Síguenos en Facebook
Síguenos en Twitter

Estudo e simulación de sistemas de xeración eólica de Sotavento

ANTECEDENTES:


A gran penetración da enerxía eólica no noso país obrigou a considerar, neste tipo de instalacións, determinados aspectos relacionados coa calidade de onda xerada, a súa influencia na rede eléctrica e o comportamento na continuidade de subministración ante determinadas continxencias da rede (ocos de tensión e microcortes).

SOTAVENTO GALICIA, S.A., consciente diso, aproveitou as vantaxes que lle ofrecen as súas instalacións a dispoñer de diferentes tecnoloxías eólicas implantadas no parque, para realizar un estudo comparativo destas a partir de medicións reais en referencia á calidade de onda e a continuidade de xeración ante perturbacións.

O estudo foi efectuado polo Grupo de Electrotecnia e Redes Eléctricas da Universidade de Vigo.

OBXECTIVOS:


Os obxectivos do devandito estudo abranguen os seguintes aspectos nos aeroxeradores presentes no parque de Sotavento:

  • Estudo comparativo da calidade de onda en función do tipo de aeroxerador e a nivel de parque (flutuacións de potencia, interharmónicos...)
  • Simulación da influencia sobre a rede eléctrica (flicker, harmónicos, variacións de tensión...) de parques coas distintas tecnoloxías. Comparación cos valores obtidos na etapa de medidas.
  • Estudo da eficiencia enerxética do parque e das distintas tecnoloxías de aeroxeradores
  • Análise e simulación do comportamento dos aeroxeradores ante perturbacións na rede eléctrica (ocos de tensión, variacións de frecuencia, etc.)
  • Investigación dos efectos que sobre a rede eléctrica terían parque eólicos baseados nalgunha das tecnoloxías existentes en Sotavento
  • Estimación da capacidade das distintas tecnoloxías para adaptarse aos requisitos técnicos das normativas de aplicación no momento de desenvolvemento do proxecto.

Estudáronse en detalle 8 modelos de aeroxeradores que se poden encadrar en 5 tecnoloxías distintas. Os estudos propostos van máis alá do comportamento individual de cada máquina, xa que se avaliou mediante simulación, o comportamento de parques compostos por cada unha destas tecnoloxías, tomando como referencia os resultados obtidos nas máquinas de Sotavento.

Os aeroxeradores que foron estudados son os seguintes:

  • ECOTECNIA 44 / 640 kW
  • NEG MICON 900 kW
  • IZAR 600 kW
  • MADE 660 kW
  • MADE 1.300 kW: Asíncrono dúas velocidades e paso de pa fixo
  • IZAR 1.300 kW: Asíncrono dúas velocidades e paso de pa variable (perda aerodinámica activa)
  • GAMESA G47 / 660 kW: Xerador asíncrono dobremente alimentado e paso de pa variable
  • MADE 800 kW: Xerador síncrono e paso de pa variable

METODOLOXÍA (FASES):


O estudo proposto dividiuse nas seguintes fases

  • FASE 0: Documentación previa

    Paso previo ao estudo. Coñecemento da configuración do parque de Sotavento obxecto de análise. Os datos máis relevantes a obter nesta fase foron:
    • Características eléctricas e mecánicas dos aeroxeradores
    • Características dos transformadores e liñas subterráneas ata a subestación
    • Características da subestación
    • Características das liñas de evacuación de enerxía eléctrica
    • En canto ao seu comportamento, era necesario coñecer parámetros eléctricos básicos do funcionamento das instalacións, xa fose a nivel de máquina como de parque, en distintas condicións de vento:
      • Históricos das condicións de vento a nivel de parque e máquina
      • Potencia activa e reactiva a nivel de parque e máquina
      • Comportamento da tensión nos distintos puntos das instalacións

  • FASE A: Campaña de medidas e calidade de onda

    A primeira consistiu na realización dunha campaña de medidas orientada a aspectos de detalle da calidade de onda e de subministración, tanto a nivel de parque como a nivel de máquina. O obxectivo desta campaña de medidas dividiuse en función das características especiais das medidas a realizar. Por unha parte estaba o estudo dos parámetros clásicos aos que se facía referencia na normativa española (UNE-EN 50160:2001 "Características da tensión subministrada polas redes xerais de distribución"). Estas medidas abrangueron aspectos como:
    • Variacións de tensión (lentas e rápidas)
    • Taxa de distorsión harmónica
    • Desequilibrio na tensión de alimentación
    • Impulsos de tensión

