MATLAB y Simulink para energía renovable y almacenamiento de energía
Modele, analice y diseñe sistemas de control para sistemas de energía renovable
Los sistemas de energía renovable, tales como plantas eólicas y solares, están evolucionando rápidamente y cada vez representan una mayor proporción de la generación de electricidad total. La variabilidad del suministro de electricidad procedente de los sistemas de energía renovable, junto con la necesidad de equilibrar generación y demanda, agregan complejidad al diseño y las pruebas de los sistemas de energía renovable y almacenamiento.
Los profesionales de ingeniería utilizan MATLAB, Simulink y Simscape para modelar arquitecturas de sistemas de energía renovable, realizar estudios de integración a escala de red y desarrollar sistemas de control para sistemas de energía renovable y almacenamiento de energía.
Simulink y Simscape Electrical proporcionan una librería de modelos de sistemas eléctricos y componentes eléctricos parametrizados y prediseñados para desarrollar rápidamente arquitecturas de sistemas de energía renovable. Puede hacer lo siguiente:
- Modelar fuentes de energía renovable tales como turbinas eólicas y arrays fotovoltaicos
- Incluir componentes de almacenamiento de energía tales como sistemas de hidrógeno, supercondensadores y baterías en un diseño
- Estudiar la respuesta dinámica y en estado estacionario del sistema de energía renovable ejecutando simulaciones en escritorio
- Explorar configuraciones del sistema e identificar el diseño del sistema óptimo para generación y almacenamiento
“La precisión del modelado es esencial no solo para planificar las inversiones, sino también para detectar situaciones que puedan provocar una interrupción. Con las herramientas de MathWorks, podemos simular sistemas de electrónica de potencia, mecánica y control en un mismo entorno, y nuestros modelos responden igual que las turbinas que tenemos en la práctica”.
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Con Simscape Electrical, puede integrar modelos de sistemas de energía renovable con los modelos de una red para probar estrategias de gestión de energía con respecto a la red y garantizar la conformidad con diferentes códigos de red. Puede hacer lo siguiente:
- Establecer escenarios operativos de manera repetible en diferentes arquitecturas de sistemas
- Modelar y ejecutar varios escenarios operativos en paralelo
- Reproducir datos de campo, tales como pruebas de escalón de tensión o eventos de red, para comparar el modelo con las mediciones
- Cambiar la fidelidad de los modelos de simulación para evaluar escenarios con escalas temporales que pueden oscilar entre milisegundos y años
- Evaluar el rendimiento de la tensión y la frecuencia con respecto a códigos de red, tales como IEEE 1547 y NERC PRC-024, para realizar comprobaciones de conformidad
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Simulink y Simscape permiten diseñar estrategias de control para regulación de tensión y corriente, estabilización de frecuencia, y sistemas de control de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) y pruebas para sistemas de energía renovable y sus respectivos sistemas de almacenamiento. Puede hacer lo siguiente:
- Simular la respuesta de potencia activa/reactiva e implementar mecanismos de protección
- Analizar problemas de calidad de energía y mitigarlos utilizando conversores con equilibrado de fases o filtros activos
- Identificar errores de diseño desde la fase inicial del proceso con Simulink Design Verifier, crear casos de prueba para sistemas de control con Simulink Test, y comprobar la cobertura de pruebas con Simulink Coverage
- Generar código C optimizado y sin errores para el controlador a partir de modelos de Simulink
- Generar código para la planta y realizar pruebas en tiempo real del algoritmo de control con pruebas de hardware-in-the-loop (HIL) en condiciones de funcionamiento normales y de fallo
“Con el diseño basado en modelos, podemos realizar prototipado y probar una versión inicial de nuestro algoritmo mucho más rápido que con métodos tradicionales. En cuestión de horas, podemos crear un prototipo completamente funcional que nos llevaría varios días sin Simulink y la generación de código”.
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