24 de febrero de 2017
Resumen:
La capacidad de los Sistemas de Almacenamiento de Energía (SAEs) basados en convertidores de potencia de mejorar el comportamiento transitorio de los sistemas eléctricos de potencia y aumentar la competitividad de las fuentes de energía renovable ha llevado, en los últimos años, a una gran inversión en investigación, prototipado e instalación de una gran variedad de SAEs. Entre las tecnologías que actualmente parecen las más prometedoras, cabe destacar los sistemas de almacenamiento basados en baterías, aire comprimido, volantes de inercia, supercondensadores y bobinas superconductoras. Desde el punto de vista de la simulación, el modelado de SAEs es una tarea notablemente compleja debido a la cantidad de diferentes tecnologías que existen actualmente, y las que se espera que sean desarrolladas en el futuro. En este sentido, la tesis propone un modelo generalizado de SAEs que simplifica, sin renunciar a la precisión, la simulación de distintas tecnologías de almacenamiento de energía. Este modelo generalizado se define a través de un conjunto fijo y reducido de parámetros y ecuaciones lineales, y puede ser implementado de inmediato en simuladores de sistemas eléctricos de potencia para análisis de estabilidad de tensión y angular. La estructura lineal de las ecuaciones del modelo generalizado facilita el diseño y la implementación de estrategias de control potencialmente más robustas que el comúnmente utilizado control PID, y que están siendo estudiadas y desarrolladas en la literatura, como el control en modo deslizante o el control H-infinito, entre otros. En este sentido, distintas estrategias de control para SAEs son estudiadas y comparadas desde los puntos de vista de robustez, diseño e implementación práctica. Uno de los objetivos principales de SAEs es la regulación de alguna frecuencia del sistema, la cual puede ser la frecuencia en el bus donde el SAE está conectado, o la frecuencia del centro de inercia del sistema. Esto implica que es necesaria una técnica fiable para estimar dicha frecuencia en simuladores de sistemas eléctricos de potencia. Con este objetivo, la tesis define y compara tres estrategias para estimar la frecuencia en distintos puntos de la red, las cuales se basan en el centro de inercia, el comúnmente utilizado filtro derivativo, y una técnica innovadora llamada fórmula del divisor de frecuencia. La última se basa en la fórmula del divisor de tensión, y calcula las frecuencias en cada bus de la red basándose en la velocidad angular del rotor de las máquinas síncronas. La precisión y la eficiencia computacional de las tres técnicas de estimación son debidamente estudiadas y comparadas por medio de extensos casos de estudio utilizando los modelos de dos sistemas eléctricos reales. Finalmente, es de esperar que, como resultado colateral, los SAEs contribuyan a mejorar la estabilidad transitoria de la red gracias a su rápida velocidad de reacción y a su capacidad para proporcionar simultáneamente regulación de potencia activa y reactiva. En este sentido, la tesis presenta, de forma detallada, un análisis estocástico y estadístico de la contribución de los SAEs a la estabilidad transitoria de redes de transporte. El estudio compara los tiempos críticos de despeje de fallas de un sistema eléctrico de potencia con varias tecnologías de SAE y topologías de la red.
Cita:
A. Ortega (2017), Dynamic modeling, control and stability analysis of VSC-based energy storage systems. Dublín (Irlanda).
