Contribuição para a regulação de frequência do sistema elétrico através da emulação de inércia em centrais geradoras eólicas

Abstract

O aumento na penetração de energia eólica na matriz energética vem reduzindo consideravelmente as emissões de poluentes causadas por fontes provenientes de combustíveis fósseis. No entanto, à medida em que a participação eólica na rede torna-se significativa, alguns problemas técnicos associados à operação do sistema elétrico tornam-se mais evidentes. Um dos maiores problemas é a questão da redução da inércia efetiva do sistema: a maioria dos aerogeradores modernos são equipados com conversores de eletrônica de potência que provocam o desacoplamento inercial do gerador eólico em relação à rede elétrica. Dessa forma, sistemas com grande penetração eólica tendem a apresentar maiores oscilações frente a distúrbios na rede, o que é indesejável do ponto de vista do comportamento dinâmico da rede. Este trabalho tem como objetivo a análise de algumas estratégias de controle utilizadas para a obtenção de resposta inercial sintética em aerogeradores. Simulações computacionais realizadas permitem avaliar a contribuição da inércia sintética para a dinâmica do sistema elétrico.

The increase in wind energy installed capacity has been considerably reducing greenhouse gas emissions caused by fossil fuel power plants. However, the higher the wind penetration in the system, the worse are some technical issues associated with system operation. One of the biggest challenges concerns the effective system inertia reduction: most modern wind turbines are connected to the electrical system through power electronic converters. These converters are responsible for causing an inertial decoupling from the wind generator to the grid. Thus, systems that present a high wind energy penetration tend to show higher oscillations after disturbances, which is undesirable from the system dynamics standpoint. The objective of this work is to analyze some of the control strategies used to synthetically provide inertial response in wind turbines. Computer simulations are carried out to evaluate the contribution of synthetic inertia to the grid dynamic behavior.