SOFTEN: SOluciones para mejorar el FuncionamienTo de aerogENeradores en redes débiles.
Las últimas generaciones de turbinas eólicas basadas en DFIG van a tener una presencia muy relevante en los próximos años en parques eólicos ‘on-shore’, debido a la relación potencia generada-coste. Este proyecto se centra en contribuir a la mejora de la integración en la red eléctrica de este tipo de turbinas, dotándolas de nuevas funcionalidades que, fundamentalmente, optimicen su operación en redes muy débiles (donde hay un mercado potencial muy importante). De los posibles problemas de integración de turbinas eólicas basadas en DFIG en redes eléctricas, este grupo de trabajo, formado por Siemens GAMESA, GAMESA ELECTRIC, grupo GEISER de UAH y IIT de Universidad de Comillas, ha identificado que es muy importante seguir trabajando en la realización de análisis exhaustivos de los límites de operación de los convertidores, así como la mitigación de las interacciones, entre las que destacan la interacción sub-síncrona, las oscilaciones inter-área e inter-planta y los armónicos de la tensión de red. Como se explica en el estado del arte, ya existen soluciones específicas para abordar alguno de estos problemas. Sin embargo, en ningún caso estas soluciones se han validado en banco a escala reducida y mucho menos han acabado en producto industrial, lo que supone una innovación fundamental de este proyecto. Además, es necesario evaluar la implementación de todas las funcionalidades en su conjunto así como su impacto en la vida útil de los componentes, aspecto que no se trata tampoco en la literatura, ya que pueden aparecer interacciones adversas entre estrategias o, en algunas de las soluciones, suponer incremento o reducción de la vida útil de ciertos componentes de la turbina
La industria por su parte ya ha empezado a abordar alguno de estos problemas, nunca de forma conjunta, dando soluciones a nivel de algoritmia difícilmente replicables y escalables, e incluyendo hardware adicional, lo que es muy costoso y poco eficiente. Es por ello que dentro de este proyecto se priorizarán siempre soluciones a nivel de algoritmia y, en caso de ser necesario, redimensionar los convertidores electrónicos de manera óptima. La implementación de dichas soluciones en el producto industrial por parte de SIEMENS GAMESA y GAMESA ELECTRIC permitiría la integración segura de esta tecnología en sistemas débiles a un coste eficiente. Todo este desarrollo de forma conjunta a nivel tecnológico tiene una gran relevancia pero, sin duda, es a nivel industrial donde se puede indicar que va a tener un carácter innovador muy relevante, y va a posicionar a las turbinas eólicas basadas en DFIG de SIEMENS GAMESA en una posición muy ventajosa en el mercado.
Debido a la complejidad que esto supone, dicho objetivo tiene que abordarse de manera holística cubriendo todos los aspectos relacionados. Para ello se van a acometer cinco líneas de investigación de manera conjunta: desarrollo de los distintos controles suplementarios, análisis de la robustez de los mismos, sincronización, dimensionamiento óptimo del convertidor y detección de las condiciones de operación.
De manera resumida las principales innovaciones tecnológicas se enumeran a continuación:
- Ampliación del margen de operación de generadores DFIG en redes débiles (bajo SCR, baja inercia).
- Nuevo control suplementario para mejorar el comportamiento de generadores DFIG ante interacción subsíncrona.
- Mejora de los algoritmos de sincronización del convertidor de red en máquinas DFIG para trabajar en redes débiles.
- Contribuciones a las estrategias de soporte de red en generadores DFIG, incluso en redes muy débiles.
- Ampliación del papel del convertidor de red en generadores DFIG, con la posibilidad de operar como fuente de tensión.
- Algoritmos de detección de cambio de operación incluyendo el caso extremo de la detección de operación en isla para los generadores de SIEMENS GAMESA, y desarrollo de la capacidad de adaptación de los reguladores de un sistema DFIG para situaciones de red cambiantes.
