PhD Defense Alejandro Bayo Salas: Control interactions in power systems with multiple VSC HVDC converters

Supervisor en co-supervisor:

Prof. dr. ir. D. Van Hertem
Prof. dr. ir. Jef Beerten
Dr. ir. Johan Rimez

Leden van de jury:

Prof. dr. R. Belmans
Prof. dr. ir. P. Van Houtte
Prof. dr. ir. K. Van Reusel
Prof. dr. ir. P. Patrinos 
Prof. ir. C. Ugalde-Loo
Dr. ir. L. H. Kocewiak

Abstract

Energiesystemen ondergaan de meest ingrijpende veranderingen als gevolg van de integratie van hernieuwbare opwekking. Naast de nieuwe opwekking, worden HVDC-transmissielijnen geïnstalleerd om de netwerkcapaciteit te verhogen, en de controle van de elektriciteitsstromen toe te laten. De twee voorgaande componenten gebruiken een vermogenselektronische converter als interface. Deze converters vertonen een snellere dynamica in vergelijking met conventionele installaties. Het is onduidelijk hoe de interactie tussen meerder converters die in de nabijheid geïnstalleerd zijn, de gehele systeemstabiliteit zouden kunnen beïnvloeden. Het is dan ook zo, dat de interoperabiliteit van een systeem met enorme hoeveelheden aan converters aanzien wordt als een kernpunt in toekomstige energiesystemen. Alreeds tijdens de eerste fase van de integratie van vermogenselektronica in het raster, hebben verschillende stabiliteitsproblemen zich voorgedaan bij onverwachte frequenties.

Dit onderzoek heeft tot doel, het bestuderen van dit nieuwe type stabiliteitsproblemen in energiesystemen met verschillende converters. De studie toont de beperkingen aan van voorgaande weergaves van componenten, in het vastleggen van de dynamica die invloed heeft op dit nieuw type instabiliteit. Gebaseerd op deze bevindingen, worden nieuwe methodologieën voorgesteld om de kracht systeem stabiliteit in netwerken met meerdere converters aan te pakken. Evenals de benodigde netwerkrepresentatie om de wekelijke dynamiek vast te leggen.

Eén van de grootste uitdagingen om dit type van instabiliteiten te beheersen en te vermijden, is de variatie en onzekerheid van resonanties in een netwerk. Een nauwkeurige representatie van resonanties en netwerkdynamica is ontzettend moeilijk vanwege de variatie van de grid-topologie en de onzekerheid bij het modelleren van verschillende netwerkcomponenten. Om dit te overwinnen worden nieuwe controllers ontworpen teneinde het verminderen van de waargenomen instabiliteiten, gelet op verschillende veranderingen in de netwerktopologie van een netwerk en de frequenties waarop de instabiliteiten worden verwacht.