Estrategia predictiva de despacho económico para la operación de microrredes con fuentes de energía renovables

Esta investigación se centra en mejorar la operación del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) mediante la integración de Fuentes de Energía Renovable (FER) con Microrredes (MR). Se propone una estrategia de despacho económico (DE) para las MR que aborda la anticipación de contingencias y garantiza un despacho eficiente. La falta de predicción en la generación con FER provoca fluctuaciones en la potencia, lo que requiere costosas reservas de energía para adaptarse. La estrategia busca reducir el tiempo de respuesta en emergencias al anticipar contingencias sin comprometer la viabilidad económica. La estrategia considera aspectos críticos como el cálculo de reserva rodante, la transferencia de energía entre la red principal y las MR, la generación máxima en las MR y el uso exclusivo de energía renovable. Reduce la incertidumbre generada por las FER y optimiza los costos de generación, mejorando la continuidad del suministro eléctrico. Los SEP enfrentan desafíos debido a la obsolescencia de componentes y la necesidad de migrar hacia FER. Las MR, con su flexibilidad y eficiencia, se presentan como una solución prometedora. La investigación se enfoca en esta área, proponiendo soluciones para la integración efectiva de FER en el SEP a través del software PowerFactory 15.1. Se analiza una MR real acoplada a dos sistemas de prueba (IEEE-14 e IEEE-39) en tres escenarios de carga. Los resultados de la estrategia muestran una reducción de pérdidas de potencia en el sistema superior al 6.43%.This research focuses on the enhancement of the Electrical Power System (EPS) through the integration of Renewable Energy Sources (RES) into Microgrids (MG), along with the proposition of an economically optimized MG dispatch strategy. The primary objective is to improve contingency response, minimize power fluctuations, and optimize dispatch efficiency without undermining economic feasibility. The strategy encompasses essential elements such as the calculation of rolling reserve, efficient energy transfer between the primary network and MG, maximizing MG generation capacity, and the exclusive utilization of RES. It effectively mitigates uncertainties linked to RES in real-time operations, streamlines generation costs, and ensures a continuous and reliable electricity supply. The research sheds light on challenges faced by EPS due to component obsolescence and the necessity of transitioning to RES integration. In this context, MG, known for their adaptability and efficiency, emerge as a promising solution. The study delves into practical solutions for the seamless incorporation of RES into the EPS, utilizing PowerFactory 15.1 software. The research conducts a thorough analysis involving a real MG in conjunction with two test systems (IEEE-14 and IEEE-39) across various load scenarios, successfully demonstrating a substantial reduction in power losses exceeding 6.43%.Tablas y Figuras 13-- Introducción 17-- Capítulo I. El Problema 20-- Planteamiento del Problema 20-- Formulación del Problema 21—Justificación 22-- Objetivos de la Investigación 23-- Objetivo General 23--Objetivos Específicos 23—Limitaciones 24-- Metodología 24-- Novedad y Contribuciones 26-- Estructura de la Tesis 27-- Capítulo II. Topologías de Microrredes 29—Introducción 29-- Aspectos de las Microrredes 32-- Topologías de las Microrredes 37-- Topologías de MR CD y CA 41-- Técnicas de Reparto de Carga 41--Métodos de Control 45-- Sistemas Fotovoltaicos 45-- Sistemas Eólicos 48--Topologías de MR Hibridas 52--Acopladas CA 52-- Desacopladas CA 54-- MR Múltiples 57-- Topología de MR 3-NET 58--Topología de MR por su Configuración 59-- Tipo Cascada 59-- Tipo Paralelo 60-- Topologías de Microrredes Seleccionadas Para la Estrategia Predictiva de Despacho Económico 66-- Capítulo III. Despacho Económico Para Microrredes con Fuentes de Energía Renovables 69-- Introducción 69-- Características del Modelo Predictivo 72-- Interconexión Sistema – Microrred 76-- Escenarios de Evaluación 78-- Validación 82-- Descripción de los Elementos que Conforman el Modelo Predictivo 83-- Sistemas de Prueba 83-- Características de la Microrred 87-- Elementos de la Microrred 89-- Capítulo IV. Evaluación de la Estrategia Predictiva de Despacho Económico Para MR con Fuentes de Energía Renovables 93—Introducción 93-- Validación de los Resultados 93-- Definir las Variables de Interés 94-- Diseño de Escenarios 95-- Escenario Base 95-- Escenarios con Variación de Carga 96-- Implementación de la Estrategia Predictiva 103-- Análisis de las Contingencias en el Sistema IEEE-39 104-- Discusiones 107-- Conclusiones 110—Recomendaciones 112--Referencias 113—Anexos 139--Doctor(a) en Ingenieria EnergéticaDoctorad

Comprehensive analysis of microgrids configurations and topologies

Microgrids have been proposed as a solution to the growing deterioration of traditional electrical power systems and the energy transition towards renewable sources. One of the most important aspects of the efficient operation of a microgrid is its topology, that is, how the components are connected. Some papers have studied microgrid topologies; however, these studies do not perform an exhaustive analysis of the types of topologies, their applications, characteristics, or technical advantages and disadvantages. The contribution of this paper is the integration of the most important functional properties of microgrid topologies in terms of reliability, efficiency, structure, costs, and control methods. The study analyzes 21 topologies divided into six classifications with their respective sub-classifications. The analysis was based on the characteristics of the current (AC or DC), the control mechanisms, the transition between the operating modes, and the operating costs. As a result of the evaluation, it was evidenced that SST-based completely isolated coupled AC topologies, completely isolated two-stage AC decoupled, and multiple microgrids show the best performances. In contrast, the use of two-stage and three-stage partially isolated AC decoupled topologies is not recommended because of their high operating cost and low efficiency and reliability

Libro digital Proyectos Posgrados 2016-10

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