Participación de cargas flexibles y recursos distribuidos de energía en el control primario de frecuencia de sistemas de potencia con baja inercia
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| Formato: | tesis de maestría |
| Fecha de Publicación: | 2022 |
| Descripción: | Actualmente está en proceso una transición en la configuración de los sistemas eléctricos de potencia. En el esquema tradicional, la generación se concentra en las máquinas sincrónicas cuya operación involucra el uso de grandes masas rotativas que introducen inercia en el sistema, la cual en términos prácticos constituye una reserva de energía instantánea que mejora la estabilidad de frecuencia del sistema. La nueva configuración incluye mayor penetración de generación distribuida con fuentes de energía renovables y conectada a la red mediante interfaces de electrónica de potencia. El valor de la inercia equivalente en estos escenarios es menor y tiene mayor variabilidad temporal y espacial, lo cual se refleja en un aumento en la magnitud de la razón de cambio de la frecuencia ante perturbaciones. Otra vertiente de la transición tecnológica consiste en la expansión de controles inteligentes que habilitan el aprovechamiento de recursos presentes en toda la extensión de las redes para mejorar la estabilidad. Uno de estos recursos son las cargas flexibles, que son aquellas que pueden modificar temporalmente su consumo de potencia sin afectar la funcionalidad de su operación. También está en crecimiento la incorporación de recursos distribuidos de energía hasta los niveles de baja tensión, mediante aplicaciones residenciales como sistemas fotovoltaicos, sistemas de almacenamiento de baterías y vehículos eléctricos. Estos dispositivos son controlados mediante electrónica de potencia lo cual permite activar una respuesta rápida y modulada ante eventos en la red, por lo que se consideran agentes que irán adquiriendo cada vez mayor relevancia en la operación y estabilidad de los sistemas. El enfoque del presente proyecto es la implementación de acciones de control a nivel de dispositivo para que poblaciones de cargas flexibles y recursos distribuidos de energía conectadas en el nivel de baja tensión participen en estrategias de control primario de frecuencia, el cual consiste en las acciones automáticas que se presentan en los primeros segundos tras una perturbación que modifica el valor de la frecuencia. Se propone un esquema descentralizado en el cual cada equipo responde a desviaciones medidas localmente. Para evaluar estas estrategias, se realizaron simulaciones que involucran los distintos elementos de las redes hasta los niveles de baja tensión, mediante el uso de una herramienta de desagregación que puebla las redes siguiendo restricciones estadísticas que definen la penetración de los distintos modelos de recursos. Los resultados obtenidos alcanzan el objetivo propuesto: que la respuesta acumulada de estos dispositivos tenga un impacto apreciable en la respuesta primaria. La respuesta implementada en los dispositivos se activa ante valores tanto de la razón de cambio como de desviaciones de la frecuencia, para que la acción de control sea más fuerte si se detecta una caída abrupta en la frecuencia como reflejo de una perturbación severa. En este escenario se requiere la contribución de todos los recursos disponibles y los resultados evidencian que las estrategias implementadas contribuyen eficazmente al rescate de la frecuencia para evitar que caiga a valores límite que pueden activar protecciones que desconecten grandes porciones del sistema con graves implicaciones económicas y un posible colapso del sistema. |
| País: | Kérwá |
| Institución: | Universidad de Costa Rica |
| Repositorio: | Kérwá |
| Lenguaje: | Español |
| OAI Identifier: | oai:kerwa.ucr.ac.cr:10669/88366 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10669/88366 |
| Palabra clave: | Sistemas de potencia eléctrica Estabilidad de sistemas de potencia Estabilidad de frecuencia Control primario de frecuencia Cargas flexibles RECURSOS ENERGÉTICOS |