Os recursos de energia renovável que usam inversores formadores de rede podem regular ativamente a tensão e a frequência na rede elétrica, imitando a inércia dos geradores síncronos. Essa capacidade melhora a estabilidade de frequência e a resposta dos sistemas de energia.
Com isso em mente, um grupo de pesquisa da Universidade do Colorado em Boulder, nos Estados Unidos, desenvolveu uma técnica de controle de queda projetada para melhorar a resposta a distúrbios de sistemas de energia de qualquer tamanho, particularmente aqueles com uma alta participação de inversores formadores de rede.
O controle de queda funciona replicando as características inerentes de “inclinação” dos geradores síncronos tradicionais, garantindo que a potência de saída esteja inversamente relacionada à frequência do sistema para potência ativa e à tensão para potência reativa.
A nova estratégia de controle, chamada Droop-e, estabelece uma relação potência-frequência ativa não linear usando uma função exponencial de saída de energia. De acordo com os pesquisadores, essa abordagem aumenta a utilização do headroom disponível, reduzindo as excursões de frequência e a taxa de mudança de frequência.
Nesse contexto, headroom refere-se à capacidade disponível da rede para atender à demanda futura sem exigir melhorias na rede.
“A ideia principal por trás do conceito Droop-e é substituir o controle de frequência de queda linear de um dispositivo de formação de rede e por uma função exponencial de despacho de energia”, explicaram os cientistas. “Isso permite um projeto no qual as mudanças de frequência são reduzidas para dispositivos com grande espaço disponível, permitindo que eles troquem potências ativas relativamente maiores com a rede, causando desvios de frequência correspondentemente menores.”
O controlador Droop-e opera em todos os recursos de carga e descarga de um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS). Os recursos de configuração de frequência dos inversores formadores de rede criam condições para que um controlador secundário faça pequenos ajustes de frequência e detecte as mudanças resultantes na saída de energia.
Além disso, a resposta exponencial do controlador permite que a frequência do dispositivo formador de grade se ajuste e, eventualmente, atinja um objetivo de compartilhamento de energia “parametrizado”.
Os pesquisadores relataram que a continuidade da curva, os critérios de sincronização e a análise de estabilidade de pequenos sinais confirmaram a estabilidade do controlador proposto. Ele supostamente alcançou maior utilização do headroom disponível, um nadir de frequência menos desviante – o ponto mais baixo da queda de frequência de uma rede durante períodos de desequilíbrio – e uma taxa de mudança de frequência mais favorável, juntamente com uma dinâmica de frequência aprimorada e comportamento natural de limitação de energia.
“A estratégia de controle Droop-e mostra um imenso potencial para melhorar a estabilidade de frequência e a resiliência das redes elétricas emergentes, utilizando os recursos energéticos disponíveis de forma mais eficiente, particularmente o BESS, que normalmente não opera perto de seus limites de energia”, concluiu a equipe.
A nova técnica foi introduzida em “Autonomous grid-forming inverter exponential droop control for improved frequency stability“, publicado no International Journal of Electrical Power & Energy Systems.
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