< Volver | 3 Outubro 2019

Conexión a rede de novos xeradores: simulación

Conexión a rede de novos xeradores: modelos e simulación

Antes do 31 de decembro de 2019, o sistema eléctrico español acollerá da orde de 9.000 MW adicionais de capacidade de xeración, todos eles renovables. Estes MW proceden das tres últimas poxas de capacidade renovable, celebradas en 2016 e 2017, pero non serán os únicos. Fará falta incorporar máis xeración renovable para cumprir os ambiciosos compromisos europeos para 2030.

Os novos xeradores deberán satisfacer, entre outros, os requisitos definidos nos procedementos de operación (PP.OO.), que son os códigos de rede españois, un total de 15 normas que aplican ás redes de transporte e ás de distribución con afección a transporte. Os PP.OO. formuláronse en previsión dunha irrupción masiva de fontes de xeración renovables e non controlables, con requisitos específicos por exemplo o relativo á superación de ocos de tensión (P.O. 12.3 [1]). Requisitos como este pretenden asegurar un bo funcionamento do sistema evitando unha desconexión a gran escala das fontes de xeración renovable tras unha falla no sistema eléctrico. Neste artigo repasaremos como empregar modelos de simulación para conseguir a autorización por parte do operador do sistema de transporte e dos xestores das redes de distribución para a posta en servizo de novos xeradores renovables.

Os operadores dos sistemas eléctricos modernos empregan sistematicamente complexos modelos de simulación que lles permiten realizar con gran fidelidade os estudos de seguridade: análise de continxencias, estudos de estabilidade, axuste de proteccións, entre outros. Ademais, pódeno facer considerando unha multitude de escenarios, prevendo calquera circunstancia posible na operación futura das súas redes; o que lles permite identificar debilidades do sistema eléctrico e mitigalas, anticipar problemas e solucionalos, coñecer os seus límites e establecer marxes de seguridade, reconstruír incidencias pasadas e evitar que se repitan. Todo iso fai que os operadores sexan cada vez máis esixentes con aqueles que queren conectarse ás súas redes e lles soliciten modelos compatibles cos seus sistemas de simulación, así como noutros casos simulacións asociadas aos modos de operación que consideren máis relevantes. E isto non fixo máis que empezar.

Nos últimos 20 anos, o contacto dos promotores cos modelos de simulación foise incrementando paulatinamente co aumento do nivel de detalle dos requisitos dos PP.OO. Actualmente, os modelos aparecen ao longo de todo proceso de tramitación dun novo parque. Así no P.O. 12.1 de acceso á rede [2] requírese a entrega da mellor estimación de modelo dispoñible dos futuros xeradores que se vaian a instalar. O P.O. 9 de información intercambiada polo operador do sistema [3] amplía esta obrigación durante o proceso de conexión a todos aqueles parques conectados á rede de transporte e a aqueles de máis de 10 MW (1 MW nos sistemas insulares) que se conecten á rede de distribución, que resultan ser practicamente todas as novas plantas. Recentemente, incluíuse a necesidade de entregar o informe de validación da idoneidade co modelo. Este punto aparece máis claramente explicado na guía descritiva do procedemento de posta en tensión e servizo [4], que establece que para conseguir a autorización de posta en tensión e servizo (APES) debe achegarse o seguinte:

  • Certificación de cumprimento do P.O. 12.3
  • Caracterización de armónicos, en caso de conectarse a rede de transporte (P.O. 9)
  • Modelos dinámicos e informe de idoneidade dos modelos (P.O. 12.1 e P.O. 9)

Vexamos en detalle cada un destes puntos:

En primeiro lugar, certificar o cumprimento do P.O. 12.3 relativo ao oco de tensión [1] require realizar un ensaio en campo dun xerador, que ese ensaio servise para validar un modelo de simulación dun xerador e que este modelo de simulación fose extrapolado a nivel de parque para confirmar o cumprimento do oco de tensión. Para iso, unha vez validado o modelo de simulación do xerador fornecido polo fabricante, escálase ata a potencia total do parque e engádenselle outros elementos como a reticulación das liñas eléctricas do parque, transformadores de potencia, impedancia equivalente no punto de conexión á rede e lazos de regulación do parque. Este modelo simúlase para avaliar o cumprimento do parque dos requisitos marcados polo P.O. 12.3. A certificación final de cumprimento correrá a cargo dunha empresa acreditada para iso, dacordo co Procedemento de Verificación e Validación e Certificación (PVVC) [5]. Merece a pena mencionar que a proposta de novo P.O. 12.2 [6] relativo á implementación do código de rede europeo (Regulamento 2016/631 [7]) contempla novas curvas de oco de tensión, polo que a certificación farase en base a unha futura norma técnica de supervisión dos requisitos técnicos do devandito regulamento sobre a que se está traballando actualmente nos grupos de supervisión da conformidade liderados por Rede Eléctrica de España (REE) [8].

