INTER-WIND-HVDC: Interacción convertidor-red y convertidor-convertidor en redes HVDC y HVAC con alta penetración de generación renovable

Hipersectores

Áreas de investigación

Fecha Inicio:  01/01/2018

Fecha Fin:  31/12/2020

Referencia:DPI2017-84503-R

Entidad financiadora: Proyecto Retos I+D+I. Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016. Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Participantes ai2: Blasco Giménez, Ramón

Actualmente, en España hay más de 15GW de equipos electrónicos de potencia en
generación y transmisión, principalmente debido al incremento en generación de energía renovable y a la presencia de conexiones HVDC.

Este tipo de tecnología ha contribuido a la conexión de cada vez mayor cantidad de energía renovable, con menores costes de conexión y con mayor robustez y fiabilidad del sistema, conllevando un mejor aprovechamiento de la infraestructura de transmisión. Es previsible que la cantidad de conversores electrónicos de potencia utilizados en generación y transmisión siga en aumento.

Por otro lado, un sistema eléctrico dominado por convertidores electrónicos de potencia presenta importantes retos técnicos y operacionales, entre otros:

  • Baja inercia
  • Coordinación de protecciones existentes, ya que la limitación de corriente por parte de los convertidores puede causar que las protecciones actuales no sean capaces de detectar y aislar la falta.
  • Coordinación en la recuperación de grandes sistemas basados en convertidores
    electrónicos tras una falta.
  • Inestabilidad armónica y subsíncrona causada por la interacción entre convertidores
    (posiblemente de distintos fabricantes) y ante cambios de configuración en la red.

Algunos de estos retos están siendo investigados en importantes proyectos H2020 (Best Paths, PROMOTioN y MIGRATE, entre otros). A pesar del trabajo desarrollado por el grupo solicitante y otros, existen importantes aspectos no cubiertos por estos proyectos:

  • Interacción entre los convertidores de los aerogeneradores durante la recuperación de un cortocircuito.
  • Interacción entre aerogeneradores y convertidores de distintos fabricantes, entre nuevos controles “grid-forming” y controles tradicionales “grid following”, con conocimiento parcial de convertidores de otros fabricantes (modelos black-box o gray-box).
  • Interacción entre aerogeneradores basados en sistemas GADA (tipo-3) y en convertidores “full-rated” (tipo-4), tanto en conexiones HVAC, como en HVDC conectadas mediante convertidores modulares multinivel o mediante diodos rectificadores.

Por lo tanto, se establece la siguiente hipótesis: “El uso adecuado de la capacidad de control de los convertidores electrónicos de potencia puede contribuir a la transmisión robusta y económica de generación a partir de fuentes renovables, en un contexto de una red con inercia baja o cero”.

Se establece como objetivo principal de este proyecto el desarrollo y validación de
estrategias de control robustas para convertidores “grid-forming” conectados a redes HVDC y HVAC con alta penetración de energía renovable, teniendo en cuenta condiciones cambiantes en la red e información limitada sobre otros convertidores presentes en la red.

Objetivos específicos:

  • Desarrollo de estrategias de control robusto para convertidores “grid-forming” para uso en grandes redes con baja inercia e información parcial sobre convertidores presentes con anterioridad.
  • Control de parques eólicos marinos “grid-forming” conectados mediante cables de alterna, incluyendo almacenamiento energético y compensación STATCOM.
  • Control de parques eólicos marinos “grid-forming” conectados a redes HVDC mediante convertidores modulares multinivel.
  • Control de parques eólicos marinos “grid-forming” conectados a redes HVDC mediante rectificadores de diodos.
  • Validación de las estrategias de control desarrolladas en condiciones realistas.

Proyectos

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