Use of storage systems for primary frequency control in the presence of large wind farms

With rising concern and awareness about environmental pollution and global warming, the existing trend is towards meeting energy demand by shifting primary energy sources from fossil fuels to electrical energy from renewable sources. Distributed generation systems that are based on renewable energy sources result in a decrease of overall inertia of the system and because of which there are oscillations in the system during disturbance conditions. Therefore, penetration with distributed generation has a significant impact on system reliability and stability. This thesis discusses the impact of battery energy storage systems in providing primary frequency control for supporting increased wind penetration levels. A battery energy storage system is modeled like a storage energy system with DC/AC converter and other power electronics interfaces. In this thesis, the results of the simulated model whose objective is replacing the current synchronous generator in proportion with increasing wind penetration while maintaining the reliability and stability of the power system are analyzed. The battery energy storage system model is studied, and the system is compared with and without a battery energy storage system by considering load demand increment with various penetration of distributed generation. The results show that the battery storage system could reduce system oscillations following disturbances and it supports distributed generation penetration increment in the existing power system.

Con la preoccupazione crescente e la consapevolezza dell'inquinamento ambientale e del riscaldamento globale, la tendenza recente è quella di soddisfare la domanda di energia spostando le fonti di energia primaria dai combustibili fossili all'energia elettrica da fonti rinnovabili. I sistemi di generazione distribuita basati su fonti di energia rinnovabile determinano una riduzione dell'inerzia complessiva del sistema e a causa della quale vi sono oscillazioni nel sistema durante le condizioni di disturbo. Pertanto, la penetrazione con generazione distribuita ha un impatto significativo sull'affidabilità e stabilità del sistema. Questa tesi discute l'impatto del sistema di accumulo di energia della batteria nel fornire il controllo di frequenza primario per supportare un maggiore livello di penetrazione del vento. Il sistema di accumulo dell'energia della batteria è modellato come un sistema di archiviazione con convertitore DC / AC e altre interfacce di elettronica di potenza. In questa tesi, vengono analizzati i risultati del modello simulato il cui obiettivo è la sostituzione del generatore sincrono esistente in proporzione all'aumento della penetrazione del vento mantenendo l'affidabilità e la stabilità del sistema di alimentazione. Il modello del sistema di accumulo di energia della batteria è studiato e il sistema viene confrontato con e senza il sistema di accumulo di energia della batteria considerando l'incremento della domanda di carico con varie penetrazioni di generazione distribuita. I risultati mostrano che il sistema di accumulo di batterie ha la capacità di ridurre le oscillazioni del sistema in seguito a disturbi e supporta l'incremento della penetrazione della generazione distribuita nel sistema di alimentazione esistente.