Un grupo de investigadores de Australia ha esbozado una nueva metodología para determinar la potencia mínima de los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) utilizados para la respuesta de emergencia por baja frecuencia. El tamaño del ESS debe calcularse para mantener la frecuencia dentro del rango operativo estándar.
Imagen: Universidad Edith Cowan, Journal of Energy Storage, licencia común CC BY 4.0
Un grupo de investigadores de la Universidad Edith Cowan en Australia ha propuesto una nueva metodología para determinar el tamaño óptimo de grandes sistemas de almacenamiento de energía (ESS) conectados a inversores planificados para una respuesta de emergencia por baja frecuencia.
"Ofrecer la respuesta necesaria con una capacidad mínima de ESS es ventajoso para la planificación del sistema eléctrico y la operación de una flota de unidades ESS parcialmente descargadas", dijeron los científicos, señalando que la solución propuesta también es factible a bajo costo. "Características como el tiempo de subida, el sobreimpulso y el tiempo de estabilización de la respuesta de potencia activa se pueden controlar ajustando parámetros específicos".
En el artículo "Optimización de los inversores formadores de red para evitar el deslastre de carga por baja frecuencia con un almacenamiento mínimo de energía", publicado en Diario de almacenamiento de energía, los investigadores explicaron que la capacidad de potencia activa de ESS se puede utilizar para minimizar los esquemas de deslastre de carga por baja frecuencia (UFLS), que generalmente se activan durante eventos de baja frecuencia, eliminando cargas predeterminadas para evitar mayores caídas de frecuencia.
"Dado que los eventos UFLS son raros, algunos operadores de sistemas de transmisión no necesitan mantener el margen para atender grandes perturbaciones", dijo el equipo de investigación. “Por lo tanto, utilizar ESS para la respuesta de emergencia con baja frecuencia es una opción rentable. Además, brindar la respuesta necesaria con una capacidad mínima de ESS es ventajoso para la planificación del sistema eléctrico y la operación de una flota de unidades ESS parcialmente descargadas”.
Los académicos también explicaron que la novedad de su trabajo consistió en determinar la potencia mínima de una batería tanto para generadores síncronos virtuales (VSG) como para inversores formadores de red basados en control de caída (GFM). El tamaño del ESS, especificaron, debe calcularse para mantener la frecuencia dentro del rango operativo estándar.
"El tamaño del ESS está optimizado para evitar el deslastre de carga por baja frecuencia después del disparo de un generador grande manteniendo la frecuencia dentro del estándar de operación de frecuencia (FoS)", enfatizaron también. “El cálculo de los parámetros de control y la determinación del tamaño de ESS considera la duración de los múltiples pasos y los umbrales proporcionados por el FoS. Las configuraciones de protección de UFLS están diseñadas en función del FoS y dimensionar el ESS para lograr una frecuencia fija no proporcionará el tamaño óptimo de ESS”.
El enfoque propuesto se basa en un algoritmo de escalada, que is una técnica de optimización clásica en inteligencia artificial que se inspira en la escalada a la cima de una montaña. Funciona aumentando el valor de elevación para encontrar el pico de la montaña o la mejor solución a un problema determinado. Termina cuando alcanza un valor máximo donde ningún vecino tiene un valor más alto.
El grupo investigó un estudio de caso de un sistema eléctrico implementado mediante el software DIgSilent PowerFactory.
La simulación mostró que para los inversores GFM, una disminución en el coeficiente de caída de potencia activa aumenta la salida de potencia activa. Este aumento, sin embargo, está limitado por las limitaciones de los inversores actuales. Como resultado, los científicos sugieren mantener el coeficiente de caída de potencia activa en un valor que pueda evitar la inestabilidad resultante de las limitaciones de los inversores y al mismo tiempo maximizar la salida de potencia activa.
En cuanto a los VSG, sugirieron mantener la aceleración constante, lo que supuestamente puede lograr un equilibrio entre la tasa de cambio de frecuencia (RoCoF) y las oscilaciones de potencia. Observaron que la constante de tiempo de aceleración del controlador VSG es proporcional a la inercia y aumentarla mejora la inercia.
“Para el caso considerado en este estudio, la potencia mínima de almacenamiento de energía para el control del generador síncrono virtual es de 85 MVA, mientras que para el control de caída, la capacidad mínima de almacenamiento es de 89 MVA”, concluyeron los científicos. "Los resultados de este estudio deberían ser útiles para que los planificadores de sistemas eléctricos aprovechen mejor las capacidades de los sistemas de almacenamiento de energía".
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Fuente de pv magazine
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