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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-01032024-104510
Document
Author
Full name
Isabelle Vitória Medeiros dos Santos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Monaro, Renato Machado (President)
Júnior, José Carlos de Melo Vieira
Pavani, Ahda Pionkoski Grilo
Title in Portuguese
Estratégias de controle para resposta em frequência na operação isolada entre geração eólica offshore e plataformas de óleo e gás em águas profundas.
Keywords in Portuguese
Controle de conversores de potência
Energia eólica offshore
Estabilidade
Plataformas de petróleo e gás
Resposta em frequência
Abstract in Portuguese
A possibilidade de integrar parques eólicos offshore para fornecer energia às instalações marítimas de extração de óleo e gás (O&G) representa uma solução promissora e mais verde para o setor, uma vez que a produção de energia limpa e renovável pode atender, no todo ou em parte, a alta demanda energética do sistema, reduzindo as emissões dos gases CO2/NOx, além de ser uma alternativa interessante para diminuir os custos com gás combustível e até mesmo investimentos em linhas de transmissão até a costa. Por outro lado, embora existam várias vantagens inerentes à alta penetração de fontes renováveis de energia, a geração interfaceada através de conversores não fornece resposta inercial ao sistema e, portanto, compromete a estabilidade de frequência. Assim, é necessário avaliar a estabilidade da rede elétrica, levando em consideração que é uma operação isolada e, consequentemente, mais fraca que uma rede terrestre convencional. Nesse sentido, investiga-se a efetividade de estratégias de controle para suporte de frequência presentes na literatura, tais como as técnicas de droop e deloading, contribuindo para o funcionamento estável do sistema. Para isso, um sistema de teste é implementado e avalia como as estratégias de controle endereçadas devem atuar sobre a resposta em frequência do modelo através de simulações dinâmicas considerando diferentes cenários de contingência. Os resultados mostraram que, indepentemente do cenário de perturbação, para todos os casos em que as estratégias forneciam maior reserva de capacidade, os valores de desvio de frequência foram menores, em geral através da aplicação combinada do controle droop e deloading com a turbina eólica configurada para operar na velocidade nominal.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Control of power converters
Frequency response
Offshore wind power
Oil and gas platforms
Stability
Abstract in English
The possibility of integrating offshore wind farms to supply energy to offshore oil and gas extraction facilities (O&G) represents a promising and greener solution for the sector, since the production of clean energy and renewable energy can meet, in whole or in part, the high energy demand of the system, reducing CO2/NOx gas emissions, in addition to being an interesting alternative to reduce fuel gas costs and even investments in transmission lines to the coast. On the other hand, although there are several advantages inherent to the high penetration of renewable energy sources, generation interfaced through converters does not provide inertial response to the system and, therefore, compromises frequency stability. Thus, it is necessary to assess the stability of the electrical network, taking into account that it is an isolated operation and, consequently, weaker than a conventional onshore network. In this sense, the effectiveness of control strategies for frequency support present in the literature is investigated, such as droop and deloading techniques, contributing to the stable functioning of the system. For this, a test system is implemented and evaluates how the addressed control strategies should act on the frequency response of the model through dynamic simulations considering different contingency scenarios. The results showed that, regardless of the disturbance scenario, for all cases in which the strategies provided greater capacity reserve, the frequency deviation values were lower, generally through the combined application of droop and deloading control, with the wind turbine configured to operate at rated speed.
 
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Publishing Date
2024-03-05
 
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