Applications of transient stability constrained optimal power flow in systems with high penetration of renewable energy and storage

Autor: Arredondo Rodríguez, Francisco
Přispěvatelé: Castronuovo, Edgardo Daniel, Ledesma Larrea, Pablo, Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ingeniería Eléctrica, UC3M. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: e-Archivo. Repositorio Institucional de la Universidad Carlos III de Madrid
instname
Popis: Mención Internacional en el título de doctor Transient Stability Constrained Optimal Power Flow (TSCOPF) models emerge as a tool to optimize the operation of power systems ensuring an economic operation, steady state operating constraints, and a transiently stable solution under a set of severe incidents. This dissertation proposes several improved TSCOPF models for modern transmission grids with high renewable generation and storage systems, evaluating them in real electrical power systems. This thesis advances in a simultaneous discretization TSCOPF formulation that calculates the frequency, the power flow and the voltages at each bus of the system and at each sample time. The model is suitable for the representation of non-synchronous renewable generation equipped with synthetic inertia and voltage regulator controls, energy storage systems and detailed load models. This work addresses the implementation and test of non-synchronous renewable generation and energy storage system models in the TSCOPF formulation. It is proposed a model to represent non-synchronous renewable generation with reactive power support for voltage dips, synthetic inertia and fault ride-through capability. Moreover, a fast response storage model is implemented in a Multi Contingency (MC)-TSCOPF formulation, calculating its optimal operation for a set of severe incidents in a single optimization problem. This thesis also evaluates the performance of various integration methods and the feasibility of using variable integration time steps in simultaneous discretization TSCOPF formulations. The proposed formulations are applied to two IEEE test and three real systems: the isolated transmission grid of Tenerife island, the North-West Spanish power system (an area of the Iberian Peninsula System with high penetration of non-synchronous renewable generation), and the Lanzarote-Fuerteventura islands transmission grid (including a Flywheel Energy Storage System in operation). Results show the efficiency of the proposed formulation. El problema de flujo de potencia óptimo con restricciones de estabilidad transitoria (TSCOPF, por sus siglas en inglés) es una herramienta útil para optimizar el funcionamiento de los sistemas de transmisión eléctrica, asegurando una operación económica frente a restricciones de operación estática y garantizando la estabilidad transitoria ante un conjunto de incidentes graves en la red. Esta tesis propone varios modelos de TSCOPF para su aplicación a redes de transmisión con almacenamiento y alta penetración de generación renovable. Esta tesis avanza en una formulación de TSCOPF basada en el método de la integración simultánea, calculando la frecuencia, el flujo de potencia y el voltaje en cada barra del sistema y para cada tiempo de muestreo. El modelo es adecuado para la representación de generación renovable no síncrona equipada con controles de emulación de inercia y regulación de tensión, sistemas de almacenamiento y modelos detallados de cargas. Este trabajo propone e implementa varios modelos de generación renovable no síncrona y de sistemas de almacenamiento de energía en el TSCOPF. La generación renovable no síncrona incluye la representación de soporte frente a huecos de tensión, inyección de potencia reactiva para regulación de tensión e inercia sintética. Además, se calcula la operación óptima del almacenamiento para un conjunto de incidentes en un mismo problema de optimización con una formulación de múltiples contingencias (MC)-TSCOPF. Esta tesis evalúa también la eficiencia de varios métodos de integración y la viabilidad de utilizar pasos de tiempo de integración variables en el TSCOPF. Los modelos propuestos se aplican a dos sistemas de prueba IEEE y en tres sistemas reales: la red de transmisión aislada de la isla de Tenerife, el sistema eléctrico del noroeste de España (un área del Sistema de la Península Ibérica con una alta penetración de generación renovable no síncrona) y la red de transmisión de las islas Lanzarote-Fuerteventura (incluyendo un sistema de almacenamiento mediante volante de inercia). Los resultados presentados muestran la eficiencia de la formulación propuesta. Programa de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática por la Universidad Carlos III de Madrid Presidente: Hocine Labar.- Secretario: Mónica Alonso Martínez.- Vocal: Néstor Aparicio Marín
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: