STUDIUL IMPACTULUI TURBINELOR EOLIENE ASUPRA REȚELEI ELECTRICE

Abstract

Industria energetică se confruntă cu schimbări majore. Datorită direcției pe care multe guverne le aprobă pentru a reduce emisiile de carbon, în consecință, sporirea numărului cît mai mare a resurselor de energie regenerabilă și a tehnologiilor de rețea inteligentă, transformă complet modelele de planificare și operare a rețelei electrice. Pe măsură ce tot mai multe surse sunt integrate în rețeaua electrică, funcționarea rețelei se confruntă cu un nivel tot mai mare de incertitudini. Procesul de luare a deciziilor într-un astfel de mediu devine mai dificil. Arhitectura și controlul rețelei devine, de asemenea, din ce în ce mai descentralizată, necesitând noi paradigme de control și indici de fiabilitate care să fie investigați pentru a obține un nivel mult mai ridicat al flexibilitatății și rezilienței rețelei. Pe de altă parte, evoluția calculatoarelor, tehnologiilor de generare, transport și de distribuție; a metodelor matematice creează oportunități de inovare în proiectarea și controlul sistemului energetic. Noi modele matematice pentru analiza și exploatarea sistemelor de energie electrică sunt în curs de dezvoltare pentru a răspunde provocărilor descrise mai sus. Sistemele energetice moderne trec prin diferite etape de evoluție determinate de evenimente tehnice, economice și de reglementare. Acestea au trecut de la o rețea descentralizată, cu cuplaje foarte slabe, la sisteme puternic interconectate și controlate la nivel central. Complexitatea crescută și lipsa capacității de a o gestiona au dus la pene de curent majore care au obligat la schimbări semnificative în planificarea și exploatarea sistemului. În prezent, industria energetică se confruntă cu o altă schimbare revoluționară. Directivele guvernamentale de reducere a emisiilor de carbon și, în consecință, sporirea surselor de energie regenerabilă și tehnologiilor de rețea inteligentă transformă complet modelele de planificare și operare a rețelei electrice. Resursele energetice distribuite sunt construite adânc în rețelele de distribuție, iar hotarul dintre transport, sub-transport și distribuție se estompează. Acest proces respectă standarde de fiabilitate foarte stricte și necesită un număr mare de studii, atât în regim staționar, cât și în regim tranzitoriu. În prezent, numeroase modificări ale rețelei se fac ad-hoc: generare distribuită, microrețele, stocare etc. Operatorii de sistem pierd controlul asupra perimetrului rețelei. Această incertitudine topologică se adaugă la natura intermitentă a resurselor regenerabile. Arhitectura rețelei moderne devine din ce în ce mai descentralizată, în timp ce arhitectura de control rămâne aceeași. O parte semnificativă a resurselor de generare este neobservabilă pentru operatorii de sistem. Nivelul de incertitudine fără precedent este introdus nu numai în ceea ce privește localizarea resurselor distribuite, ci și natura lor intermitentă. De asemenea, producția de energie eoliană și fotovoltaică poate varia semnificativ în timp. Cunoștințele operatorilor de sistem nu reușesc să facă față unor modele complet diferite față de sistem. Sarcina sau producția sistemului se poate modifica cu mai mulți gigawați (GW) într-o perioadă de timp relativ scurtă. Acest comportament, considerat anormal sau de urgență, devine parte a funcționării normale. Acest lucru creează o complexitate extraordinară în controlul sistemului energetic. Datorită noilor politici „verzi” și a prețurilor scăzute al gazelor naturale determină retragerea din activitate a centralelor pe cărbune, petrol și nucleare, ceea ce duce la schimbări semnificative în mixul de producție și chiar la o penurie de capacitate. Punerea în aplicare a tehnologiilor ecologice și a rețelelor inteligente sporește în mod semnificativ numărul de dispozitive electronice de putere conectate la rețelele de transport și distribuție. Interacțiunile unui număr atât de mare de controlere interconectate introduc un alt nivel de complexitate și potențialele probleme de stabilitate. O altă proprietate a sistemelor ciberfizice de mari dimensiuni este interdependența ridicată a diferitor infrastructuri. Reziliența sistemului este din ce în ce mai slabă, ceea ce necesită noi soluții pentru planificarea și operarea sistemului. În prezent, sistemele de energie electrică sunt exploatate aproape exclusiv în cadrul controlului preventiv. Această abordare, devine mai costisitoare din punct de vedere economic în noul mediu. Trebuie introduse mai multe acțiuni corective pentru a face mai puțin costisitoare funcționarea sistemului energetic. Complexitatea indusă de componentele distribuite pe scară largă, din lipsa de observabilitate și de incertitudinea viitoarei rețele generează provocări semnificative în ceea ce privește modelarea, luarea deciziilor și controlul sistemului. Pentru a gestiona aceste provocări, industria are nevoie de un control diferit, de o nouă arhitectură a rețelei, de noi algoritmi, de noi modele și de noi criterii de fiabilitate. Fundamentul acestor noi schimbări ar trebui să fie o arhitectură de rețea mai flexibilă, de exemplu, o rețea descentralizată și distribuită. Procesul de luare a deciziilor pentru rețea va trebui să fie îmbunătățită prin reducerea interdependenței dintre diferite componente și prin utilizarea unor soluții robuste, care să fie insensibile la perturbațiile externe și, în același timp, eficiente din punct de vedere economic. Componentele robuste rezultate vor permite, la rândul lor, flexibilitatea structurilor de control distribuite și vor asigura reziliența tot mai necesară a rețelei. Pentru a proiecta și a implementa în mod eficient o astfel de arhitectură de control, va trebui să creăm parametri care să fie utilizați pentru a gestiona calitatea controlului.