Análise da qualidade de energia de um parque eólico com ligação à rede eléctrica

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016

A integração de um parque eólico numa rede eléctrica pode ter uma influência directa na qualidade da energia dessa mesma rede, sobretudo no caso de redes ditas “fracas”, em grande parte devido à natureza estocástica do recurso eólico. As flutuações na potência entrega à rede - uma consequência característica deste tipo de tecnologia e maioritariamente resultante da flutuação do recurso primário – podem causar dificuldades aos operadores da rede eléctrica local a que o parque eólico se encontra ligado, se as devidas precauções no projecto destas centrais não forem tomadas em conta. Com a integração de um número crescente de parques eólicos na rede eléctrica local, potencialmente os impactos na mesma serão cada vez mais significativos. Desta forma, verifica-se a necessidade de uma avaliação detalhada e precisa que possibilite a previsão da ocorrência dos impactos causados por um parque eólico na rede eléctrica local de modo a que, por um lado, este não degrade a qualidade de energia do local onde se insere e, por outro, a não comprometer a correcta operação e a fiabilidade da rede. A norma IEC 61400-21 - intitulada “Medição e avaliação de características da qualidade de energia de turbinas eólicas ligadas à rede” - desenvolvida pela Comissão Electrotécnica Internacional (IEC) descreve uma metodologia normativa que garante consistência e precisão na medição e avaliação de parâmetros necessários à caracterização da qualidade de energia que é entregue à rede por um parque eólico. O presente trabalho tem como principal objectivo o desenvolvimento de um modelo computacional, tendo como base a metodologia da norma anteriormente mencionada. O desenvolvimento de um modelo de uma rede eléctrica onde se encontra ligado um parque eólico é um outro objectivo sendo posteriormente utilizado como caso de estudo para a análise da qualidade de energia, seguido da apresentação e discussão dos resultados obtidos.

The integration of a wind farm into an electrical grid may have a direct influence on its own power quality, especially in cases of electrical grids said to be "weak", largely due to the stochastic nature of the wind resource. The power fluctuations provided to the electrical grid - a typical characteristic of this type of technology , mainly resulting from the fluctuation of the primary resource - may cause difficulties to the local power grid operators connected thereto. in case of the proper precautions in the design of these power plants are not taken into account. With the integration of a growing number of wind farms into the local power grid, potentially impacts on the same will be increasingly significant. Thus, there is a need for a comprehensive and accurate assessment that enables the prediction of the impacts occurrence caused by a wind farm in local power grid so that, on the one hand, this does not damage the power quality where it is connected to and, on the other hand, it does not compromise the proper operation and reliability of the power grid. The IEC 61400-21 - entitled " Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines " - developed by the International Electrotechnical Commission (IEC) fully describes a procedure that ensures consistency and accuracy in the measurement and assessment of the required parameters responsible for the characterization of the power quality parameters that are delivered to the power grid by a wind farm. The current document has the development of a computational model, based on the methodology of the standard mentioned above, as its main goal. The development of a wind farm connected to an electrical grid is another aim of this document so that it can later be used as a case study for the assessment of power quality, followed by the presentation and discussion of the results.