Planificación óptima de sistemas secundarios de distribución considerando fuentes renovables y de almacenamiento: un enfoque de gestión energética

Palabras clave: Recursos energéticos distribuidos, gestión energética, metaheurísticas, planificación de sistemas de distribución secundaria, generación solar y eólica

Resumen

Esta investigación se centró en la planificación óptima de los sistemas de distribución secundaria teniendo en cuenta los generadores renovables distribuidos (DG) y los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) para minimizar los costos de expansión del proyecto. La metodología resuelve un modelo matemático no lineal entero mixto que describe el problema de planificación, incluyendo los aspectos operativos y técnicos del sistema de distribución secundario. Esta metodología utiliza un algoritmo de búsqueda local iterada y un flujo de carga de descomposición en dos etapas para resolver el problema. El flujo de carga de descomposición en dos etapas encuentra el funcionamiento óptimo de los dispositivos de almacenamiento y del sistema de distribución de baja tensión para cada solución propuesta por el algoritmo de búsqueda local iterada; así, se consigue una gestión óptima de la energía para la mejor solución. La metodología propuesta se probó en un sistema de distribución de dimensiones reales para verificar su efectividad. Los resultados obtenidos mostraron una reducción del 51.97 % en el coste total de compra de energía del sistema, y una disminución del 3.02 % en los de instalación de los circuitos secundarios y transformadores de distribución cuando se consideran los DG y los ESS. En conclusión, los resultados evidencian que la integración de estos recursos energéticos distribuidos en el problema de planificación de los sistemas de distribución aumenta los beneficios de las empresas de distribución por la compra y venta de energía, además de reducir sus costos fijos.

Biografía del autor/a

Alejandro Valencia-Díaz*, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia

Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira-Colombia, alejovd4512@utp.edu.co

Ricardo A. Hincapié Isaza, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia

Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira-Colombia, ricardohincapie@utp.edu.co

Ramón A. Gallego-Rendón, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia

Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira-Colombia, ragr@utp.edu.co

Referencias bibliográficas

Ley 54/1997 del Sector Eléctrico, Jefatura del Estado de España, 1997. https://www.boe.es/eli/es/l/1997/11/27/54/con

Acuerdo por el que se emite el Manual de Interconexión de Centrales de Generación con Capacidad Menor a 0.5 MW, Secretaría de Gobernación, México, 2016. http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5465576&fecha=15/12/2016

Energy Networks Association, “Engineering Recommendation G98. Requirements for the Connection of Fully Type Tested Micro-Generators (up to and including 16 A per phase) in Parallel with Public Low Voltage Distribution Networks on or after 27 April 2019”, 2021. https://www.energynetworks.org/industry-hub/resource-library/erec-g98-requirements-for-connection-of-fully-type-tested-micro-generators.pdf

Interconnection of On-Site Distributed Generation (DG), Public Utility Commission of Texas, Rule 25.211, 2017. https://www.puc.texas.gov/agency/rulesnlaws/subrules/electric/25.211/25.211ei.aspx

Energy Networks Association, “Engineering Recommendation G99. Requirements for the Connection of Generation Equipment in Parallel with Public Distribution Networks, Energy Networks Association,” 2020. https://www.energynetworks.org/assets/images/Resource%20library/ENA_EREC_G99_Issue_1_Amendment_6_(2020).pdf

Order Instituting Rulemaking to Modernize the Electric Grid for a High Distributed Energy Resources Future, California Public Utilities Commission (CPUC), 2021. https://docs.cpuc.ca.gov/PublishedDocs/Published/G000/M390/K664/390664433.PDF

Ley 1715 de 2014, Integración de las Energías Renovables no Convencionales al Sistema Energético Nacional, Congreso de Colombia. Colombia, 2014. http://www.upme.gov.co/Normatividad/Nacional/2014/LEY_1715_2014.pdf

Comisión de Regulación de Energía y Gas, “Resolución No 030 de 2018 (26 de febrero de 2018)”, Colombia, 2018. http://apolo.creg.gov.co/Publicac.nsf/1c09d18d2d5ffb5b05256eee00709c02/83b41035c2c4474f05258243005a1191#:~:text=Esta%20resoluci%C3%B3n%20aplica%20a%20los,menores%20o%20iguales%205%20MW

Comisión de Regulación de Energía y Gas, “Resolución No 002 de 2021 (7 de enero de 2021)”, Colombia, 2021. http://apolo.creg.gov.co/Publicac.nsf/1c09d18d2d5ffb5b05256eee00709c02/8e71dd926eb1d0dc0525866a005921dc/$FILE/Creg002-2021.pdf

