Un gruppo di ricerca guidato da scienziati dell’Università del Cairo in Egitto ha sviluppato una nuova strategia di controllo delle fluttuazioni di frequenza durante il deload dei sistemi fotovoltaici, ovvero la riduzione della produzione di energia elettrica da un impianto fotovoltaico rispetto al suo potenziale massimo, creando una riserva di potenza per la regolazione della frequenza nella rete.
“Questo articolo valuta le prestazioni del controller convenzionale dei sistemi fotovoltaici scaricati e ne evidenzia i limiti”, ha affermato l’accademico. “Un importante contributo di questa ricerca è la proposta di un controller misto che migliora sia il nadir di frequenza che il tasso di variazione della frequenza (RoCoF). Inoltre, viene suggerito un controller modificato per facilitare una transizione sicura ai normali livelli di scarico”.
La strategia proposta combina un controller proporzionale-integrale (PI) con un controller RoCof.
Il gruppo ha inizialmente simulato un controllo di deload convenzionale come riferimento. La simulazione è stata condotta nel modello Simulink, impostato su un tasso di penetrazione PV del 30% e una variazione di carico dell’1% o 0,01 pu. La strategia di controllo convenzionale, nota anche come PI droop, consente ai sistemi PV di creare una riserva sia a breve che a lungo termine.
“Il metodo di controllo del deload convenzionale presenta alcune limitazioni quando si tratta di fornire supporto a frequenze diverse”, hanno dimostrato i test. “Sebbene siano stati riscontrati alcuni miglioramenti in termini di frequenza nadir, il livello di cambiamento osservato nel RoCof è piuttosto limitato, con il risultato che il sistema non è in grado di tornare al suo normale stato operativo”.
Per questo motivo, il gruppo ha proposto il suo controllo misto, che incorpora un controller RoCof che monitora la velocità di variazione della frequenza e, quando rileva un calo rapido, invia un segnale al sistema fotovoltaico per aumentarne la potenza di uscita. In questo modo, rallenta il calo di frequenza, mentre il controller PI regola gradualmente la potenza fotovoltaica e contribuisce a riportarla al livello designato.
Inoltre, il gruppo ha sviluppato una versione modificata del suo modello combinato aggiungendo un meccanismo di recupero. Inizialmente, l’azione di controllo aumenta la potenza erogata dal sistema fotovoltaico, seguita da una graduale diminuzione per la durata restante dell’evento. Il sistema è stato in grado di migliorare il RoCof del 3,11%, rispetto allo 0,2% del metodo combinato non modificato.
“Il regolatore modificato si distingue per la sua capacità di mantenere i livelli più bassi di frequenza nadir e RoCof tra tutti i regolatori considerati, pur raggiungendo un tempo di assestamento accettabile”, ha concluso il team. “Inoltre, questo regolatore è in grado di riportare il sistema al suo punto di funzionamento normale, garantendo un funzionamento più stabile e affidabile. Il regolatore modificato ha un tempo di assestamento relativamente più lungo, ma è ragionevole grazie alle sue caratteristiche di ritorno del sistema di controllo al punto di funzionamento normale”.
Il metodo e i risultati dei test sono stati presentati in “Enhanced control strategies for managing frequency fluctuations during deloading of a photovoltaic system”, pubblicato su Ain Shams Engineering Journal.
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