En segundo lugar, os promotores caracterizarán os harmónicos emitidos polas súas instalacións. Este requisito aplica exclusivamente ás instalacións con conexión en rede de transporte. A caracterización realízase mediante simulacións de fluxos de carga harmónicos en ferramentas tales como Power Factory. Trátase de extrapolar as emisións harmónicas en terminais dun aeroxerador ou dun investidor solar, fornecido polo fabricante, ás producidas por todo un parque no seu punto de conexión á rede. Para iso simúlase a propagación dos harmónicos a través das liñas e transformadores do parque.

En terceiro e último lugar, os promotores deben de entregar ao operador do sistema modelos dinámicos do xerador e os seus controis, a nivel local e de parque, de todos os parques eólicos e plantas solares que se conecten á rede de transporte e aqueles de máis de 10 MW (1 MW nos sistemas insulares) que se conecten á rede de distribución. Estes modelos poderán ser remitidos directamente polo fabricante ao operador do sistema por motivos de confidencialidade. Así mesmo, dacordo ca normativa actual, P.O. 9, os modelos de simulación deben de ser finalmente compatibles con PSS/E e a súa entrega debe ir acompañada de documentación descritiva, así como dun informe de validación da idoneidade destes modelos fronte a medidas reais do parque [8]. O operador do sistema proporciona unha listaxe de modelos estándar admitidos, que consisten en modelos xenéricos con parámetros que poden axustarse utilizando medidas reais para reproducir a resposta de cada parque. Con todo, pódese dar a situación de que o xerador non se axuste á estrutura de ningún destes modelos predefinidos, nese caso faise necesario a creación dos chamados modelos de usuario de PSS/E, que se codifican en Fortran. Estes modelos de usuario deben cumprir os requisitos especificados en [10].

A modo de exemplo, a seguinte figura mostra a validación do modelo de simulación dun aeroxerador dobremente alimentado (DFIG) de 2 MW fronte a medidas reais. A Fig. 1 compara a resposta medida (azul) do aeroxerador ante un oco de tensión a cero de 500 milisegundos de duración, e a súa comparación cas respostas simuladas (verde e vermello) con diferentes configuracións do control.

Fig. 1 Validación do modelo de simulación IEC 61400-27 [11] dun aeroxerador dobremente alimentado (DFIG) de 2 MW fronte a medidas reais. Compáranse as respostas medida (azul) e as respostas simuladas para dúas configuracións do control de pitch (verde e vermello) ante un oco de tensión a cero de 500 ms de duración.

Co crecente peso das renovables no mix enerxético, o acceso a rede destas fontes de xeración é progresivamente esixente. Desde Norvento axudamos a promotores e enxeñerías a xerar os modelos e realizar as simulacións que lles permiten cumprir as normativas de acceso e xustificar adecuadamente dito cumprimento, e a operadores de redes de transporte e distribución a validar mediante simulación a adecuada integración de novos activos.

Agradecementos: Os autores agradecen a Sergio Martínez Villanueva, enxeñeiro do departamento de fiabilidade do sistema de REE, as súas interesantes contribucións que axudaron a enriquecer este artigo.

Fontes:

Luis Díez Maroto e Inmaculada Saboya Bautista

Luis Díez Maroto

Luis é Doutor en Enerxía Eléctrica pola Universidade Pontificia de Comillas, desenvolve en Norvento proxectos de microrredes e de estudos de rede. Contacta con Luis

Inmaculada Saboya Bautista

Inmaculada é Doutora en Enerxía Eléctrica pola Universidade Pontificia de Comillas, desenvolve en Norvento proxectos de microrredes e de estudos de rede. Contacta con Inmaculada

< Megaplantas de captura de CO2 Redes de Transmisión Superconductoras >