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Gestión óptima de potencia reactiva en sistemas eléctricos con generación eólica

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2010
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2010-06-02
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En las últimas décadas se está produciendo una evolución creciente de la demanda que sitúa el punto de trabajo de los sistemas de potencia próximos a sus límites físicos de funcionamiento. Muchos son los ejemplos de problemas de estabilidad de tensión relacionados con este aumento de carga a lo largo de todo el mundo. Los sistemas de compensación de reactiva se presentan como una buena alternativa para aliviar los problemas relacionados con la estabilidad de tensión; por lo que, la planificación de potencia reactiva en grandes sistemas eléctricos cobra especial importancia, desarrollándose nuevas técnicas para su resolución. Las técnicas metaheurísticas se perfilan como una buena alternativa para resolver el problema de gestión óptima de la potencia reactiva, entendido como operación, localización y dimensionado óptimo de estas unidades. Entre ellas, los algoritmos genéticos destacan por su rapidez de cálculo y su sencillez. El incremento de la penetración de la energía eólica en los sistemas de potencia, motivado por los incentivos del uso de las fuentes de energía renovables, ha supuesto la creación en diferentes países de códigos de conexión a red. Estos códigos establecen requisitos de operación para los parques eólicos encaminados a favorecer la máxima incorporación de energía eólica en los sistemas eléctricos a la vez que se exige a esta generación un comportamiento similar al de las centrales convencionales. Entre todas las tecnologías empleadas para la generación de electricidad a partir del recurso eólico, el generador asíncrono doblemente alimentado ha experimentado un gran auge gracias a la capacidad de controlar la potencia activa y reactiva entregada a la red. En esta tesis se ha desarrollado un algoritmo genético para la gestión óptima de la potencia reactiva en sistemas eléctricos con generación eólica. Las unidades generadoras de potencia reactiva consideradas son los dispositivos estáticos de compensación de potencia reactiva y los aerogeneradores asíncronos doblemente alimentados, empleados para controlar la tensión en toda la red. Las estrategias de optimización propuestas permiten localizar de forma óptima las unidades de compensación de reactiva y gestionar la inyección de potencia reactiva para satisfacer diferentes escenarios de carga y generación de los sistemas de eléctricos. Finalmente, se comprueban los beneficios asociados a la incorporación óptima de unidades de generación de potencia reactiva en el sistema en cuanto a criterios de seguridad de red se refiere.---------------------------------------------------------------------------------------------------------
During the last decades there has been an upward trend in demand, which places the operating point of power systems closer to their physical limits of operation. There are many examples of voltage stability problems caused due to the demand increase throughout the world. Reactive power compensation systems are presented as a good alternative that aims to alleviate problems related to voltage stability. Therefore reactive power planning in large power systems has become a particularly important point in recent years since it is necessary to develop new techniques to solve any problem that may arise. Moreover, Metaheuristic techniques has come up to be a good alternative to resolve the problem of optimal management of reactive power, which involves operation, location and optimal size of these units. Among these techniques genetic algorithms stand out because of their speed of calculation and simplicity. The increased penetration trend of wind energy in power systems, caused mostly by the incentives to use renewable energy sources, has led to the creation of grid codes in different countries throughout the world. These codes establish operational requirements for wind farms to enhance the maximum integration of wind energy electrical systems and to make this generation process to occur in the same way as conventional plants. Among all the technologies implemented in generating electricity from wind resource, the doubly-fed induction generator has experienced an unprecedented boom thanks to its ability to control active and reactive power delivered to the network. This thesis develops a genetic algorithm for optimal management of reactive power in power systems with wind energy. The here considered reactive power generating units are static devices of reactive power compensation and doubly fed induction wind turbines, which are used to control the voltage and the voltage stability along the network. The proposed optimization strategies will enable not only to determinate in an optimal way the reactive power compensation units location, but also to manage the reactive power injection to fulfill the needs of different scenarios of load and generation in power systems. Finally, the benefits associated with the optimal implementation of reactive power generation units in the system will be verified in terms of network security standards.
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Sistemas eléctricos con generación eólica, Gestión de la potencia reactiva, Algoritmos genéticos
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