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pubblicazioni - Memoria

Dynamics and control of Multi-Terminal High Voltage Direct Current networks for integration of large off-shore wind parks into AC grids

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Dynamics and control of Multi-Terminal High Voltage Direct Current networks for integration of large off-shore wind parks into AC grids

L’integrazione di una crescente quantità di generazione da fonti rinnovabili rappresenta un obiettivo fondamentale delle politiche energetiche dell’Unione Europea per limitare gli effetti del riscaldamento globale. A questo scopo innovative tecnologie di trasmissione in Corrente Continua (High Voltage Direct Current) possono fornire una soluzione efficace per l’integrazione di grandi parchi eolici off-shore all’interno della rete AC europea. La prospettiva futura consiste nel realizzare reti HVDC MultiTerminali (MT) anche magliate utilizzando la tecnologia VSC (Voltage Source Converter). In questo articolo si presenta un modello statico ed uno dinamico delle reti MTDC con i relativi sistemi di controllo. Nella modellazione dinamica sono descritti in dettaglio i modelli dinamici dei controlli utilizzati sui convertitori per un esercizio stabile della rete MTDC in condizioni normali e di emergenza. L’analisi statica consente di valutare il diverso comportamento del sistema MTDC in caso di variazioni dei parametri e dei riferimenti dei controlli, individuando un’area di funzionamento stabile del sistema. La simulazione dinamica (condotta su reti DC in configurazione sia pointto- point sia multiterminale) consente di studiare il comportamento del sistema MTDC con relativi controlli e protezioni a fronte di contingenze severe, quali la perdita di convertitori, e guasti sia lato AC sia lato DC. Il paper descrive alcune delle simulazioni eseguite su modelli di reti test MTDC.

The integration of larger and larger amounts of wind power is a major target of the European Union, however it represents a challenge for power system planning and operation. The paper analyses stability aspects concerning the operation of Multi-Terminal HVDC networks connecting offshore wind farms to the AC systems. Modelling issues are tackled, relevant to control schemes needed for a secure operation of the overall AC-DC system in case of contingencies both on the AC side and on the DC side. First, power flow control principles are described for the “backbone” HVDC grid topology (consisting of point-to-point connections between offshore wind farms and mainland grid, linked by a DC connection). Second, dynamic converter models suitable to investigate electromechanical transients are illustrated and some stability issues connected to the network performance under contingencies/disturbances are pointed out. The need both to survive severe disturbances and to provide ancillary services calls for the adoption of advanced control schemes. Some simulations are described to illustrate the behaviour of the mixed AC-DC network under contingencies concerning both faults on DC cables and faults on AC lines. The work has been carried out within Working Package 5 of EU co-founded Project TWENTIES.

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