Amélioration de la stabilité d'un microréseau rural îloté

Resumen

Los entornos rurales, a menudo distantes de la red eléctrica principal, están particularmente adaptados para la instalación de microrredes (MR). Este tipo de redes permite una reestructuración de la red eléctrica actual con el objetivo de integrar más eficazmente una mayor cantidad de energía renovable. El biogás, obtenido por la metanización de residuos agrícolas, es uno de los recursos de energía renovable disponible en zonas rurales. Este recurso, fácilmente almacenable en grandes cantidades, es particularmente interesante para las redes débiles como las MR. Las fuentes de energía que utilizan el biogás son más fiables y menos dependientes de fenómenos estocásticos como el viento o la irradiación solar. Del análisis del estado del arte de las diferentes tecnologías que utilizan el biogás se ha concluido que un sistema híbrido compuesto por una pila de combustible de tipo SOFC y una microturbina (MT) permite obtener el mejor rendimiento eléctrico con un impacto medioambiental bajo. El objetivo global de la tesis ha sido estudiar el sistema SOFC/MT como fuente principal en un contexto MR rural aislado. Con este objetivo, una modelización del sistema ha sido realizada centrándose en los elementos que tienen un impacto sobre la dinámica de las señales eléctricas del sistema. El sistema híbrido ha sido después dimensionado con el objetivo de conservar un rendimiento eléctrico óptimo y un único convertidor multinivel de tipo 3LNPC es utilizado para integrar el sistema en la MR. Como una pila de combustible es sensible a las variaciones de la carga (lo que afecta a su rendimiento y a su vida útil), el primer objetivo de la estrategia de control aplicada al convertidor 3LNPC ha sido regular la potencia del SOFC a su valor nominal. Teniendo en cuenta que la MR debe poder funcionar de forma autónoma cuando esté aislada, el segundo objetivo de esta estrategia ha sido fijar la tensión y la frecuencia de la red. Los controladores de la estrategia de control han sido diseñados dando una importancia particular a la robustez de los mismos. El funcionamiento del sistema híbrido SOFC/MT, gestionado por un único convertidor de tipo 3LNPC asociado a una estrategia de control original, ha sido probado y validado en simulación y también experimentalmente en la plataforma EneRGEA de ESTIA-Recherche.