Dissertação
Controle carga-frequência em sistemas com alta penetração de geração eólica e geração hidráulica
Autor
Silva, Gabriel Schreider da
Institución
Resumen
Wind generation systems do not have inertia since they are generally connected to
the grid through electronic interfaces. These equipment decouple the rotating speed of the
wind generator rotor from the electrical grid frequency. In addition, wind turbines normally
operate at the maximum power point and, therefore, do not have generation reserve to
deal with imbalances between load and generation. Another complicating factor is the
high variability of wind speed. Therefore, wind power plants generally do not participate
in primary and secondary frequency controls, which require the existence of a generation
reserve. In this regard, the present work deals with the inclusion of wind generation in the
load frequency control of Electrical Power Systems (EPS) composed by wind and hydraulic
power plants, through the control strategy called virtual synchronous generator (VSG),
combined with the de-loaded operation of wind turbines. In this way, wind generators start
to provide inertial response, through virtual inertia, and can participate in the frequency
regulation of the system, since they have generation reserve. The proposed strategy, in
addition to promoting the reduction of system frequency deviations, also reduces the
inverse response of the hydraulic turbines and promotes damping of interchange oscillations,
due to the high speed action of the VSG. Os sistemas de geração eólica, geralmente, não contribuem para a inércia do sistema,
dado que são conectados à rede elétrica através de interfaces eletrônicas na maioria dos
casos. Estas interfaces desacoplam a velocidade de rotação do rotor dos geradores eólicos
da frequência elétrica da rede. Além disso, normalmente, as turbinas eólicas operam no
ponto de máxima potência e, portanto, não possuem reserva de geração para lidar com
os desequilíbrios entre carga e geração do sistema. Um outro fator complicador é a alta
variabilidade da velocidade do vento. Logo, as usinas eólicas, geralmente, não participam
da resposta inercial e dos controles primário e secundário de frequência, que exigem a
existência de reserva de geração. Neste sentido, o presente trabalho aborda a inclusão
da geração eólica no controle carga-frequência de Sistemas Elétricos de Potência (SEPs),
compostos por usinas eólicas e hidráulicas, através da estratégia de controle denominada
Gerador Síncrono Virtual (GSV), aliada à operação descarregada das turbinas eólicas.
Dessa forma, os geradores eólicos passam a fornecer resposta inercial, através da inércia
virtual, e podem participar da regulação de frequência do sistema, uma vez que possuem
reserva de geração. A estratégia proposta, além de promover a redução dos desvios de
frequência do sistema, também reduz a resposta inversa das turbinas hidráulicas e promove
amortecimento de oscilações de intercâmbio, devido à rápida ação do GSV. CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico