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Title: Óptima gestión y regulación de voltaje en microredes de distribución con generación distribuida y almacenamiento de energía
Authors: Villa Endara, Víctor Alfonso
Advisor: Águila Téllez, Alexander
Keywords: ELÉCTRICA
REDES ELÉCTRICAS
DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
ELECTRICIDAD - DISPOSITIVOS DE DISTRIBUCIÓN
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Issue Date: Jul-2017
Publisher: Universidad Politécnica Salesiana. Carrera de Ingeniería Eléctrica. Sede Quito
Citation: Villa Endara, V. A. (2017). Óptima gestión y regulación de voltaje en microredes de distribución con generación distribuida y almacenamiento de energía. Universidad Politécnica Salesiana. Carrera de Ingeniería Eléctrica. Sede Quito
Abstract: En el presente documento se formula un modelo de optimización para gestionar y regular el voltaje en micro redes de distribución con Generación Distribuida (GD) y Almacenamiento de Energía (AE). El modelo se plantea de manera general, para una micro red de “N” barras, donde en la barra 1 (Slack) se conecta un generador equivalente aguas arriba hacia la red de distribución; en todas las demás barras se puede conectar GD y AE. El periodo de simulación/optimización del modelo y la frecuencia de muestreo puede ser variado, sin embargo, se recomienda 24 horas para la simulación con una frecuencia de muestreo cada hora. La micro red se modela matemáticamente mediante la matriz de admitancias; la generación distribuida puede ser de cualquier tipo, preferentemente solar y eólica; el almacenamiento de energía se establece mediante bancos de baterías. La regulación de voltaje se realiza con el despacho de la energía almacenada en las baterías en las horas cuando el voltaje de alguna barra es inferior al límite. La gestión se realiza al optimizar la carga de las baterías, minimizando el costo de la energía necesaria para el proceso de carga; como restricción se tiene el límite de voltaje en las barras durante dicho proceso. Una vez definido y formulado la función objetivo y las restricciones, se presenta una metodología de solución basada en la programación dinámica, la cual puede ser desarrollada en cualquier software de programación enfocado al análisis matemático. El algoritmo se experimenta en un caso de estudio de una red tipo radial, donde se incluye: GD del tipo solar y eólico; bancos de baterías; y cargas del tipo residencial, comercial e industrial. La simulación se realiza en tres escenarios para comparar los resultados; i) sin GD y sin AE, ii) con GD y sin AE y; iii) con GD y AE. Como resultado se obtiene un voltaje regulado y superior al límite inferior, en todas las barras con bajo voltaje en las horas de carga pico; además, se cargan los bancos de baterías en las horas de menor costo de la energía. En este sentido, el modelo cumple con los objetivos del presente estudio. Finalmente, se exponen las conclusiones y recomendaciones del modelo formulado.
Description: In this paper an optimization model is formulated to manage and regulate the voltage in micro distribution networks with Distributed Generation (GD) and Energy Storage (AE). The model is generally presented for a micro net of "N" bars, where an equivalent generator upstream is connected to the distribution network in Slack 1; In all other bars you can connect GD and AE. The simulation / optimization period of the model and the sampling frequency can be varied, however, it is recommended 24 hours for the simulation with a sampling frequency every hour. The micro network is mathematically modeled by the admittances matrix; The distributed generation can be of any type, preferably solar and wind; The energy storage is established by battery banks. Voltage regulation is performed by dispatching the energy stored in the batteries in the hours when the voltage of some bar is below the limit. The management is done by optimizing the charge of the batteries, minimizing the cost of the energy needed for the charging process; As a constraint there is the voltage limit on the bars during said process. Once the objective function and constraints are defined and formulated, a solution methodology based on dynamic programming is presented, which can be developed in any programming software focused on mathematical analysis. The algorithm is experienced in a case study of a radial type network, which includes: solar and wind type GD; Battery banks; And residential, commercial and industrial loads. The simulation is performed in three scenarios to compare the results; I) without GD and without AE, ii) with GD and without AE and; Iii) with GD and AE. As a result a regulated voltage is obtained and above the lower limit, in all bars with low voltage in the hours of peak load; In addition, battery banks are charged at the least cost of energy. In this sense, the model meets the objectives of the present study. Finally, the conclusions and recommendations of the formulated model are presented.
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/14360
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