Modelos equivalentes de parques eólicos con aerogeneradores diferentes

Resumen

El crecimiento de la penetración eólica en los sistemas eléctricos ha despertado el interés de los operadores de los sistemas eléctricos por conocer el comportamiento de redes eléctricas con gran presencia de parques eólicos. Esto justifica la necesidad de obtener modelos adecuados, para su utilización en programas de simulación de sistemas eléctricos de potencia, que permitan representar el comportamiento dinámico de los parques eólicos y evaluar su influencia sobre la red, con objeto de mej orar la planificación y explotación de los sistemas eléctricos. La complejidad del modelo y el tiempo de simulación pueden ser reducidos en gran medida si se emplean modelos equivalentes, basados en agrupar los aerogeneradores individuales en uno equivalente. En el caso de parques compuestos por aerogeneradores diferentes o de parámetros distintos y, además, sometidos a condiciones tanto en la entrada (fluctuaciones de viento) como en la salida (tensiones de generación) distintas existen muy pocas referencias en la literatura. En esta tesis se desarrollan nuevos modelos equivalentes de parques eólicos, tanto de velocidad fija (generador de jaúla) como variable (generador de rotor bobinado), donde, además de considerar vientos incidentes individuales en cada aerogenerador, se plantea la posibilidad de que presenten aerogeneradores diferentes. El primero de ellos se basa en la agrupación de todos los aerogeneradores del parque en un único equivalente, que recibe un viento equivalente obtenido a partir de la curva de potencia de cada uno de ellos, y de su viento incidente; siendo valido para el caso de que los aerogeneradores no sean de potencias muy dispares, o bien, no exista mucha dispersión en cuanto a los vientos incidentes de entrada. En segundo lugar se considera la posibilidad de obtener un modelo aproximando el par (potencia) mecánico desarrollado; este modelo, al no agrupar el sistema mecánico, pennite simular cualquier diferencia de velocidades de viento entre los aerogeneradores individuales. Y en tercer lugar, se considera la opción de obtener un único sistema mecánico que cumpla requerimientos similares al del modelo anterior; es decir, sea capaz de aproximar el par (potencia) mecánico desarrollado por el grupo de aerogeneradores; pero en lugar de obtenerlo a partir de la suma de los pares (potencias) de cada máquina individual, se emplean modelos simplificados de cada uno para obtener una única turbina equivalente. Los modelos equivalentes son validados mediante comparación con los modelos completos de los parques eólicos considerados, tanto en condiciones de funcionamiento normales (fluctuaciones de viento) como en perturbaciones a su salida (huecos de tensión) de acuerdo a las recomendaciones del Guipo de Trabajo 21 de la Agencia Internacional de la Energía (lEA Wind).