Generadores Síncronos Virtuales con Almacenamiento de Energía para Soporte de Frecuencia en Red

Abstract

Uno de los grandes retos a los que se enfrenta la humanidad actualmente es el de abastecer la creciente demanda energética mediante fuentes de generación renovables, reduciendo así el consumo de recursos de origen fósil, tanto por su perjuicio al medio ambiente como por su carácter escaso y no renovable. La sustitución de centrales convencionales, conocidas y explotadas durante más de un siglo en el caso de las centrales de carbón y de gas, por nuevas fuentes de generación renovable trae consigo una serie de retos especialmente relacionados con la estabilidad de la red eléctrica. Al sustituir centrales convencionales, que tienen un rotor en movimiento con una considerable cantidad de energía, y que por tanto tienen una determinada inercia, por fuentes de energía renovables que se conectan a red mediante convertidores electrónicos, carentes de inercia, se obtiene un sistema inherentemente sujeto a mayores perturbaciones de frecuencia. Por ello, resulta indispensable buscar soluciones para hacer que la nueva red basada en fuentes de generación renovables tenga un grado de seguridad y estabilidad al menos similar a la red basada en centrales convencionales. Este trabajo se centrará en la integración de almacenamiento de energía junto con las centrales de energía renovable para el apoyo del control de frecuencia. Se emulará un generador síncrono virtual en el que la respuesta inercia vendrá dada por un supercondensador y la respuesta primaria será proporcionada por un sistema de almacenamiento de energía.

One of the great challenges currently facing humanity is meeting the growing energy demand through renewable generation sources, thereby avoiding the consumption of non-renewable resources due to their environmental harm and limited availability. The substitution of conventional power plants, such as coal and gas-fired plants that have been known and utilized for over a century, with new renewable generation sources brings forth a series of challenges, particularly related to grid stability. By replacing conventional power plants, which have a rotating rotor with a significant amount of energy and hence possess inertia, with renewable energy sources that connect to the grid through electronic converters lacking inertia, an inherently more unstable system is obtained. Therefore, it is essential to seek solutions to ensure that the new grid based on renewable generation sources attains a level of safety and stability at least similar to the grid of a few years ago based on conventional power plants. This job will focus on the integration of energy storage with renewable power plants for frequency control support. A virtual synchronous generator will be emulated, where the inertia response will be provided by a supercapacitor and the primary response will be provided by an energy storage system.