Development of a Plant Controller for Grid-Connected Hybrid Renewable Power Plants with Enhanced Market Participation Strategies

Energia berriztagarriek funtsezko rola hartu dute sare elektrikoaren deskarbonizazio prozesuan, klima-aldaketaren ondorioak arintzeko. Hala ere, euren integrazio masiboak hainbat erronka teknologiko ditu, haien aldizkako sorkuntza eta inertzia sinkrono faltagatik. Hori dela eta, potentzia gehigarria instalatu behar da eskari elektriko guztiaren estaldura bermatzeko eta beraz, etorkizun hurbilean, sorkuntza berriztagarriko plantek ekoizpena murriztu beharko dute gainprodukzio-uneetan, eta zerbitzu gehiagarriak eman beharko dituzte sistemaren egonkortasuna bermatzeko.

Sorkuntza eta metatze teknologia desberdinak konbinatzen dituzten sorkuntza planta hibridoek (HyPPek) erronka hauei aurre egin diezaiekete, eta jada posible da hauek ikustea energia berriztagarriek garrantzia duten herrialdeetan. Behar bezala dimentsionatuz eta kontrolatuz, HyPPek aukera ematen dute sorkuntza elektriko egonkorragoa lortzeko, balantze-zerbitzuak eskaintzeko eta sorkuntza murrizketa behartuak arintzeko, soberan dagoen energia metatuz. Hala ere, teknologia desberdinak HyPP batean batzeak hainbat operazio erronka ditu.

Doktorego tesi honen helburu nagusia sarera konektatutako planta hibridoak kontrolatzeko beharrezkoak diren kontrol maila gorenak ikertzea da, planta hauen errentagarritasuna maximizatzeko. Zehazkiago, tesia energy management system (EMS) eta power management system (PMS) kontrol-mailak garatzera bideratzen da, energia eolikoz, eguzki energia fotovoltaikoz (PV) eta baterien bidezko metatze sistema (BESS) batez osatutako planta hibridoak modu optimoan operatzeko.

Lehen ikerketa-ildoa EMS baten garapenera bideratzen da, hainbat merkatu eletrikoetan parte hartzeko eta horrekin batera BESSaren erabilpen errentagarria zihartatzeko. Kontribuzioen artean optimizazio metodo klasiko eta metaheuristikoen konbinazioa, iragarpen akatsek egunean bitarteko merkatuetan duten ondorioen analisia eta automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR) zerbitzuaren horniketa daude. Gainera, aFRR merkatuan egongo diren arau-aldeketen ondorioak, bai eta Europan eman berri den merkatu eletrikoaren krisia ere sakonki aztertzen dira.

Bigarren ikerketa ildoa HyPPetarako PMS baten garapen eta balioztatzera bideratzen da, zeinak denbora errealean subplanta bakoitzerako kontsignak banatzen dituen. Egindako lanak EMSaren kontsigna energetikoak potentzia aktibo eta erreaktiboko kontsignetara itzultzeko hainbat estrategia barneratzen ditu, eta baita Espainiako Sare Kodea betetzeko beharrezkoak diren kontrol-algoritmo desberdinak. Sareko gertaerei aurre egiteko kontsigna banaketa estrategia aurreratuak proposatzen dira, eta PMSaren balioztatzea Espainiako Sistemaren Operadoreak definitutako proba ofizialetan oinarritzen da. Horretarako, PMSa offline diseinatu eta doitu ondoren, kontrolagailu industrial batean inplementatzen da, hardware in the loop (HIL) simulazioak denbora errealean egiteko, eta era honetan komunikazio eta atzerapen efektu guztiak kontuan izateko.

Azken ikerketa ildoa HyPPen metatze sistemak dimentsionatzeko metodo baten garapenera bideratuta dago. Proposatutako metodoa planta hibridoa tesian garatutako EMSarekin batera iteratiboki simulatzean oinarritzen da. Honekin batera, simulazio desberdinak burutzen dira merkatu eta operazio baldintza desberdinekin, tesian erabilitako plantarako BESS egokiena aukeratzeko.