència considerables; per tant, aquests sistemes han de contrarestar la pèrdua de massa rotativa amb solucions intel·ligents. Nova Zelanda, Hawaii i Xipre són exemples per a aquestes característiques del sistema.
Possibilitats de mitigació
S'han demostrat una àmplia gamma de possibles contramesures en estudis de recerca. La solució més intrigant és la integració de generadors no síncrons a la previsió de reserva mitjançant disposicions d’inèrcia virtual, o el funcionament virtual de màquina síncrona, o la resposta ràpida de freqüència o mecanismes de control similars. Això significa que els generadors (o sistemes d’emmagatzematge d’energia) es controlen per emular el comportament electromecànic estabilitzador dels generadors síncrons. Els avenços en la teoria del control en aquest camp permeten que les solucions de xarxes intel·ligents s'apliquin e la pràctica, cal Quebec i Canadà.
Les solucions més convencionals, inclouen l’addició de massa de rotació real amb condensadors síncrons al sistema o la introducció de restriccions de l’estabilitat (per exemple, l'energia mínima cinètica) als mercats d’electricitat. Les opcions de desacrregar de forma més adaptativa, inclouen càlculs probabilístiques, localització d'interruptors o altres mètodes també,i la inclusió de possibilitats del control al costat de demanda, també poden servir com a opcions tècnica i econòmicament viables.
Resum i perspectiva
A mesura que la inèrcia síncrona ha disminuït, els operadors i investigadors del sistema han suggerit solucions diferents per assegurar l'estabilitat del sistema. Els atributs i l'estructura d'un possible servei de millora de l'estabilitat es poden derivar tant de l'experiència pràctica com de mètodes innovadors.
Aquest camp és força complex i té clarament efectes interdisciplinaris. La figura 1 mostra els possibles aspectes que s’han de tenir en compte. També és important tenir en compte que els canvis estructurals en la combinació de generacions creen preguntes de recerca sobre l’avaluació d’estabilitat, nous mètodes i models que s’han d’introduir. Cal definir clarament diferents solucions tècniques per a la preservació de l'estabilitat des del punt de vista de la regulació i del mercat, per tal de garantir la seguretat del subministrament.
Font: István Táczi, Bálint Hartmann, István Vokony (IEEE Smart Grid)
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada