Logiciel dédié aux Éoliennes

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Éolienne

Analyse d'Éoliennes

Modélisez, analysez et évaluez l'impact des éoliennes terrestres et offshore sur les réseaux électriques.
Le module d'analyse des éoliennes d'ETAP permet de modéliser et de simuler la production d'électricité éolienne ainsi que le fonctionnement des éoliennes en régime permanent et en régime dynamique.

Le module d'analyse des éoliennes d'ETAP propose deux approches pour l'étude des systèmes de production éolienne, associées aux capacités d'analyse du réseau et aux scénarios de simulation adaptés :

Fonctionnalités clés

  • Modéliser un nombre illimité d'éoliennes, individuellement ou par groupes
  • Modélisation des courts-circuits conformément à la norme IEC 60909-2016
  • Modèle de court-circuit avec Crowbar et limitation du courant, intégrant les composantes active et réactive
  • Déclenchement automatique selon le seuil de tension et la durée pour le maintien en fonctionnement lors des creux de tension (LVRT)
  • Modélisation détaillée de la dynamique des éoliennes, incluant l'aérodynamique et les coefficients de puissance
  • Entièrement intégré au module de modèles dynamiques définis par l'utilisateur (UDM) d'ETAP
  • Modèles dynamiques génériques pour le raccordement au réseau conformes à la norme IEC 61400-27-1 Édition 1
    • Type 4A
    • Type 4B
  • Modèles dynamiques génériques pour le raccordement au réseau conformes aux modèles WECC
    • Type 1
    • Type 2
    • Type 3
    • Type 4
  • Bibliothèque personnalisable de fabricants et de modèles d'éoliennes
  • Utiliser des modèles dynamiques spécifiques aux fabricants pour les simulations ou des modèles génériques pour les études de raccordement au réseau
  • Simuler des conditions de vent transitoires avec des variations progressives, des rafales et des perturbations aléatoires
  • Créer plusieurs catégories de vent pour réaliser des études prédictives « Et si ? » et différents scénarios
  • Réaliser des analyses de stabilité transitoire avec des perturbations individuelles ou par zone

    Conception et analyse de parcs éoliens

    Les concepteurs et planificateurs de parcs éoliens peuvent modéliser et simuler des éoliennes utilisant tout type de technologie, concevoir les réseaux collecteurs des parcs éoliens, dimensionner les câbles souterrains, vérifier l'adéquation de la mise à la terre du réseau et bien plus encore. Les bibliothèques de composants techniques d'ETAP, comprenant notamment des modèles d'éoliennes, de câbles, de relais de protection et de lignes aériennes, rendent le processus de conception à la fois flexible et performant.

    Impact de l'intégration de la production éolienne sur le réseau de transport

    Les planificateurs de réseaux peuvent représenter un parc éolien par un modèle mathématique équivalent à une seule machine afin d'évaluer l'impact de la pénétration de l'énergie éolienne sur le réseau en tenant compte de la variabilité du vent.

    Le comportement dynamique du réseau peut être étudié en faisant varier la vitesse du vent (rafales, variations progressives), en déclenchant le parc éolien ou en simulant des défauts sur une éolienne ou sur les jeux de barres raccordés au réseau. Les résultats des études permettent d'évaluer le niveau de vulnérabilité du réseau en fonction de l'augmentation du taux de pénétration de l'énergie éolienne et des incertitudes liées à sa production. Des actions définies par l'utilisateur peuvent être ajoutées afin de simuler les variations du rétablissement transitoire des éoliennes et du réseau, ainsi que le fonctionnement des relais de protection. Le module permet également de prédire la réponse dynamique de chaque éolienne individuelle.

    Solution ETAP pour la production éolienne

    Le module d'analyse des éoliennes d'ETAP permet de vérifier la conformité au raccordement au réseau, de réaliser des simulations en régime permanent et en régime dynamique de parcs éoliens complets, de dimensionner les réseaux collecteurs, de calculer les niveaux de courant de court-circuit, d'analyser différentes implantations d'éoliennes, d'optimiser les paramètres de contrôle, de sélectionner et d'implanter les dispositifs de protection, et bien plus encore.

    Modèles génériques pour les éoliennes

    Deux grands groupes industriels œuvrent actuellement au développement de modèles génériques destinés aux simulations des réseaux électriques intégrant des éoliennes : la Renewable Energy Modeling Task Force (REMTF) du Western Electricity Coordinating Council (WECC) et le Comité Technique (TC) 88, Groupe de Travail (WG) 27 de la Commission Électrotechnique Internationale (IEC).

    De manière générale, les technologies les plus commercialisées et installées aujourd'hui, tant aux États-Unis qu'à l'international, sont les éoliennes de types 3 et 4. La plupart des principaux fabricants proposent l'une ou les deux de ces technologies. Toutefois, un grand nombre d'éoliennes de types 1 et 2 sont encore en service dans le monde, ce qui rend leur modélisation tout aussi essentielle. Certains fabricants continuent également de proposer des éoliennes de types 1 et 2.

    ETAP intègre des modèles d'éoliennes développés par le WECC Modeling & Validation Working Group et le Groupe de Travail du Comité Technique de l'IEC. Ces modèles ont été conçus pour analyser l'impact des grands parcs éoliens sur la stabilité du réseau lorsqu'ils sont raccordés en un point unique. Des simulations dynamiques ont été réalisées à l'aide de ces modèles, puis comparées aux résultats obtenus avec des modèles d'ordre supérieur utilisés dans les représentations spécifiques aux fabricants pour la modélisation des systèmes de conversion aérodynamique et de la chaîne de transmission mécanique.

    Type 1

    Cette éolienne est équipée d'un système de régulation du pas des pales et entraîne une génératrice asynchrone à cage d'écureuil directement raccordée au réseau. Le modèle générique comprend un modèle de génératrice, un modèle de chaîne de transmission mécanique et un régulateur du pas des pales.

    Type 1: Wind Turbine Generator

    Type 2

    Cette éolienne fonctionne avec un glissement variable. Elle utilise une génératrice asynchrone à rotor bobiné dont les enroulements du rotor sont raccordés à des bagues collectrices et des balais. Une résistance externe du rotor est pilotée électroniquement afin de modifier de manière dynamique les caractéristiques couple-vitesse de la machine. Le modèle générique comprend un modèle de génératrice, un contrôleur de résistance externe, un modèle de chaîne de transmission mécanique et un régulateur du pas des pales.

    Type 2: Wind Turbine Generator

    Type 3

    Cette éolienne utilise une génératrice asynchrone à double alimentation (DFIG), également appelée technologie à conversion partielle. Elle est équipée d'un système de régulation du pas des pales et d'une génératrice à rotor bobiné associée à un convertisseur AC/DC/AC connecté entre les bornes du rotor et le réseau. Les enroulements du stator sont directement raccordés au réseau. Le convertisseur de puissance du circuit rotorique permet un contrôle indépendant du couple et du flux de la génératrice, assurant une régulation rapide des puissances active et réactive sur une large plage de vitesses de fonctionnement.

    Type 3: Wind Turbine Generator

    Type 4

    Cette éolienne est équipée d'un système de régulation du pas des pales et d'un convertisseur de puissance AC/DC/AC assurant le traitement de la totalité de la puissance produite par la génératrice. Celle-ci peut être de type asynchrone ou synchrone. Le convertisseur permet un contrôle indépendant des courants des axes direct et en quadrature au point de raccordement au réseau, assurant une régulation rapide des puissances active et réactive sur une large plage de vitesses de fonctionnement.

    Type 4: Wind Turbine Generator

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