Interacciones adversas en parques eólicos

Abstract

En el sistema eléctrico español, el acceso a la red de generación eólica conectada a través de convertidores de potencia electrónicos está limitada por la potencia de cortocircuito de la red en el punto de conexión. La ventaja de los criterios basados en la relación de cortocircuito es su sencillez y trasparencia. Sin embargo, son criterios conservadores. Diversos agentes han planteado que la aplicación de estos criterios pueda complementarse con la realización estudios específicos.

En este proyecto se ha profundizado el estudio de estabilidad de aerogeneradores conectados a redes de distinta potencia de cortocircuito. Dicho estudio requiere un modelo detallado de los aerogeneradores y sus controles. Se utilizan modelos de simulación en Matlab. El modelo está compuesto por tres subsistemas: dos aerogeneradores y un a red. Se han propuesto tres escenarios, que se diferencian en el tipo de generador: máquinas síncronas multipolares (MSG) y máquinas asíncronas doblemente alimentadas (DFIG). Los resultados se han evaluado con varios métodos: respuesta lineal en el dominio del tiempo, análisis modal de la matriz de estados y análisis de sensibilidad con el lugar de las raíces.

Los resultados ofrecidos por estas técnicas indican que aparecen inestabilidades en redes de alta potencia de cortocircuito. Dichos fenómenos no ocurren en la realidad, y por tanto, se determina que los modelos empleados no son válidos. Las limitaciones del modelo pueden venir dadas por las simplificación del modelo, donde se representan todos los aerogeneradores de un parque eólico de forma agregada.

In the Spanish electrical power system, access to the grid for wind generation depends on the short-circuit ratio at the connection point. The main advantage of this requirement is simplicity and transparency. However, this approach is conservative. Some agents have suggested that this guideline may be completed by adding specific studies that would check system stability.

This project aims to study stability in systems where wind plants are connected to weak and strong grids. To accomplish it, detailed models of the generators and their controllers are needed. Models have been developed on Matlab. The model is made up of three sub models: two wind generators and the grid. Three scenarios have been defined, differentiated by generator technology: multipolar synchronous generators (MSG) and doubly-fed induction generators (DFIG). Outcomes have been studied by using different methods: time domain simulation of the linear system, modal analysis of the state-space matrix and sensitivity analysis based on root locus plots.

Results determine that unstable oscillations show up in models with strong grids. These phenomena do not take place in the reality. Therefore, it has been concluded that developed models are not valid. Limitations may arise from simplifications, since wind plants belonging to the same wind farm have been represented together as a single generator.