Integración híbrida multipunto en el sistema eléctrico de grandes parques eólicos marinos a través de redes de alta tensión en continua.

Debido a los objetivos recientes de generacion de energia a traves de fuentes renovables, se ha producido un aumento de la potencia eolica de los parques marinos, tanto instalada como en proyecto. Estas instalaciones estan localizadas en zonas geograficas particularmente favorables, como las del Mar del Norte, debido a la proximidad de la costa y la escasa profundidad de sus aguas. La evacuacion de la energia de los parques eolicos marinos a las redes de transporte se convierte en un reto tecnologico buscando instalaciones fiables y robustas. Para distancias a la costa de mas de 60 km, la opcion mas economica ha resultado ser las lineas de alta tension en continua (HVDC). La opcion que cuenta con mas experiencia son los convertidores conmutados por red (LCC), aunque actualmente ganan terreno los convertidores de conmutacion forzada, controlados por fuente de tension (VSC). Pero estas no son las unicas alternativas. Considerando los aerogeneradores que conforman el parque eolico y su conexion al enlace HVDC de forma conjunta, se pueden establecer estrategias de control que permitan el uso de otros tipos de convertidores, como son los rectificadores no-controlados con puentes de diodos (DR). Algunas de las ventajas del uso de este tipo de convertidor son la disminucion en las perdidas de conduccion, la reduccion en los costes de instalacion y el aumento en la fiabilidad. Esta solucion teorica vera pronto la luz en el mercado de la mano de la empresa SIEMENS, quien ya ha anunciado que las primeras unidades se pondran a la venta en el ano 2016. Las redes HVDC se estan haciendo cada vez mas extensas y es necesaria la interconexion de mas de dos puntos surgiendo de forma natural los sistemas multipunto, mas flexibles y fiables. Las instalaciones actualmente disenadas estan utilizando convertidores VSC. No obstante si se pretende extender estas redes conectandolas con puntos ya en servicio es necesario considerar los sistemas multipunto hibridos, donde convivan varias tecnologias. En la presente tesis se propone un sistema hibrido HVDC-DR-VSC para el conexionado de plantas eolicas marinas (enlace punto-a-punto), asi como el conexionado de estaciones HVDC-DR a redes HVDC multipunto. Para ello se han descrito y modelado los componentes de ambos sistemas y se han propuesto estrategias de control para su correcto funcionamiento, tanto en regimen permanente como transitorio. Tambien se han propuesto protecciones contra cortocircuitos, tanto en la red marina como en la red terrestre de transporte, o en el enlace HVDC. Los modelos y las estrategias de control se han validado mediante simulacion con PSCAD y con los correspondientes analisis de estabilidad en pequena senal. Tras todos los estudios realizados se puede concluir que el sistema multipunto hibrido propuesto es robusto y estable, capaz de integrarse en las redes de transporte ofreciendo funciones de soporte y posibilitando una reduccion en los costes de las instalaciones eolicas marinas tradicionales. En el reparto de las corrientes entre los convertidores VSC que controlan la tension continua se han utilizado criterios de optimizacion que minimizan las perdidas en los cables submarinos. El calculo se ha extendido al caso de una red de n terminales, tanto para la configuracion radial como mallada. En el caso radial el control mantiene el reparto optimo sin necesidad de comunicaciones entre los terminales, aun cambiando el punto de funcionamiento. Los resultados obtenidos utilizando aerogeneradores con maquina sincrona de imanes permanentes se pueden extender a aerogeneradores de velocidad variable con convertidores de plena potencia, los denominados Tipo 4.