Un groupe de chercheurs australiens a présenté une nouvelle méthodologie pour déterminer la puissance nominale minimale des systèmes de stockage d'énergie (ESS) utilisés pour les interventions d'urgence en cas de sous-fréquence. La taille de l'ESS doit être calculée pour maintenir la fréquence dans la plage de fonctionnement standard.
Image : Université Edith Cowan, Journal of Energy Storage, licence commune CC BY 4.0
Un groupe de chercheurs de l'Université Edith Cowan en Australie a proposé une nouvelle méthodologie pour déterminer la taille optimale des grands systèmes de stockage d'énergie (ESS) connectés à des onduleurs prévus pour une réponse d'urgence en cas de sous-fréquence.
"Fournir la réponse nécessaire avec une capacité ESS minimale est avantageux pour la planification du système électrique et l'exploitation d'une flotte d'unités ESS partiellement déchargées", ont déclaré les scientifiques, notant que la solution proposée est également réalisable à faible coût. « Les caractéristiques telles que le temps de montée, le dépassement et le temps de stabilisation de la réponse en puissance active peuvent être contrôlées en ajustant des paramètres spécifiques. »
Dans l'article « Optimiser les onduleurs formant grille pour éviter les délestages de charge en sous-fréquence avec un stockage d'énergie minimal », publié dans le Journal du stockage d'énergie, les chercheurs ont expliqué que la capacité de puissance active de l'ESS peut être utilisée pour minimiser les schémas de délestage de charge en sous-fréquence (UFLS), qui sont généralement activés lors d'événements à basse fréquence, supprimant des charges prédéterminées pour éviter de nouvelles chutes de fréquence.
"Étant donné que les événements UFLS sont rares, certains opérateurs de réseau de transport n'ont pas besoin de maintenir une marge pour faire face à des perturbations importantes", a déclaré l'équipe de recherche. « Ainsi, l’utilisation de l’ESS pour une réponse d’urgence en cas de sous-fréquence est une option rentable. De plus, fournir la réponse nécessaire avec une capacité ESS minimale est avantageux pour la planification du système électrique et l’exploitation d’une flotte d’unités ESS partiellement déchargées.
Les universitaires ont également expliqué que la nouveauté de leurs travaux consistait à déterminer la puissance minimale d'une batterie pour les générateurs synchrones virtuels (VSG) et les onduleurs de formation de réseau basés sur le contrôle du statisme (GFM). La taille de l'ESS, ont-ils précisé, doit être calculée pour maintenir la fréquence dans la plage de fonctionnement standard.
"La taille de l'ESS est optimisée pour empêcher le délestage de charge en cas de sous-fréquence suite au déclenchement d'un grand générateur en maintenant la fréquence dans les limites de la norme de fonctionnement en fréquence (FoS)", ont-ils également souligné. « Le calcul des paramètres de contrôle et la détermination de la taille de l'ESS prennent en compte la durée en plusieurs étapes et les seuils fournis par le FoS. Les paramètres de protection UFLS sont conçus en fonction du FoS et le dimensionnement de l'ESS pour atteindre une fréquence fixe ne fournira pas la taille optimale de l'ESS.
L'approche proposée est basée sur un algorithme d'escalade, que jes une technique d’optimisation classique en intelligence artificielle qui s’inspire de l’escalade jusqu’au sommet d’une montagne. Cela fonctionne en augmentant la valeur d'élévation pour trouver le sommet de la montagne ou la meilleure solution à un problème donné. Il se termine lorsqu'il atteint une valeur maximale où aucun voisin n'a une valeur supérieure.
Le groupe a étudié une étude de cas d'un système électrique mis en œuvre via le logiciel DIgSilent PowerFactory.
La simulation a montré que pour les onduleurs GFM, une diminution du coefficient de chute de puissance active augmente la puissance active de sortie. Cette augmentation est cependant limitée par les contraintes des onduleurs actuels. En conséquence, les scientifiques suggèrent de maintenir le coefficient de chute de puissance active à une valeur qui peut empêcher l'instabilité résultant des limitations des onduleurs tout en maximisant la puissance active de sortie.
Quant aux VSG, ils ont suggéré de maintenir l’accélération constante, ce qui permettrait de trouver un équilibre entre le taux de changement de fréquence (RoCoF) et les oscillations de puissance. Ils ont noté que la constante de temps d’accélération du contrôleur VSG est proportionnelle à l’inertie et que son augmentation améliore l’inertie.
"Pour le cas considéré dans cette étude, la puissance minimale de stockage d'énergie pour le contrôle du générateur synchrone virtuel est de 85 MVA, tandis que pour le contrôle du statisme, la capacité minimale de stockage est de 89 MVA", ont conclu les scientifiques. "Les résultats de cette étude devraient être utiles aux planificateurs de systèmes électriques pour mieux exploiter les capacités des systèmes de stockage d'énergie."
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Source à partir de magazine pv
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