Diseño de estabilizadores robustos para sistemas de almacenamiento de energía en baterías

Abstract

El objetivo de este proyecto es el diseño de estabilizadores robustos acoplables a baterías para el amortiguamiento de oscilaciones en un sistema eléctrico. El sistema sujeto de estudio será el de 39 nudos de Nueva Inglaterra y se realizará el diseño coordinado de varios dispositivos shunt (como sistemas de almacenamiento de energía en baterías) a fin de optimizar sus valores de ganancia y lograr el amortiguamiento deseado para todas las oscilaciones que se buscan amortiguar. Se analizará el alcance de la capacidad amortiguadora de estos dispositivos, sus limitaciones, el impacto del diseño coordinado frente al individual, y el de modos inter-área frente a los locales.

La metodología que se ha seguido es progresiva yendo desde el diseño más básico hasta el más complejo, avanzando en la línea de investigación. La principal herramienta de trabajo ha sido la Small Signal Stability Toolbox (SSST) desarrollada por el profesor Luis Rouco Rodríguez, sobre la que se han desarrollado nuevas funciones y algoritmos para este proyecto.

Las conclusiones obtenidas reflejan que, en diseños para diversas contingencias y modos de oscilación, sólo se pueden realizar diseños razonables y efectivos de dispositivos shunt para los modos inter-área del sistema, dejando el control de los modos locales a otros dispositivos (como los PSS). Además, se ha comprobado la efectividad del diseño coordinado de dispositivos shunt frente al diseño individual de los mismos, asistiendo a la “colaboración” entre los mismos para lograr el mínimo valor de ganancia conjunto y el máximo amortiguamiento en las oscilaciones objetivo.

The purpose of this project is the design of robust stabilizers which can be installed in batteries for the damping of oscillations in an electric system. The system subject of study will be the 39-Bus New England Test System, and a coordinated design of several shunt devices will be carried out in order to optimize their gain values and reach the desired damping for all the oscillations which must be damped. The damping power of these devices will be analysed, as well as their limits, the impact of coordinated design vs individual design, and the one of inter-area modes compared to local.

The methodology which has been followed is progressive going from the most basic design to the most complex, advancing in the story of the research. The main tool has been the Small Signal Stability Toolbox (SSST) developed by Prof. Luis Rouco Rodríguez, over which new functions and algorithms have been programmed for this project.

Conclusions reflect that, in designs for several contingencies and oscillation modes, reasonable and effective shunt device designs can only be obtained for inter-area modes, leaving the control of local modes to other devices (such as PSS). In addition, the effectiveness of the coordinated design compared to the individual design has been tested, seeing the “collaboration” between devices to reach the minimum gain value as a whole and the maximum damping in the objective oscillations.