Los condensadores síncronos y el almacenamiento de energía de la batería forman una poderosa combinación para el soporte de la red

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La disminución de la inercia del sistema está creando un gran desafío para las redes eléctricas del mundo. Es el resultado del desmantelamiento de centrales eléctricas centralizadas tradicionales a gran escala que se basan en gran medida en generadores síncronos rotativos. Esta disminución se está acelerando por el aumento de la demanda de energía y la penetración de la generación basada en inversores a partir de recursos renovables como la eólica y la solar.

Es bien sabido que la inercia reducida del sistema conduce a una menor estabilidad de la red y una menor resiliencia de la red. Sin embargo, a menudo no se aprecia que la eliminación de los generadores síncronos también provoca una disminución en la corriente de falla disponible, con el consiguiente impacto en los sistemas de protección de relés existentes.

La mayor penetración de las energías renovables también afecta la estabilidad de la red al introducir potencialmente nuevos fenómenos como las oscilaciones. También pueden tener un impacto negativo en la calidad de la energía.

Existe una considerable actividad de I+D centrada en nuevos algoritmos y esquemas de control para evitar problemas de estabilidad de la red. Sin embargo, un enfoque híbrido basado en tecnología existente y bien probada utiliza un SC para la contribución de la corriente de falla y la inercia real junto con un BESS para la potencia activa y el soporte de frecuencia.

La tecnología de inversor de seguimiento de red es más antigua, está bien establecida y es común en las nuevas instalaciones, especialmente a menor escala. Se basa en una red estable. Demasiada variación del fasor de voltaje puede causar problemas de control para el inversor. El principal inconveniente es que este tipo de inversor no puede conectarse a una red inestable ni utilizarse para un arranque en negro.

En comparación, los inversores formadores de red son relativamente nuevos y menos comunes, pero se están implementando en instalaciones BESS de mayor escala. Este tipo de inversor puede estabilizar una red y proporcionar capacidad de arranque en negro.

Un desafío particular de las tecnologías basadas en inversores es que pueden causar problemas como oscilaciones de potencia y control opuesto debido a la naturaleza digital de sus sistemas de control y medición.

Por el contrario, el funcionamiento del SC está determinado por la física simple. Esto convierte al SC en un recurso estable y confiable para el soporte de la red.

Una combinación de electrónica de potencia y SC es la mejor solución para múltiples aplicaciones:

La SC agrega una alta capacidad de sobrecarga a través de sus propiedades inherentes como una máquina giratoria física. Brinda soporte instantáneo durante una falla, elevando el voltaje y reduciendo el impacto de la caída de voltaje.

Después de eliminar la falla, el SC puede crear una ligera sobretensión ya que no puede actuar rápidamente para reducir la corriente de excitación. En este caso, la rápida absorción de potencia reactiva de un dispositivo electrónico de potencia como un BESS o STATCOM puede reducir esta oscilación excesiva en el voltaje, por lo que el voltaje del sistema tendrá un retorno más rápido a su estado estable.

El control de frecuencia e inercia es suministrado como inercia real por el SC, complementado por el control de frecuencia rápido, a veces llamado inercia "virtual", por el BESS. Se ha demostrado que el sistema híbrido brinda un mejor rendimiento del sistema y una menor tasa de cambio de frecuencia (ROCOF).

La capacidad de cortocircuito (relación de cortocircuito - SCR) es un aspecto importante de la red eléctrica y sus funciones de protección de relés. Un SC puede proporcionar corrientes de cortocircuito muy altas de varias veces la corriente nominal. Por lo tanto, combinar el SC con un BESS puede proporcionar una gran contribución de corriente de falla sin la necesidad de sobredimensionar el inversor BESS para manejar la gran corriente que ocurre en escenarios de falla.

El inversor de formación de red BESS proporciona la capacidad de arranque en negro. Esto primero establece la red local a la que se sincroniza el SC. Luego, el SC agrega capacidad de corriente de falla y estabilidad de voltaje y frecuencia a medida que la red más grande se reinicia y se construye agregando generación de energía y cargas adicionales.

La amortiguación de oscilaciones se puede mejorar conectando un SC a la red en combinación con unidades BESS o agregando una función de amortiguación de oscilaciones de potencia (POD) como parte del sistema regulador automático de voltaje (AVR) del SC.

La combinación de un SC y un BESS ofrece claros beneficios al proporcionar funciones de apoyo a la red. Juntos, pueden estabilizar la red a través de una mayor corriente de cortocircuito, mayor soporte de frecuencia e inercia del sistema, disminución de ROCOF y control de potencia reactiva. Además, el sistema combinado puede proporcionar capacidad de arranque en negro. Obtenga más información sobre cómo los condensadores síncronos de ABB ayudan a mantener la estabilidad de la red renovable.