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Assessing the Impact of Frequency Stability Constraints in Generation Expansion Planning with Variable Renewable Energy
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85211776959
DOI 10.1109/ETCM63562.2024.10746178
Año 2024
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The rapid shift to inertia-less variable renewable energy (VRE) technologies is displacing many synchronous generators (SGs), reducing frequency support and inertial response, and significantly affecting system frequency dynamics. Therefore, at high levels of VRE penetration, it is crucial to accurately represent frequency stability constraints in power system operation and planning. This paper presents a two-stage methodology to assess the impact of frequency stability constraints in the generation expansion planning (GEP) model, focusing on VRE integration and the dynamic performance of power systems. The first stage involves the GEP model determining the optimal new generation capacity mix, considering linearized frequency stability constraints. The second stage assesses the GEP results' dynamic performance by simulating power system transients using DIgSILENT PowerFactory. To quantify the impact of frequency stability constraints, we consider three security indices: initial rate of change of frequency (RoCoF), frequency nadir, and steady-state frequency deviation. Finally, we analyze two case studies: the GEP model with and without considering frequency constraints on an illustrative 13-bus test system. The results demonstrate that integrating frequency constraints into the GEP problem results in higher system inertia, leading to significant improvements in the security indices but a more expensive investment in generation portfolios.

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Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Vega-Herrera, Jorge - Universidad de Antofagasta - Chile
2 Cortes-Carmona, Marcelo - Universidad de Antofagasta - Chile
3 Ortiz-Villalba, Diego - Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE - Ecuador
4 Villamarín-Jácome, Alex - Universidad de Chile - Chile
5 Godoy, Nilso - Universidad de Antofagasta - Chile
6 Fuentes, Stevens - Universidad de Antofagasta - Chile

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Financiamiento



Fuente
SERC-Chile

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Agradecimientos



Agradecimiento
The authors wish to express their gratitude to the projects ANID/FONDAP/1523A0006 \"Solar Energy Research Center\" - SERC-Chile and ING2030 16ENI2-71940, and the Scholarship SENESCYT/ARSEQ-BEC-006295-2018.

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