El creixent nivell de preocupació pel canvi climàtic a escala global està propiciant canvis en la infraestructura de la xarxa elèctrica convencional, sustentada fonamentalment en la combustió de combustibles fòssils. Aquesta migració cap a fonts d’energia renovable, amb un menor impacte en l’empremta de carboni, respon a la necessitat imperant de reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle.
Anàlisi d’estabilitat de microxarxes intel·ligents
Tesis Doctorals
9 maig 2024
Dr. Pere Palacín, Dr. Sauro Yagüe i Dr. Aurelio Garcia
El Dr. Sauro J. Yagüe va completar la seva tesi doctoral a IQS, on va dur a terme una revisió de les tècniques emprades per a les anàlisis d’estabilitat en sistemes de potència desequilibrats, així com la seva aplicació en microxarxes.
Aquest canvi de paradigma implica una transició cap a un sistema elèctric més descentralitzat i eficient, caracteritzat per la generació distribuïda i el sorgiment de les microxarxes, xarxes locals de producció i distribució d’energiaque poden operar de manera independent o bé connectades a la xarxa, permetent flexibilitzar l’operativa de la xarxa principal. A més, aquestes microxarxes integraran futures tecnologies avançades d’emmagatzematge i gestió d’energia, la qual cosa permetrà la creació d’un ecosistema energètic on aquestes microxarxes s’interconnectaran de manera intel·ligent, aconseguint una optimització continua tant de la producció com del consum d’energia.
En la literatura especialitzada recent, l’anàlisi en microxarxes desequilibrades ha rebut escassa atenció, implicant una manca d’enfocament cap als sistemes de potència desequilibrats, escenari que adquireix gran importància, especialment en sistemes de generació distribuïda. En aquest context, el Dr. Sauro J. Yagüe va realitzar la seva tesi doctoral en el Grup d’Enginyeria de Productes Industrials (GEPI) del Departament d’Enginyeria Industrial d’IQS School of Engineering. La seva recerca va consistir en una revisió de les tècniques emprades per l’anàlisi d’estabilitat en sistemes de potència desequilibrats. Aquesta revisió va abordar tant càrregues dependents de la tensió com càrregues de potència constant, emprant mètodes com l’anàlisi modal i el mètode basat en la impedància. Sota el títol Stability analysis of unbalanced microgrids with grid-forming and grid-following electronic power converters, la tesi ha estat dirigida pel Dr. Pere Palacín Farré d’IQS i pel Dr. Dr. Aurelio García Cerrada de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI, de la Universidad Pontificia de Comillas .
Estudi de l’estabilitat de microxarxes desequilibrades
El procediment de revisió emprès pel Dr. Yagüe comença amb un estudi de cas simple de baixa tensió (BT), que abasta convertidors electrònics de potència formadors de xarxa (Grid Forming – GFO) i convertidors seguidors de xarxa (Grid Following – GFL), juntament amb tres models diferents de llaç de bloqueig de fase (PLL) i càrregues desequilibrades. L’objectiu principal ha estat investigar les possibles interaccions entre aquests components.
Es van comparar els resultats obtinguts amb dos mètodes, l’anàlisi modal i el mètode basat en la impedància. Si bé aquest darrer és més fàcil d’implementar utilitzant simulació o dades de camp, l’anàlisi modal requereix una comprensió més profunda de les característiques del sistema, malgrat que ofereix una millor comprensió del problema. Donat que ambdós mètodes es basen en una aproximació del sistema mitjançant pertorbacions en petit senyal, proporcionen idèntics resultats, però ofereixen informació diferent.
Per tal d’aprofundir en la recerca, es va considerar finalment un cas d’estudi més ampli, utilitzant un sistema de distribució de baixa tensió definit per CIGE. En aquesta anàlisi, es va emprar un model exhaustiu de la microxarxa desenvolupat en Simulink, el qual incorporava convertidors electrònics de potència, amb el propòsit d’extreure i examinar els resultats.
Aquesta tesi constitueix un avanç significatiu cap a la implementació d’una tècnica efectiva de reducció de models, que pugui identificar els modes més rellevants de la microxarxa desequilibrada. Aquest progrés no només revesteix importància teòrica, sinó que també té implicacions pràctiques significatives, en facilitar la implementació d’estratègies de control més eficients en les microxarxes, promovent així la seva viabilitat i adopció en la transició cap a sistemes elèctrics més sostenibles i resilients.
Publicaciones relacionadas
Sauro J. Yagüe, Aurelio García Cerrada, Pere Palacín Farré, Comparison between modal analysis and impedance-based methods for analyzing stability of unbalanced microgrids with grid-forming electronic power converters, Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 11, nº4, pp. 1269-1281, 2023
COL·LABORADORS
