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May 10, 2023

Os inversores formadores de rede encontram seu lugar nas grandes redes: eles podem fazer o que dizem?

Até recentemente, aplicações práticas de inversores grid-forming (GFM) eram

Até recentemente, as aplicações práticas de inversores de formação de rede (GFM) eram limitadas a micro e redes isoladas e em aplicações de redes menores da ordem de algumas dezenas de megawatts.

Nos últimos 12 meses, o cenário mudou rapidamente, com mais de 10 projetos da ordem de várias centenas de megawatts sendo desenvolvidos em todo o mundo para aplicações de sistemas de energia em massa.

No entanto, essa tecnologia não é bem compreendida quando aplicada em megaescala. Isso se torna mais importante daqui para frente, quando possivelmente assumirá o papel que os geradores síncronos vêm desempenhando há várias décadas como o carro-chefe do suporte à estabilidade do sistema.

Esta postagem de blog tem como objetivo fornecer um resumo das capacidades, limitações e considerações conhecidas do GFM de uma perspectiva de modelagem de sistema de energia e desempenho técnico, com foco em estudos de interconexão de rede e planejamento e operação de sistema de energia.

Além da modelagem convencional de transientes de domínio fasorial (PDT), a modelagem de transientes eletromagnéticos (EMT) está se tornando cada vez mais importante para a análise dinâmica do sistema de energia em cenários com uma alta participação de recursos baseados em inversores (IBRs).

Os modelos EMT e PDT podem estar na forma de modelos específicos do projeto (com parâmetros do sistema de controle específicos do local do inversor) ou modelos genéricos. Cada um dos modelos EMT e PDT e, por sua vez, os modelos específicos e genéricos do projeto, têm certas aplicações e limitações que justificam seu uso complementar em estudos de planejamento e operação de sistemas elétricos e de interligação à rede.

Isso vale tanto para os inversores que seguem a rede (GFL) quanto para os inversores GFM. Isso ocorre porque a estrutura de controle de ambos os tipos de inversores é muito semelhante com diferentes objetivos de controle.

Mal-entendidos comuns associados à modelagem GFM incluem:

– Uma visão de que a modelagem PDT tem aplicação limitada ou nenhuma aplicação para GFM, uma vez que esta tecnologia é destinada principalmente para cenários de alta IBR com muito poucos ou nenhum gerador síncrono online, levando à escolha óbvia de modelagem EMT.

– Do outro lado do espectro, uma percepção de que como os GFM IBRs geralmente emulam várias características de uma máquina síncrona, a modelagem PDT seria suficiente como sempre foi para máquinas síncronas.

A experiência até o momento indica que os modelos EMT fornecidos pelos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) para estudos de conexão à rede são geralmente robustos e precisos e geralmente uma representação verdadeira do código de controle real do inversor.

Vários graus de robustez e precisão foram observados para modelos PDT GFM. Isso ocorre porque o desenvolvimento do modelo PDT requer a aplicação de suposições simplificadas e desenvolvimento manual, que leva mais tempo para desenvolver, ajustar, verificar e amadurecer o modelo.

Dito isso, os modelos PDT de GFM de alguns OEMs oferecem robustez e precisão comparáveis ​​aos melhores modelos específicos de projeto de GFL. O benchmarking dos modelos EMT e PDT fornecerá uma oportunidade para entender e abordar possíveis problemas iniciais nos modelos PDT.

No entanto, deve-se ter cuidado, pois as ferramentas PDT podem não ser inerentemente capazes de exibir o mesmo desempenho dinâmico de um modelo EMT para todas as condições operacionais possíveis, por exemplo, condições de baixa resistência do sistema.

A necessidade de modelos de GFM específicos do fornecedor e do projeto para estudos de interconexão da rede é clara. Isso permite uma avaliação precisa da contribuição positiva dessa tecnologia para o sistema de energia mais amplo, incluindo o fornecimento de força de sistema suficiente para operação estável de GFL IBRs próximos.

Além disso, o uso dos modelos específicos do projeto permitirá que quaisquer potenciais interações adversas do sistema de controle com outros GFM e GFL IBRs na rede sejam avaliadas e abordadas; Os inversores GFM ainda são capazes de interagir com outros inversores de largura de banda de controle semelhante.

Por fim, diferentes OEMs implementaram diferentes filosofias de controle GFM; atualmente, produtos comerciais baseados em gerador/máquina virtual síncrona, queda e controle de potência síncrona podem ser encontrados. Existem várias combinações e permutações dentro de cada uma dessas categorias. Como tal, não é prudente usar modelos genéricos para estudos de interligação à rede.