Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica PROPUESTA DOCTORAL GESTIÓN DE FUENTES DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA MEDIANTE DMS EN REDES INTELIGENTES M.C. GUSTAVO PÉREZ HERNÁNDEZ DIRECTOR DE TESIS: DR. ARTURO CONDE ENRÍQUEZ 25 DE JUNIO DE 2020 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Contenido de la propuesta Introducción Descripción de la propuesta Antecedentes Hipótesis Objetivo Alcances Metodología Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Introducción La creciente demanda de energía eléctrica a nivel mundial, los costos de transmisión y los problemas de operación, han sido objeto de una extensa investigación enfocada a la gestión energética y a la búsqueda de alternativas para reducir la congestión de los sistemas de energía centralizados. Además el impacto en el medio ambiente debido a la emisión de contaminantes ha impulsado e incrementado los sistemas de generación de energía renovables interconectados a la red eléctrica Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Introducción Debido a políticas de reducción en la emisión de contaminantes, se ha impulsado el desarrollo de fuentes de generación de energía renovables no convencionales. Estas fuentes proporcionan un medio alternativo para la generación de energía eléctrica, más personalizada y limpia con independencia de los combustibles fósiles. Esta situación ha propiciado que la Generación Distribuida tenga que interactuar con la red eléctrica existente, teniendo como objetivo la gestión de energía en los puntos interconectados con las fuentes. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Descripción de la propuesta Se propone la integración de los modelos en estado estable y dinámico de diversos tipos de generadores convencionales y no convencionales por medio de un algoritmo de control para la gestión de redes. Se consideraran en las fuentes no convencionales lo siguiente: 1.- Para los aerogeneradores se tendrá incertidumbre en la velocidad del viento 2.- Para las fuentes solares se tendrá incertidumbre en la irradiación solar. 3.-Se considera la presencia de sistemas de almacenamiento como principal medio de administrar la energía proporcionada por las fuentes intermitentes hacia la red eléctrica. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Descripción de la propuesta La interacción de las diversas fuentes se establecerá mediante la formulación de un ALGORITMO GENÉTICO para el diseño de un control, a fin de determinar la estrategia operativa más eficiente para responder a la demanda energética sin violación de los límites operativos. Se establecerá una variación acotada de la demanda en cada intervalo de tiempo de estudio y la formulación será realizada para aplicaciones en tiempo real. Estos resultados deberán satisfacer de manera óptima y global las restricciones de la red eléctrica y las funciones objetivo Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Descripción de la propuesta Estableciendo las condiciones de operación en estado estable de la red y la participación de cada fuente de generación se determinarán los estudios dinámicos para el cálculo de las corrientes de falla entregadas por las diversas fuentes de generación para conformar sistemas en tiempo real para la evaluación de la seguridad de la red, estudios de estabilidad transitoria y ajuste de protecciones. Con estos resultados y con el monitoreo del sistema eléctrico en tiempo real se podrán conformar acciones operativas para establecer métodos predictivos de operación de la red Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Antecedentes Se realizo el estado del arte con respecto a la gestión de fuentes de generación distribuida y se encontró lo siguiente: • Navid Rahbari-Asr, Y. Z.-Y. (Nov. 2015). Consensus-based distributed scheduling for cooperative operation of distributed energy resources and storage devices in smart grids. Propone un control óptimo en tiempo discreto, primal-dual de descenso de gradiente con un algoritmo Lagrangiano, donde presentan una programación multi-etapa de cada uno de los dispositivos generadores de energía que intercambian información estimada de variables en forma general, únicamente entre ellos mismos (nodos vecinos). Eliminan del centro de control. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Antecedentes • F. Katiraei, M. R. (Nov 2006). Power Management Strategies for a Microgrid With Multiple Distributed Generation Units. IEEE Transactions on Power Systems utiliza un control PI para restaurar la frecuencia y compensar la potencia activa para desarrollar sistemáticamente un modelo dinámico de una pequeña señal de eigen estudios de una red y las variaciones de frecuencia de una micro-red autónoma • C.M. Colson, M. N. (2009). A Review of Challenges to real-time Power Management of Microgrids. IEEE Power & Energy Society General Meeting. Abordan el tema con un algoritmo de control basado en multi-agentes en donde se trata de mejorar significativamente la producción y entrega de la energía a la carga Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Antecedentes • Huang Jiayi!, J. C. (June 2007). A Review on Distributed Energy Resources and Microgrid. Renewable and Sustainable Energy Reviews • Y. S. Foo. Eddy, H. a. (January 2015). Multi-Agent System for Distributed Management of Microgrids. IEEE Transactions on Power Systems. En estos dos artículos utilizan de igual manera un algoritmo multiagentes que facilitan una infraestructura eléctrica más estable con mediciones para la reducción de las emisiones medio-ambientales y la operación, control, protección y seguridad de la tecnología de comunicación de las micro-redes atendiendo las variables de demanda de energía, consumo de combustible, emisiones ambientales, gastos, cargas despachables, potencia activa, potencia reactiva y niveles de voltaje, etc Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Antecedentes • Eleonora Riva Sanseverino a, M. L. (April 2011). An Execution, Monitoring and Replanning Approach for Optimal Energy Management in Microgrids. