Contribuciones y análisis normativo para la integración de la energía eólica en sistemas de energía eléctrica

Abstract

[SPA] La energía eólica representa una de las energías de origen renovable con mayor implantación en nuestros días. Este hecho se debe, en gran parte, a los avances en tecnología de aerogeneradores y sistemas auxiliares. En paralelo al aumento de la capacidad de generación eólica, surge la necesidad de desarrollar normativas que regulen este sector energético emergente. De hecho, debido a que los aspectos regulatorios se encuentran en constante actualización, se ha decidido realizar la presente Tesis Doctoral abordando diferentes ámbitos normativos. En primer lugar, cabe resaltar que la investigación aplicada sobre ensayo de curvas de potencia de aerogeneradores se encuentra en pleno desarrollo. Todavía hoy en la Norma Internacional vigente relativa a la caracterización de la curva de potencia de aerogeneradores, la velocidad del viento a la altura del buje es el parámetro principal de entrada para la caracterización de dicha curva. Esta suposición implica que la velocidad del viento es constante en toda el área barrida del rotor. Sin embargo, el diámetro del rotor y la altura de los aerogeneradores presentes en el mercado actual son considerablemente mayores de los que existían cuando se publicó dicha Norma en el año 2005. Por este motivo, actualmente existe un Comité Técnico encargado de la actualización de esta Norma, donde se han vertido parte de las contribuciones y aportaciones de esta Tesis. Por otro lado, y con el objeto de estandarizar la gran variedad de modelos de simulación de aerogeneradores que existe en el sector, a nales del año 2009 se creó un Comité Técnico dedicado al desarrollo de modelos simpli cados de aerogeneradores y parques eólicos, en el que uno de los Directores de la presente Tesis es el responsable del Comité Español. Dicho Comité Técnico se encuentra actualmente inmerso en el desarrollo de una Norma en la que se están de niendo modelos de aerogeneradores capaces de ser integrados en estudios de estabilidad de los sistemas eléctricos ante grandes perturbaciones. Esta Tesis ha participado con sus aportaciones en los primeros pasos que se han dado en este ámbito. En tercer lugar, y debido a la sensibilidad de la aparamenta eléctrica y de los componentes electrónicos frente a perturbaciones, la evaluación de su comportamiento en sistemas eléctricos en general y en parques eólicos en particular resulta ser un tema de elevado interés en la actualidad. Más aún cuando la normativa actual requiere de un mayor conocimiento sobre el comportamiento eléctrico de estos componentes, así como las variables más in uyentes en el mismo. En esta línea, la presente Tesis incluye una amplia variedad de ensayos realizados sobre diverso equipamiento eléctrico presente en instalaciones de generación de energía eólica ante las perturbaciones más habituales. En suma, la presente Tesis Doctoral contribuye a resolver las cuestiones normativas descritas en los párrafos anteriores, al mismo tiempo que analiza su in uencia en la integración de la energía eólica en los sistemas eléctricos. [ENG] Nowadays, wind energy represents one of the renewable energy sources with the largest establishment. This development is largely due to the advancement in wind turbine technology and ancillary systems. In parallel with the increase of the wind power capacity, standards to control this emerging energy sector are needed. Since these normalisation concerns results in a constant update, it has been decided to perform the present Doctoral Thesis dealing with several regulatory aspects. First of all, it should be pointed out that the research related to power curve performance of wind turbines is in continuous development. Even today in the current edition of the International Standard related to power curve performance, the wind speed at hub height is the primary input parameter for power curve measurements. This assumption implies that wind speed is constant over the whole turbine swept rotor area. However, both rotor diameter and hub height of modern wind turbines are signi cantly large in comparison with the wind turbines developed in 2005, when the Standard was issued. For this reason, a Technical Committee has recently been created devoted to update this Standard, where some of the contributions of this Thesis are included. Secondly, with the aim of standardizing the huge diversity of simulation models for wind turbines present in the wind energy sector, at the end of 2009 a Technical Committee focused on the development of generic models for both wind turbines and wind farms was created. The national responsible of this Committee supervises this Thesis. Currently, this Technical Committee is developing an International Standard where wind turbine models for the integration of wind power generation in studies of large-disturbance power system stability are de ned. This Thesis has collaborated towards the rst steps for the development of this Standard. In the third place and due to the sensitivity of electrical equipment and electronic components to electromagnetic disturbances, nowadays the assessment of their behavior in power systems in general and in wind farms in particular represents an interesting issue. Furthermore, both a higher knowledge and the most in uential parameters are required by the current standards. From this point of view, the present Thesis includes a wide variety of tests carried out over di erent electrical equipment commonly used in wind farms under most typical electromagnetic disturbances. Taking into account these considerations, the present Doctoral Thesis contributes to the solution of the regulatory concerns pointed out in the preceding paragraphs, together with an analysis of their in uence on the integration of wind energy in power systems.