Modelado y análisis de la operación dinámica de parques eólicos

Abstract

At present, wind generation systems are widely used . With the current technology, larger, more robust, and higher capacity systems have been achieved. The impact of these systems in the rest of the power network is analyzed; devices and technologies have been developed to reduce the harmonic pollution and, intern, to improve the quality of power when the wind generation is present. It is required to have and to developed appropriate digital models to accurately reproduce the dynamic operation of the wind generator systems. Based on the development of an asynchronous generator, this thesis consolidates on the development of a wind generation system, in the form of a wind farm. Details are given on the practical design, development and implementation of a digital tool that allows the simulation of the dynamic operation of diverse wind park configurations. It is not restrained to a particular configuration, since it has the capability of selecting a wind park configuration, as well, as performing the analysis of its dynamic operation considering disturbance conditions. The developed wind farm digital simulator (WFSim Wind Farm Simulator) is detailed. This simulator can represent diverse rectangular wind farm configurations; the impact of the park orientation with the incoming wind can analyzed. These wind models have been implement which allows the analysis of three different wind speed effects at the wind turbine to be analyzed. The fault module allows the representation of single-phase, three-phase and two-phase to ground faults to be represented.

En la actualidad el uso de los sistemas de generación eólicos esta en auge. Se esta desarrollando tecnología para lograr sistemas de mayor potencia, más grandes y robustos. Se hacen estudios para determinar el impacto de estos sistemas en el resto de la red y se desarrollan dispositivos para lograr que la contaminación armónica de que generan estos sistemas se reduzca y mejorar así la calidad de la energía generada. Para realizar todo este tipo de estudios es necesario contar con modelos que puedan reproducir la dinámica de estos sistemas. Basado en el desarrollo de un modelo de aerogenerador asíncrono en coordenadas de fase, en la presente tesis se construye el modelo de un sistema de generación eólica, en su configuración de parque eólico. Parque eólico se le denomina a un conjunto de aerogeneradores que están operando en una misma ubicación. Para construir el modelo del parque se tiene que hacer previamente el modelo de cada uno de los aerogeneradores que lo componen. Para esto se utilizan modelos de los elementos que ya han sido probados por distintos autores. Estos trabajos anteriores se unen y adecuan de acuerdo a las necesidades del modelo. Se detalla el diseño, realización e implementación de una herramienta computacional que permite simular la operación dinámica de distintas configuraciones de parques eólicos. La herramienta digital no esta restringida a una configuración en particular, sino que se tiene la posibilidad de seleccionar una configuración de parque y hacer el análisis de su operación dinámica., considerando condiciones de disturbio. Se detalla la herramienta de simulación digital desarrollada WFSim (Wind Farm Simulator) es un, simulador digital de parques eólicos.