J. E. Mendoza; M. E. López; S. C. Fingerhuth; H. E. Peña; C. A. Salinas, “Low Voltage Distribution Planning Considering Micro Distributed Generation”, Electr. Power Syst. Res., vol. 103, pp. 233-240, Oct. 2013. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2013.05.020

L. Verheggen; R. Ferdinand; A. Moser, “Planning of Low Voltage Networks Considering Distributed Generation and Geographical Constraints”, in IEEE International Energy Conference, Leuven, 2016, pp. 1-6

A. Hadjsaid; V. Debusschere; M-C. Alvarez-Herault; R. Caire, “Considering Local Photovoltaic Production in Planning Studies for Low Voltage Distribution Grids”, in IEEE Milan PowerTech, Milano, 2019, pp. 1-5. https://doi.org/10.1109/PTC.2019.8810613

J. Jiménez; J. E. Cardona; S. X. Carvajal, “Location and optimal sizing of photovoltaic sources in an isolated mini-grid”, TecnoLógicas, vol. 22, no. 44, pp. 61-80, Jan. 2019. https://doi.org/10.22430/22565337.1182

L. F. Gaitán; J. D. Gómez; E. Rivas-Trujillo, “Análisis Cuasi-Dinámico de un sistema de distribución local con generación distribuida. Caso de estudio: Sistema IEEE 13 Nodos”, TecnoLógicas, vol. 22, no. 46, pp. 195-212, Sep. 2019. https://doi.org/10.22430/22565337.1489

K. Kasturi; C. Kumar Nayak; S. Patnaik; M. Ranjan Nayak, “Strategic integration of photovoltaic, battery energy storage and switchable capacitor for multi-objective optimization of low voltage electricity grid: Assessing grid benefits”, Renew. Energy Focus, vol. 41, pp. 104-117, Jun. 2022. https://doi.org/10.1016/j.ref.2022.02.006

V. Vai; M.-C. Alvarez-Herault; B. Raison; L. Bun, “Optimal Low-voltage Distribution Topology with Integration of PV and Storage for Rural Electrification in Developing Countries: A Case Study of Cambodia”, J. Mod. Power Syst. Clean Energy, vol. 8, no. 3, pp. 531-539, May 2020. https://doi.org/10.35833/MPCE.2019.000141

M. Moreira de Souza; P. H. González; L. Satoru Ochi; S. Martins, “A Hybrid Iterated Local Search Heuristic for the Traveling Salesperson Problem with Hotel Selection”, Comput. Oper. Res., vol. 129, pp. 1-16, Jan. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cor.2021.105229

D. Calmels, “An Iterated Local Search Procedure for the Job Sequencing and Tool Switching Problem with Non-Identical Parallel Machines”, Eur. J. Oper. Res., vol. 297, no. 1, pp. 66-85, May. 2021. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2021.05.005

M. Alicastro; D. Ferone; P. Festa; S. Fugaro; T. Pastore, “A Reinforcement Learning Iterated Local Search for Makespan Minimization in Additive Manufacturing Machine Scheduling Problems”, Comput. Oper. Res., vol. 131, pp. 1-14, Jul. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cor.2021.105272

H. R. Lourenço; O. C. Martin; T. Stützle, “Iterated Local Search”, in Handbook of Metaheuristics, First Edition, USA: Springer, 2003, pp. 320-353. https://doi.org/10.1007/b101874

A. Valencia; R. A. Hincapié; R. A. Gallego, “Optimal Location, Selection, and Operation of Battery Energy Storage Systems and Renewable Distributed Generation in Medium–Low Voltage Distribution Networks”, J. Energy Storage., vol. 34, pp. 1-16, Feb. 2021. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.102158

R. D. Zimmerman; C. E. Murillo-Sánchez (2020). MATPOWER. User’s Manual: Version 7.1 [Software]. https://matpower.org

A. Valencia; R. A. Hincapié; R. A. Gallego, “Database of the distribution test system”. [Online]. http://academia.utp.edu.co/planeamiento/files/2021/06/138N-TestSystem.pdf

Cómo citar
[1]
A. Valencia-Díaz, R. A. Hincapié Isaza, y R. A. Gallego-Rendón, «Planificación óptima de sistemas secundarios de distribución considerando fuentes renovables y de almacenamiento: un enfoque de gestión energética», TecnoL., vol. 25, n.º 54, p. e2354, jun. 2022.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.
Publicado
2022-06-16
Sección
Artículos de investigación
Crossref Cited-by logo

Datos de los fondos