Synthetic inertia in photovoltaic system connected to the grid

The substantial growth in the production of electricity from renewable sources, particularly solar energy, has brought the need to make the most of this energy. In this thesis, it is studied the possibility of exploiting solar energy during the frequency adjustment. In an electrical system, the frequency adjustment is carried out by synchronous generators that due to a system frequency variation vary their speed of rotation and bring the system to the nominal conditions. The frequency variations are the effect of the variation that exists in the steady state operation of power systems between generation and consumption. The action of the generators is to absorb these power imbalances by the energy possessed by its rotating masses. This principle can not be applied to photovoltaic systems due to the lack of rotary elements. To overcome this issue has been therefore necessary to act on the plant control to make sure to have the energy needed to contribute to the frequency adjustment. In this way it is simulated that is the inertial response of the generators, being in fact a simulation is called "synthetic inertia." In the first chapter, there is a brief description of the photovoltaic source and growth of this energy in the electric scene. In the second chapter, there is a description of how the photovoltaic systems are connected to the electricity grid for the synthetic inertia implementation. In the third chapter, finally, the configuration of a photovoltaic plant control system with the inclusion of the synthetic inertia contribution is presented.

La crescita consistente della produzione elettrica attraverso fonti rinnovabili, in particolar modo l’energia solare, ha portato la necessità di dover sfruttare al meglio questa energia. In questa tesi si è studiata la possibilità di sfruttare l’energia solare durante la regolazione della frequenza. In un sistema elettrico la regolazione della frequenza è effettuata dai generatori sincroni che a fronte di una variazione di frequenza del sistema variano la loro velocità di rotazione riportando il sistema alle condizioni nominali. Le variazioni di frequenza sono l’effetto della variazione dell’equilibrio che esiste a regime tra generazione e consumo. L’azione dei generatori è quella di assorbire questi squilibri di potenza attraverso l’energia posseduta dalle proprie masse rotanti. Questo principio non può essere applicato agli impianti fotovoltaici data la mancanza di elementi rotativi. Per ovviare a questo problema è stato quindi necessario agire sul controllo dell’impianto per fare in modo di avere a disposizione l’energia necessaria a contribuire alla regolazione della frequenza. In questo modo viene simulata quella che è la risposta inerziale dei generatori, essendo appunto una simulazione viene chiamata “inerzia sintetica”. Nel primo capitolo vi è una breve descrizione della fonte fotovoltaica e della crescita di questa energia nel panorama elettrico. Nel secondo capitolo vi è una descrizione di come vengono collegati gli impianti fotovoltaici alla rete elettrica per l’implementazione dell’inerzia sintetica ed infine nel terzo capitolo viene presentata la configurazione del sistema di controllo di un impianto fotovoltaico con l’inserimento del contributo di inerzia sintetica.