Un gruppo di ricercatori in Australia ha delineato una nuova metodologia per determinare la potenza minima dei sistemi di accumulo di energia (ESS) utilizzati per la risposta alle emergenze in sottofrequenza. La dimensione dell'ESS deve essere calcolata per mantenere la frequenza entro l'intervallo operativo standard.
Immagine: Edith Cowan University, Journal of Energy Storage, licenza comune CC BY 4.0
Un gruppo di ricercatori dell'Università Edith Cowan in Australia ha proposto una nuova metodologia per determinare la dimensione ottimale di grandi sistemi di accumulo di energia (ESS) collegati a inverter progettati per la risposta di emergenza in sottofrequenza.
“Fornire la risposta necessaria con una capacità ESS minima è vantaggioso per la pianificazione del sistema energetico e per il funzionamento di una flotta di unità ESS parzialmente scariche”, hanno affermato gli scienziati, sottolineando che la soluzione proposta è fattibile anche a costi bassi. "Caratteristiche quali tempo di salita, superamento e tempo di assestamento della risposta della potenza attiva possono essere controllate regolando parametri specifici."
Nel documento “Ottimizzazione degli inverter per la formazione della rete per prevenire la riduzione del carico a bassa frequenza con un minimo accumulo di energia”, pubblicato nel Giornale di accumulo di energia, i ricercatori hanno spiegato che la capacità di potenza attiva dell'ESS può essere utilizzata per ridurre al minimo gli schemi di riduzione del carico in sottofrequenza (UFLS), che vengono generalmente attivati durante eventi a bassa frequenza, eliminando carichi predeterminati per prevenire ulteriori cadute di frequenza.
“Poiché gli eventi UFLS sono rari, alcuni operatori del sistema di trasmissione non necessitano di mantenere un margine per far fronte a grandi disturbi”, ha affermato il gruppo di ricerca. “Pertanto, l’utilizzo dell’ESS per la risposta di emergenza in sottofrequenza è un’opzione economicamente vantaggiosa. Inoltre, fornire la risposta necessaria con una capacità ESS minima è vantaggioso per la pianificazione del sistema energetico e per il funzionamento di una flotta di unità ESS parzialmente scariche”.
Gli accademici hanno anche spiegato che la novità del loro lavoro consisteva nel determinare la potenza minima di una batteria sia per i generatori sincroni virtuali (VSG) che per gli inverter GFM (droop control-based grid-forming). La dimensione dell'ESS, hanno specificato, deve essere calcolata per mantenere la frequenza entro l'intervallo operativo standard.
"Le dimensioni dell'ESS sono ottimizzate per prevenire la riduzione del carico in sottofrequenza a seguito dello scatto di un grande generatore, mantenendo la frequenza entro lo standard operativo di frequenza (FoS)", hanno inoltre sottolineato. “Il calcolo dei parametri di controllo e la determinazione delle dimensioni dell’ESS considerano la durata multi-fase e le soglie fornite dal FoS. Le impostazioni di protezione UFLS sono progettate in base al FoS e il dimensionamento dell’ESS per ottenere una frequenza fissa non fornirà la dimensione ESS ottimale.”
L'approccio proposto si basa su un algoritmo di Hill climbing, che is una classica tecnica di ottimizzazione dell'intelligenza artificiale che prende ispirazione dall'arrampicata sulla vetta di una montagna. Funziona aumentando il valore di elevazione per trovare la vetta della montagna o la migliore soluzione ad un dato problema. Termina quando raggiunge un valore di picco dove nessun vicino ha un valore più alto.
Il gruppo ha studiato un caso di studio di un sistema di alimentazione implementato tramite il software DIgSilent PowerFactory.
La simulazione ha mostrato che per gli inverter GFM, una diminuzione del coefficiente di caduta della potenza attiva aumenta la potenza attiva erogata. Questo aumento, tuttavia, è limitato dai vincoli degli attuali inverter. Di conseguenza, gli scienziati suggeriscono di mantenere il coefficiente di caduta della potenza attiva a un valore che può prevenire l'instabilità derivante dalle limitazioni degli inverter massimizzando al tempo stesso la produzione di potenza attiva.
Per quanto riguarda i VSG, hanno suggerito di mantenere l’accelerazione costante, che secondo quanto riferito può trovare un equilibrio tra il tasso di variazione della frequenza (RoCoF) e le oscillazioni di potenza. Hanno notato che la costante di tempo di accelerazione del controller VSG è proporzionale all'inerzia e aumentandola si aumenta l'inerzia.
“Per il caso considerato in questo studio, la potenza minima di accumulo di energia per il controllo del generatore sincrono virtuale è di 85 MVA, mentre per il controllo del droop, la capacità di accumulo minima è di 89 MVA”, hanno concluso gli scienziati. “I risultati di questo studio dovrebbero essere utili ai progettisti dei sistemi energetici per sfruttare meglio le capacità dei sistemi di accumulo dell’energia”.
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Fonte da rivista pv
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