Análise do impacto de geração com baixa inércia (solar e eólica) no comportamento dos sistemas de energia

Abstract

Ao nível mundial, as energias solar e eólica são, atualmente, as fontes renováveis usadas na produção de energia elétrica em maior desenvolvimento, tanto no que diz respeito aos aspetos técnicos como ao nível da sua disseminação nos sistemas elétricos de energia. Apesar de estas tecnologias poderem diminuir a pegada ecológica derivada da geração de energia elétrica, a sua, cada vez maior, penetração nos sistemas de energia veio levantar uma série de questões, algumas das quais serão abordadas no decorrer deste trabalho.É sabido que a chamada resposta inercial dos sistemas de energia é essencial para o "bom" comportamento dos sistemas, em termos de variação de frequência, quando ocorrem eventos diversos.Todavia, com a crescente disseminação da geração baseada em renováveis (eólica e solar) existe alguma preocupação com esse comportamento, uma vez que estes sistemas de geração podem em geral disponibilizar menor resposta inercial que a geração "tradicional" baseada em máquinas síncronas.Com este trabalho pretende-se avaliar o impacto da disseminação das renováveis com baixa inércia (eólica e solar) na resposta do sistema (frequência) perante eventos. Para tal recorrer-se-á a ferramentas de simulação PowerWorld para avaliar o andamento da frequência em cenários diversos e perante diferentes eventos (perda/aumento de carga, variação brusca de geração e curto-circuitos).Assim, este trabalho permite concluir que na análise da resposta do sistema com elevados níveis de penetração de fontes de energia renováveis, existem vários fatores a ter em consideração, que a inércia do sistema desempenha um papel preponderante nessa resposta, no entanto existe um conjunto de fatores, como a parametrização dos sistemas de controlo, o tipo de tecnologia instalada e os eventos a que está sujeito o sistema que devem ser tidos em consideração na análise do seu comportamento.

At the global level, solar and wind energy are currently the renewable sources used in the production of electric energy in greater development, both with regard to technical aspects and the level of its dissemination in electric power systems.Although these technologies may reduce the ecological footprint derived from electric power generation, its increasing penetration in energy systems has raised a number of issues, some of which will be addressed in the course of this work.It is well known that the so-called inertial response of energy systems is essential for the "good" behavior of systems in terms of frequency variation when various events occur.However, with the increasing spread of renewable-based generation (wind and solar) there is some concern about this behavior, since these generation systems can generally provide less inertial response than the "traditional" generation based on synchronous machines.This work intends to evaluate the impact of the dissemination of renewable with low inertia (wind and solar) in the response of the system (frequency) to events. For this purpose, PowerWorld simulation tools will be used to evaluate the progress of the frequency in different scenarios and different events (loss / increase of load, sudden generation variation and short circuits).Thus, this work allows to conclude that in the analysis of the systems response with high levels of penetration of renewable energy sources, there are several factors to consider, that the inertia of the system plays a preponderant role in this response, however there is a set of factors such as the parameterization of control systems, the type of technology installed and the events to which the system is subject, which should be taken into account in the analysis of its behavior.