Diseño y simulación, mediante el programa PsCard, de un parque eólico de 10 MVA

Abstract

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[ES] En los últimos años, en España se han puesto en servicio numerosos parques eólicos siendo, en la actualidad, uno de los países con mayor producción de energía eléctrica a partir de la eólica. La introducción de miles de aerogeneradores de forma tan rápida ha motivado la aparición de numerosos problemas de puesta en servicio y de problemas de mantenimiento, que determinan frecuentes paradas en la producción. Uno de los problemas más serios que se han producido ha sido causado por los huecos de tensión que determinan aceleraciones y deceleraciones bruscas con los consiguientes problemas mecánicos: numerosas multiplicadoras se han averiado por esta causa. Para evitarlos se introdujeron los equipos ¿crow bar¿ que absorben los excedentes de energía no evacuadas a la red en un hueco de tensión. Con este proyecto, además del diseño y el cálculo de los equipos necesarios en un parque eólico, se ha realizado la simulación de su funcionamiento mediante el software PS-CAD a fin de conocer el funcionamiento en régimen dinámico y comprobar que no habrá problemas en la puesta en marcha del parque. De este modo se ha diseñado y simulado un parque de aerogeneradores comprobando su correcto funcionamiento. El parque constará de cuatro aerogeneradores de 2,5 MW de potencia cada uno, conectados entre ellos mediante una única línea eléctrica, e integrando el parque a la red eléctrica mediante un centro de transformación que adecuará la tensión a la de la red de transporte. Para realizar el proyecto se analizará la literatura existente para comprender el funcionamiento de la transformación de la energía eólica en energía eléctrica mediante las máquinas eléctricas que forman los aerogeneradores. Se definirán conceptos como la calidad de la energía y como afecta la inclusión de parques eólicos a esta característica, particularmente se valorará la estabilidad de los aerogeneradores frente huecos de tensión. Antes de la construcción del modelo mediante el programa de simulación electrónica se diseñará analíticamente el parque, analizando las características principales que debe tener un emplazamiento óptimo, comentando las diferentes fases que tiene la construcción de un parque eólico, y por último realizando un cálculo de la producción de energía eléctrica anual, convirtiendo este dato en horas de funcionamiento a potencia nominal y comprobando su viabilidad. Una vez realizado el diseño estructural y eléctrico se construirá un modelo mediante el programa PSCAD para verificar el correcto funcionamiento del parque tanto en el periodo de arranque (estado transitorio) como en el de estabilización del funcionamiento (estado permanente). Esta comprobación se efectuará para diferentes Diseño y simulación, mediante el programa PSCAD, de un parque eólico de 10 MVA 12 máquinas eléctricas, modificando diferentes parámetros eléctricos y observando como afectan a la energía inyectada a la red por parte del parque. Adicionalmente en la última parte del proyecto se evalúa la problemática de los huecos de tensión y se observa como afecta al funcionamiento de la máquina eléctrica y al parque en su conjunto. El proyecto esta dividido en dos tomos, un tomo con la memoria donde se expone la realización del proyecto y dividido en capítulos, cada uno de estos capítulos dispone de una introducción donde se expone que se va a tratar en dicho capitulo y de unas conclusiones una vez finalizado para que sea posible su lectura independiente. El segundo de estos tomos es el dedicado a los anexos donde se incluye información de interés relativa al proyecto, esquemas unifilares realizados, introducción al programa de simulación, fichas técnicas de los aerogeneradores utilizados así como esquemas y figuras.