    A influencia dos aeroxeradores na rede eléctrica vai máis alá dos aspectos clásicos de calidade de onda como os recollidos no apartado anterior, sendo necesaria a medición de máis variables. A continuación enumeraranse algúns destes puntos:
    • A natureza aleatoria do vento fai que a potencia inxectada á rede siga un patrón similar. Para isto foi necesario superpoñer efectos como a sombra de torre, que provoca oscilacións de baixa frecuencia que se superpoñen ao comportamento aleatorio mencionado.
    • A influencia dos equipos de electrónica de potencia dos que se dotan os aeroxeradores non só son fonte de harmónicos senón tamén de interharmónicos, mesmo a frecuencias superiores ás recollidas na normativa no momento de desenvolvemento do proxecto. Por iso necesitouse dun equipo capaz de detectar harmónicos de alta frecuencia, os cales xeralmente quedaban fóra da maior parte do rango de medición dos equipos.
    • Os aeroxeradores dobremente alimentados ou os conectados á rede a través dun enlace CA/CA fan gala dun control da potencia entregada á rede. Desta forma as flutuacións da potencia inxectada á rede eléctrica quedan atenuadas en boa medida, así como os esforzos que soportan os elementos mecánicos ante as variacións de vento. Non obstante, foi necesario rexistrar a potencia á saída do aeroxerador xa que, neste caso, a habilidade para conseguir os devanditos propósitos dependía en boa medida da axeitada elección dos algoritmos de control empregados. Todos os aspectos mencionados eran de necesaria consideración cando se trataba de estudar a influencia sobre a rede eléctrica dunha enerxía eólica en continuo crecemento.

    As medidas a realizar estaban baseadas nun rexistrador específico que permitía unha mostraxe de alta frecuencia e larga duración das formas da onda á saída do aeroxerador. Para iso, neste proxecto considerábase ademais a utilización de equipos desenvolvidos no departamento de Enxeñaría Eléctrica que cubrían estes aspectos. Esta campaña de medidas abrangueu unicamente aqueles aeroxeradores que se consideraban representativos dunha determinada tecnoloxía.

  • FASE B: Estudo de eficiencia enerxética

    Un dos aspectos fundamentais en calquera sistema de produción de enerxía eléctrica é a avaliación da eficiencia enerxética, entendendo como tal, o grao de aproveitamento dos recursos enerxéticos dos que se dispón. O primeiro aspecto avaliado foi o relacionado coas perdas de enerxía nos distintos puntos de evacuación desta, é dicir: transformadores, condutores, liñas, etc. Neste punto avaliouse o efecto dos convertedores de potencia naquelas tecnoloxías que os incluían. Este último aspecto é de grande importancia debido ao grao de penetración no mercado dos aeroxeradores dobremente alimentados ou asíncronos con enlace CA/CA. Outro aspecto relacionado coa eficiencia é a comparativa de produción entre as distintas tecnoloxías en condicións de vento similares. Resulta esencial toda a información de datos históricos dispoñibles en Sotavento, especialmente o feito da súa sincronización, xa sexa da potencia inxectada á rede como a das distintas medidas de vento.

  • FASE C: Simulación do comportamento ante perturbacións eléctricas

    O continuo incremento no índice de penetración da enerxía eólica na rede eléctrica a comezos de século facía necesario o coñecemento do seu comportamento ante as perturbacións habituais nela. A iso uníase unha crecente esixencia para que os parques eólicos garantisen certa inmunidade e contribuísen ao mantemento na estabilidade da rede. O comportamento ante as perturbacións, sendo especialmente relevantes as relacionadas coas variacións de tensión, está intimamente relacionado coa tecnoloxía empregada. Desta forma, ante unha diminución da tensión, un aeroxerador asíncrono reacciona con intensidades similares ás do arranque directo dun motor, mentres que para un sistema dobremente alimentado, a situación máis probable é a da súa desconexión co fin de protexer a electrónica de potencia. Neste proxecto realizouse un importante estudo de simulación, non só despois de establecerse o comportamento das máquinas de Sotavento, senón que permitía predicir, e polo tanto extrapolar, o comportamento a un parque composto por máquinas de idéntica tecnoloxía, tal e como adoita acontecer en parques distintos a Sotavento.

    Nesta fase avaliáronse as posibilidades das tecnoloxías analizadas para adaptarse ás esixencias técnicas provenientes dos organismos reguladores vixentes no momento no que se desenvolvemento o proxecto, concretamente ao RD 436/2004. Ademais, estudáronse posibles estratexias de control que permitisen mellorar as prestacións dos aeroxeradores.

  • FASE D: Simulación do impacto sobre a rede eléctrica

    Un aspecto complementario ao comentado no apartado anterior é o impacto que sobre a rede eléctrica teñen as distintas tecnoloxías dos aeroxeradores. Perseguindo a xeneralización das conclusións simuláronse parques eólicos con distintas tecnoloxías en exclusiva e baixo distintas condicións tanto eólicas coma eléctricas, utilizando para iso os datos obtidos no estudo do parque de Sotavento. En canto ás condicións eléctricas, estudouse a influencia das características do punto de conexión segundo a normativa vixente.

    As dúas fases anteriormente mencionadas (Fase C e Fase D) requiriron dun importante esforzo de simulación do funcionamento das distintas tecnoloxías de aeroxeradores. Isto implicaba o emprego dun modelado, polo que foi necesaria unha recompilación dos datos tanto eléctricos coma mecánicos dos distintos aeroxeradores, datos dispoñibles no Parque Eólico Experimental Sotavento.

SITUACIÓN ACTUAL:


O proxecto finalizou en xaneiro de 2007. Os resultados e conclusións obtidos ao respecto deste estudo foron publicados nun informe co título do proxecto.

DOCUMENTACIÓN:


Descrición Idioma Tamaño Descargar
Estudo e simulación dos sistemas de xeración do P.E.E. Sotavento Castelán 27.460 Kb
logo pdf