Estudio sobre la contribución de un vehículo eléctrico a la regulación de frecuencia de una microrred

Abstract

El estudio del vehículo eléctrico como elemento regulador de la frecuencia de la red eléctrica tiene un gran interés debido a su demanda creciente, pudiéndose llevar a cabo tal regulación gracias a las redes inteligentes. Los beneficios de este tipo de red eléctrica son la integración de energías renovables, la gestión de las conexiones y desconexiones de vehículos eléctricos y el intercambio bidireccional de energía, entre otros. Es por esto que se puede realizar la regulación indicada mediante dos vías diferenciadas. La primera de ellas consiste en el almacenamiento de energía, solucionando así uno de los principales problemas de la energía eléctrica. Esto es posible porque, la mayor parte del tiempo, los vehículos eléctricos (VE) se encuentran conectados a la red de forma inactiva, por lo que en momentos de gran demanda el VE podría ceder su energía a la red mediante el sistema Vehicle-to-grid (V2G). La segunda opción se llevaría a cabo mientras el vehículo eléctrico se encuentre realizando la recarga. Esto se realizaría mediante cargadores inteligentes, que suministrarían una mayor o menor corriente de carga, según la fluctuación de frecuencia que se esté produciendo en la red en ese momento. Conforme a esta segunda vía de regulación, se quiere alcanzar el objetivo principal de este trabajo fin de grado, que es contribuir a la mitigación de la variación de frecuencia con el uso de vehículos eléctricos. En primer lugar, se ha llevado a cabo la implementación, en Simulink, de un sistema eléctrico cuya única carga es un vehículo eléctrico. Además, en el sistema representado se ha considerado la frecuencia como único parámetro de la red variable, siendo la tensión constante para simplificar el estudio. En este primera etapa, el sistema está equilibrado, es decir, la potencia demandada y suministrada son prácticamente iguales, por lo que la variación de frecuencia es aproximadamente nula, como se ha observado en los resultados obtenidos de la simulación. A continuación, a la red ya implementada, se le introdujo un aumento de demanda del 10%, dando lugar a una fluctuación de frecuencia significativa. Con el propósito de minimizar dicha variación, se implementó el cargador mencionado anteriormente. Asimismo, los resultados de la nueva simulación probaron que en el sistema analizado, donde el vehículo eléctrico representa menos del 10% de la potencia demandada, se necesita reducir la intensidad de carga considerablemente para alcanzar el objetivo. Finalmente, el último paso que se ha llevado a cabo, fue la simplificación del sistema. Este proceso se ha realizado mediante la herramienta System Identification de Matlab. Tal herramienta proporcionó la función de transferencia que relacionaba la variación de frecuencia con la intensidad de carga del vehículo eléctrico. Como resultado de la relación mencionada, la simulación del nuevo sistema se realizaba en un tiempo óptimo con resultados correctos, pudiendo facilitar el estudio de redes más complejas. Sin embargo, el uso de esta simplificación implica la pérdida de información al carecer de variables intermedias que intervienen en el proceso y del ruido producido por elementos como los IGBTs, en el sistema original. En definitiva, gracias a los resultados obtenidos de las distintas simulaciones, se concluye que el vehículo eléctrico es un buen elemento regulador de la frecuencia eléctrica. Asimismo, cabe mencionar que para una representación más próxima a la real, se debe implementar un sistema cuya tensión sea también variable.