Estrategias de control en sistemas de potencia para la integración de recursos renovables

Abstract

Esta tesis aborda estrategias de control y optimización orientadas a la gestión eficiente de los recursos renovables variables en sistemas de potencia interconectados. A fin de favorecer la transición energética hacia una matriz neutra en carbono, se plantean políticas de administración de energía enfocadas en el despacho eléctrico. Dichas estrategias y políticas son evaluadas mediante simulaciones basadas en casos reales del Sistema Argentino de Interconexión. Con el objetivo de promover la operación complementaria entre activos de alta flexibilidad y los recursos renovables, se propone el abordaje bajo el concepto de plantas de energía virtual. En este marco, se desarrolla un algoritmo de control heurístico que, mediante la gestión adecuada de embalses, permite reducir el vertido renovable ante cuellos de botella en el sistema de transmisión. Asimismo, se consideran estrategias basadas en el control predictivo para mitigar el impacto de la variabilidad renovable. Estas estrategias incluyen tanto una formulación convencional de horizonte deslizante como una formulación avanzada mediante técnicas de optimización cónica para abordar el flujo óptimo de potencia. Las políticas energéticas propuestas responden al cambio en el paradigma del despacho eléctrico necesario para alcanzar una mayor penetración renovable. De esta manera, se proponen de forma novedosa distintos esquemas que permiten incluir a las centrales renovables en la gestión de reservas. Junto con dichas políticas, se presentan aportes originales al análisis de indicadores que permiten evaluar el desempeño de las estrategias desarrolladas.

This thesis addresses control and optimisation strategies aimed at the efficient management of variable renewable resources in interconnected power systems. In order to support the energy transition towards a carbon-neutral matrix, energy management policies focused on power dispatch are proposed. These strategies and policies are evaluated through simulations based on real cases from the Argentine Interconnection System. In order to promote complementary operation between highly flexible assets and renewable resources, the approach is framed under the concept of virtual power plants. Within this framework, a heuristic control algorithm is developed which, through appropriate reservoir management, reduces renewable spillage in the presence of transmission system bottlenecks. Likewise, predictive control strategies are considered to mitigate the impact of renewable variability. These strategies include both a conventional receding horizon formulation and an advanced formulation based on conic optimisation techniques to address the optimal power flow. The proposed energy policies respond to the shift in the power dispatch paradigm required to achieve greater renewable penetration. Accordingly, novel schemes are introduced to enable the participation of renewable energy generators in reserve management. Together with these policies, original contributions are presented in the analysis of performance indicators that support the assessment of the developed strategies.