Feasibility analysis of wind power for frequency support in the spanish electric power system

Abstract

En el sistema eléctrico español la regulación de frecuencia es llevada a cabo por fuentes de energía convencionales como el gas natural o el carbón. No obstante, España sufre una importante dependencia de combustibles fósiles extranjeros, lo que puede suponer un grave problema en un futuro próximo, bien por la escasez de estos recursos o por las consecuencias climáticas de su uso continuado. El crecimiento de fuentes de energía renovables puede suponer una solución para esta dependencia, pero también genera otros problemas. No se puede controlar totalmente la producción de las plantas de energía renovable, por lo que no pueden ser utilizadas para regular la frecuencia. Por lo tanto un incremento de estas fuentes de energía en detrimento de las plantas de potencia convencionales, provocaría una reducción en la inercia del sistema y una pérdida de capacidad de respuesta ante desajustes entre la producción y la demanda. Sin embargo, las turbinas eólicas de velocidad variable presentan cierta flexibilidad, siendo capaces de proveer una cantidad de potencia extra durante unos segundos. Esta característica permite que las turbinas eólicas contribuyan durante la regulación de frecuencia, pudiendo suponer un importante avance de cara a conseguir sistemas energéticos más sostenibles. iv El objetivo de este proyecto consiste en evaluar la aportación de las turbinas eólicas durante un evento de frecuencia en el sistema eléctrico español (España es el cuarto país con más potencia eólica instalada) en situaciones de baja inercia, donde el sistema energético es más vulnerable a desajustes de potencia.

In the Spanish power system frequency regulation is performed by conventional energy sources such as coal or natural gas. However, Spain suffers a strong energy dependence of foreign fossil fuels. This could be a problem in the near future due to the scarcity of these energy sources or due to the climatic impact of the power plants fired by these fuels. The growth of renewable energy sources can be a solution for this dependence, but it also creates other problems. It is not possible to completely control the output power of these renewable power plants, so they cannot participate in frequency regulation. Moreover, an increase of these energy sources causes a reduction in the inertia of the system and a loss of response capability to mismatches between production and demand. Nevertheless, variable speed wind turbines have some flexibility, being able to provide a certain amount of extra power for a few seconds. This feature allows wind turbines to participate in frequency regulation and it may represent and important advance in order to achieve more sustainable power systems. The purpose of the project is to evaluate the contribution of wind turbines during a frequency deviation in the Spanish power system (Spain is the fourth country with most installed wind power capacity). The cases of study will represent scenarios with low inertia, where the power system is more vulnerable to power disturbances.