Proyectos de Investigación

GRID_FORMING: Control "Grid Forming" para Operación Avanzada de Sistemas Eléctricos con Gran Penetración de Energía Renovable

Fecha Inicio:     

01/09/2021

Fecha Fin:    

31/08/2024

Entidad Financiadora:      

PROYECTOS DE I+D+i 2020. RETOS INVESTIGACIÓN. Agencia estatal de Investigación. Ministerio de Ciencia, Innovación

Referencia:    

PID2020-112943RB-I00

Investigador Principal: Blasco Giménez, Ramón Manuel

Participantes de otras entidades:

Bernal-Perez, Soledad; Añó Villalba, Salvador Conrado

Sobre el proyecto

El Plan Nacional Integrado para la Energía y el Clima 2021-2030 (PNIEC) prevé 120 GW de energía renovable en España para el año 2030, de los cuales 50 GW serán eólicos y 38 GW fotovoltáicos, con el objetivo de llegar al 74% de energía renovable en 2030 y al 100% en 2050. Para satisfacer este nivel de energía renovable, se planean diversas acciones, entre las que se encuentran nuevas conexiones HVDC y HVAC entre España y Francia.
Por otro lado, el objetivo de la Comisión Europea para la descarbonización implica unos 60 GW de eólica marina instalada para el año 2030 y hasta 300 GW para el 2050.

Las nuevas instalaciones de energía renovable y las nuevas conexiones implican importantes retos, como son la operación con una baja inercia, inestabilidades causadas por la interacción entre los convertidores electrónicos de potencia y los servicios de restauración con un alto porcentaje de energía renovable.
La capacidad de controlabilidad de los convertidores electrónicos de potencia ha sido identificada como una herramienta fundamental para la integración de renovables a gran escala. En esta línea, la Comisión Europea incluyen, en los nuevos códigos de red, provisión para control de tensión activa, mejora de la estabilidad dinámica y transitoria, soporte en frecuencia y finalmente, operación en isla y arranque en vacío (black-start). La capacidad de control “grid-forming” es una posible solución para estos retos.

Las “energy islands” están en estudio para la conexión a la red de grandes parques eólicos y para aumentar la capacidad de transmisión entre los países del Mar del Norte. El gobierno danés ha impulsado estas islas de energía como una iniciativa clave para alcanzar la conexión de 5 GW adicionales de plantas eólicas. En el caso español, un enlace adicional HVdc está planificado para conectar la península con las Islas Baleares, junto con 500 MVAr de condensadores síncronos y 140 MW de almacenamiento en baterías.

En estos casos, las características de creación de red (grid forming) de la energía renovable, los convertidores HVdc y los sistemas de almacenamiento de energía permitirán la optimización del sistema, incrementar su robustez y proporcionar servicios adicionales, como el de arranque en vacío.
Por lo tanto, el objetivo de este proyecto es contribuir a reducir el riesgo del control “grid forming” de sistemas HVdc, generación basada en convertidores y sistemas de almacenamiento para conseguir una mayor penetración de energía renovable y mejorar la operación del sistema.

Los objetivos específicos son:

  1. Desarrollar estrategias de control, protección y operación de enlaces HVdc, sistemas de almacenamiento con baterías (BESS) y parques eólicos “grid forming” considerando sus características técnicas específicas y sus limitaciones.
  2. Desarrollar y evaluar estrategias de control de convertidores “grid-forming” MMC y BESS en sistemas embebidos HVdc para ofrecer servicios auxiliares en sistemas de potencia débiles con una fuerte penetración de renovable.
  3. Desarrollar y evaluar estrategias de control robustas “grid-forming” para arranque de sistema con una combinación de parques eólicos, BESS, redes HVdc y/o STATCOMs.
  4. Validar las estrategias desarrolladas en condiciones realistas:
    • Segundo conector HVdc Península-Islas Baleares.
    • Islas de energía del Mar del Norte.