Abstract:
This project evaluates the transient stability of the Ecuadorian National Interconnected System (SNI) in the context of integrating wind energy and battery energy storage systems (BESS). A reduced model of the SNI is proposed using the Ward extended method, optimizing simulations with fewer computational resources and analyzing frequency and voltage stability under dynamic conditions.
The development included a reduced equivalent of the SNI obtained using DIgSILENT PowerFactory, integrating wind generators and BESS modeled as virtual synchronous machines. MATLAB was used to implement transient stability analyses, employing differential equations and the ode45 method. Simulations of three-phase faults generated curves of power angle versus time and power versus voltage (PV).
The reduced model showed errors below 0.003% compared to the original system. The inclusion of BESS and wind energy moderately improved stability, slightly reducing angular deviations and partially enhancing the response to disturbances. The use of virtual synchronous machines facilitated the integration of renewable energies and improved system control.
It is concluded that the reduced model is a valid tool for evaluating the stability of the SNI, contributing to its reliability in the face of future energy challenges.
Keywords: Energy simulation, Electrical grids, Mathematical modeling, Dynamic analysis, Power system.
Description:
Este proyecto evalúa la estabilidad transitoria del Sistema Nacional Interconectado (SNI) ecuatoriano ante la integración de energía eólica y sistemas de almacenamiento en baterías (BESS). Se propone un modelo reducido del SNI mediante el método Ward extendido, optimizando simulaciones con menores recursos computacionales y analizando la estabilidad de frecuencia y voltaje bajo condiciones dinámicas.
El desarrollo incluyó un equivalente reducido del SNI obtenido con DIgSILENT PowerFactory, integrando generadores eólicos y BESS modelados como máquinas síncronas virtuales. MATLAB se utilizó para implementar análisis de estabilidad transitoria, empleando ecuaciones diferenciales y el método ode45. Las simulaciones de fallas trifásicas generaron curvas de ángulo de potencia vs tiempo y de potencia vs voltaje (PV).
El modelo reducido mostró errores menores al 0.003% respecto al sistema original. La inclusión de BESS y energía eólica mejoró moderadamente la estabilidad, reduciendo desviaciones angulares y reforzando parcialmente la respuesta ante perturbaciones. El uso de máquinas síncronas virtuales facilitó la integración de energías renovables y un mejor control del sistema.
Se concluye que el modelo reducido es una herramienta válida para evaluar la estabilidad del SNI, contribuyendo a su confiabilidad ante futuros desafíos energéticos.
