Provisión de servicios auxiliares mediante recursos energéticos distribuidos en redes de distribución: Validación experimental

Abstract

El objeto del presente trabajo es analizar a nivel experimental los algoritmos de control propuestos en el proyecto europeo EASY-RES, donde se proponen estrategias de control que suministren servicios auxiliares desde plantas de generación renovable. Para ello, se empleará una red de baja tensión a escala que modele una red radial con diversos nodos de generación y consumo. Por tanto, se busca un doble propósito: la validación de los algoritmos que aporten servicios auxiliares a la red eléctrica, que, a su vez, será esencial en el sistema de potencia del futuro al presentar un volumen de generación renovable elevado. La motivación de este proyecto radica en afrontar el complejo paradigma del sistema eléctrico de potencia, dado que la penetración de la generación basada en energías renovables será elevada. Ante esta premisa, la operación del sistema eléctrico se dificultará al ser las fuentes primarias de energía no gestionables, es decir, las energías renovables no pueden emplearse a demanda. Para favorecer su integración en una red eléctrica, será necesario apoyar la generación en sistemas de almacenamiento de energía y el uso de algoritmos capaces de proveer de servicios auxiliares para obtener un suministro eléctrico seguro y fiable, es en este punto donde se enmarca el proyecto EASY-RES. Para este estudio, se detallarán las características del equipo electrónico empleado como prototipo en EASY-RES, que permitirá controlar la potencia entregada a la red de acuerdo a los algoritmos de control propuesto. Para cada ensayo, se presentarán diversos perfiles de generación y consumo en cada nudo. La metodología de trabajo empleada en el desarrollo de los resultados consiste en una validación experimental inicial de la red empleada en los ensayos, en la que se comparan los resultados experimentales con los obtenidos mediante simulación en distintos escenarios. A continuación, se prueban los algoritmos cuyo objetivo consiste en proveer servicios auxiliares tales como el control de tensiones, el suavizado de potencia de alta frecuencia (HFPS) y la respuesta primaria de frecuencia (PFR). Los resultados se compararán con los obtenidos en simulación y su respuesta ante el comportamiento esperado por los algoritmos.

The objective of this project is to experimentally analyze the control algorithms proposed in the european project EASY-RES. For this purpose, a low voltage scale-down network with a radial topology will be used. Therefore, it supports a double purpose: the algorithm validation to provide ancillary services to electricity grid, therefore, this will be essential in the future power system whren renewable energy sources will have a leading role in the electricity generation. The projects’s incentive is based in helping the future power system as it will be full of challenges because of the high penetration of renewable sources of energy. This will difficult the system operation thanks to non-manageable primary energy sources. To help its integration in the electricity grid, it will be necessary to support the generation with storage energy systems and algorithms capable of providing ancillary services that will ensure a safe and reliable electricity supply. This last point defines the EASY-RES project. For this study, an electronic device will be presented as the EASY-RES prototype, which will provide the hability to control de power injected to the grid as the proposed algorithms described. For each test, various generation and load profiles will be shown for each bus. The work methodology used during the acquisition of the results consisted in an initial validation of the grid, comparing its results with the ones obtained in simulation for each scene. After that, the algorithms will be tested. This algorithms will ensure that the converters provide ancillary services, such as voltage control, high frequency power smoothing (HFPS) and primary frequency response (PFR). The results will be compared with the simulation ones and their expected behavior for each algorithm.