Efecto de un gran electrólito de membrana de intercambio de protones en la estabilidad angular de pequeña señal del sistema de energía
Autores: Wanlongo Ndiwulu, Guy; Vasquez Mayen, Eduardo; De Jaeger, Emmanuel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Efecto de un gran electrólito de membrana de intercambio de protones en la estabilidad angular de pequeña señal del sistema de energía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Dinámicas
Sistemas eléctricos
Electrolizadores de hidrógeno
Estabilidad del ángulo del rotor ante pequeñas perturbaciones
Electrolizador PEM
Estabilidad de pequeñas señales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La dinámica de los sistemas eléctricos ha cambiado significativamente con la creciente penetración de cargas no convencionales como los electrolizadores de hidrógeno. Como resultado, se requieren investigaciones detalladas para cuantificar y caracterizar los efectos de estas cargas en la respuesta dinámica de las máquinas síncronas interconectadas después de haber sido sometidas a una perturbación. Muchos estudios se han centrado en los efectos de cargas estáticas y dinámicas convencionales. Sin embargo, el impacto de los electrolizadores de hidrógeno en la estabilidad de los ángulos de rotor de los sistemas de energía rara vez se estudia. Este artículo evalúa el efecto de los electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM) en la estabilidad del ángulo de rotor ante pequeñas perturbaciones. Primero se estudia la modelización dinámica y el control de un electrolizador PEM como carga para lograr esto. Luego, se prueba el modelo de electrolizador propuesto en la planta de Amercoeur, que forma parte del sistema eléctrico belga, para estudiar su efecto en la estabilidad del ángulo de rotor ante señales pequeñas. Se consideran dos enfoques para examinar este impacto: un enfoque analítico y simulaciones en el dominio del tiempo. El enfoque analítico consiste en establecer un modelo de espacio de estados del sistema de prueba belga a través de la linealización alrededor de un punto de operación de las ecuaciones diferenciales no lineales y las ecuaciones algebraicas de los generadores síncronos, el electrolizador PEM, las cargas y la red. El modelo de espacio de estados obtenido permite determinar los valores propios, que son útiles para evaluar el efecto del electrolizador PEM en la estabilidad del ángulo de rotor ante señales pequeñas. Este impacto se investiga examinando el movimiento de los valores propios en el semiplano complejo izquierdo. Los resultados obtenidos muestran que el electrolizador PEM afecta los modos electromecánicos de las máquinas síncronas al aumentar sus frecuencias de oscilación. Los resultados también muestran que el efecto del electrolizador en estos modos puede mejorarse ajustando la constante de inercia y el coeficiente de amortiguamiento de las máquinas síncronas. Estos resultados se consolidan a través de simulaciones en el dominio del tiempo utilizando el software Matlab/Simscape de la versión MatlabR2022a-uso académico de Mathworks.
Descripción
La dinámica de los sistemas eléctricos ha cambiado significativamente con la creciente penetración de cargas no convencionales como los electrolizadores de hidrógeno. Como resultado, se requieren investigaciones detalladas para cuantificar y caracterizar los efectos de estas cargas en la respuesta dinámica de las máquinas síncronas interconectadas después de haber sido sometidas a una perturbación. Muchos estudios se han centrado en los efectos de cargas estáticas y dinámicas convencionales. Sin embargo, el impacto de los electrolizadores de hidrógeno en la estabilidad de los ángulos de rotor de los sistemas de energía rara vez se estudia. Este artículo evalúa el efecto de los electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM) en la estabilidad del ángulo de rotor ante pequeñas perturbaciones. Primero se estudia la modelización dinámica y el control de un electrolizador PEM como carga para lograr esto. Luego, se prueba el modelo de electrolizador propuesto en la planta de Amercoeur, que forma parte del sistema eléctrico belga, para estudiar su efecto en la estabilidad del ángulo de rotor ante señales pequeñas. Se consideran dos enfoques para examinar este impacto: un enfoque analítico y simulaciones en el dominio del tiempo. El enfoque analítico consiste en establecer un modelo de espacio de estados del sistema de prueba belga a través de la linealización alrededor de un punto de operación de las ecuaciones diferenciales no lineales y las ecuaciones algebraicas de los generadores síncronos, el electrolizador PEM, las cargas y la red. El modelo de espacio de estados obtenido permite determinar los valores propios, que son útiles para evaluar el efecto del electrolizador PEM en la estabilidad del ángulo de rotor ante señales pequeñas. Este impacto se investiga examinando el movimiento de los valores propios en el semiplano complejo izquierdo. Los resultados obtenidos muestran que el electrolizador PEM afecta los modos electromecánicos de las máquinas síncronas al aumentar sus frecuencias de oscilación. Los resultados también muestran que el efecto del electrolizador en estos modos puede mejorarse ajustando la constante de inercia y el coeficiente de amortiguamiento de las máquinas síncronas. Estos resultados se consolidan a través de simulaciones en el dominio del tiempo utilizando el software Matlab/Simscape de la versión MatlabR2022a-uso académico de Mathworks.