O laboratório DOE desenvolve novos modelos para solucionar falhas do inversor e evitar interrupções na rede

A análise do domínio transitório eletromagnético pode ser a chave para impedir que recursos baseados em inversores sejam desligados ou reduzam a produção, de acordo com uma pesquisa do Laboratório Nacional de Oak Ridge.

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, ou ORNL, no Tennessee, estão explorando um novo tipo de modelagem de sistema de energia conhecido como transiente eletromagnético, ou EMT, análise de domínio, que pode ser a chave para resolver falhas de recursos baseadas em inversores e integrar recursos mais distribuídos no grade em evolução.

A North American Electric Reliability Corp. emitiu em março um alerta e recomendações para geradores solares após uma série de interrupções nos recursos baseados em inversores. A organização de confiabilidade acompanhou um número crescente de casos em que recursos baseados em inversores foram desativados ou reduziram a produção em resposta a perturbações da rede geograficamente distantes.

A NERC também emitiu orientações sobre confiabilidade, observando que “simulações são necessárias para identificar e mitigar adequadamente os riscos de confiabilidade [do sistema de energia em massa] no futuro”.

Os pesquisadores do ORNL dizem que, em comparação com a modelagem tradicional, a análise EMT pode dar aos operadores da rede uma compreensão mais precisa dos eventos da rede que se desenrolam rapidamente. O planeamento e a gestão do sistema tornaram-se mais complicados à medida que novos tipos de equipamentos de energia eléctrica são ligados à rede, incluindo centrais solares e eólicas, carregadores de veículos eléctricos e lavadoras e secadoras com frequências variáveis, de acordo com Suman Debnath, investigador do laboratório.

Esta evolução da rede exige um afastamento “das ferramentas de análise tradicionais que estavam a ser utilizadas para planear estudos de interligação”, disse Debnath numa entrevista. “Haverá a necessidade de avançar para o uso de simulações [EMT], que requerem intervalos de tempo menores e que exigem mais fidelidade.”

“Definitivamente, existem desafios na realização de simulações EMT”, acrescentou Debnath, incluindo a compreensão de como validar novos modelos e ampliar a análise de inversores individuais para redes regionais. “Esse é o cerne da pesquisa que estamos fazendo aqui.”

Trabalhando com Southern California Edison, o laboratório integrou novos modelos e algoritmos em uma ferramenta de análise de domínio EMT e no início deste ano foi capaz de replicar uma falha de transmissão de 2018 que fez com que uma grande usina solar reduzisse a produção do sistema da concessionária.

“O desenvolvimento de um modelo de alta fidelidade ajudará as concessionárias a compreender melhor a dinâmica física da eletrônica de potência, melhorando assim o desempenho da rede e alinhando-se com nossa visão futura de modernização da rede”, disse Md Arifujjaman, engenheiro sênior de inovação em tecnologia de rede na Southern California Edison. em um comunicado.

ORNL realizará um workshop nos dias 24 e 25 de agosto em Knoxville, Tennessee, em colaboração com o Departamento de Energia e NERC, para compartilhar sua pesquisa sobre a replicação de falhas e como a modelagem EMT pode ser usada para planejamento e estudos de interconexão.

“Terá que haver atualizações de recursos que podem acontecer no lado da rede elétrica, e pode haver certas atualizações que podem acontecer dentro da própria usina”, disse Debnath. Uma combinação desses dois poderia ter evitado a falha que ORNL e Southern California Edison foram capazes de replicar por meio de modelagem.

“Algumas empresas de serviços públicos e operadores de sistemas estão neste momento adotando a simulação de transientes eletromagnéticos”, disse Debnath. O próximo evento permitirá ao ORNL partilhar a sua investigação e organizar uma discussão sobre os desafios que as partes interessadas da rede podem enfrentar ao utilizar análises mais complexas.

O trabalho do laboratório sobre o tema continuará por anos, acrescentou.

“Acho que uma das coisas em que continuamos a trabalhar é entender como melhorar as capacidades de modelagem neste domínio e como melhorar a capacidade de dimensionar a análise”, disse Debnath.