Coordination of Distributed Resources for Frequency Support Provision in Microgrids

Abstract

Para paliar la reducción de la inercia de los sistemas eléctricos, algunos operadores del sistema han comenzado a demandar servicios de frecuencia por parte de generación mediante convertidores electrónicos. Las microrredes (MG) y las centrales eléctricas virtuales (VPP) se han utilizado como una solución para la agregación de pequeños CIG. Recientemente se ha considerado que estas agregaciones de recursos puedan proporcionar servicios de frecuencia. Sin embargo, estas propuestas no son lo suficientemente generales, centrándose en controladores específicos y, generalmente, omitiendo los límites de estabilidad y operación. Este artículo presenta una metodología estandarizada para el diseño de controladores de MG que cumplan con las especificaciones de frecuencia (nadir y RoCoF). La metodología tiene carácter iterativo y puede aplicarse cuando cambian las condiciones de la red. En cada iteración los parámetros de control se ajustan en función de la sensibilidad de los valores propios del sistema frente a las métricas de frecuencia, respetando las restricciones operativas y de estabilidad. La metodología propuesta se aplica al diseño del control de una MG de referencia. Los resultados muestran que tanto el nadir como el RoCoF se pueden modificar y configurar de manera efectiva según sea necesario. La metodología se validó utilizando un MG real compuesta por cuatro convertidores de 15 kW y un convertidor de 75 kW.

To address the reduction of system inertia, transmission system operators are now requesting converter-interfaced generators (CIGs) to participate in frequency support services. Microgrids (MGs) and virtual power plants (VPPs) have been used as a solution for aggregation of small CIGs. It has been recently considered they may use their combined actions to provide the frequency services. However, these proposals are not general enough, focusing on specific CIGs controllers and, in many cases, stability and operational limits are not taken into account. This paper presents an standardized methodology to design MG controllers that are in compliance with the MG transient response specifications (frequency nadir and rate-ofchange-of-frequency, RoCoF). The methodology has an iterative nature and can be applied when the network conditions change. In each iteration of the methodology, the control parameters are adjusted based on the sensitivity of the system eigenvalues against the frequency metrics of interest while stability and operational constraints are respected. The proposed methodology is applied to controller design of a benchmark MG. Results show that both nadir and RoCoF can be effectively modified and set as required. The methodology was validated by using a real MG comprising four 15 kW converters and one 75 kW converter.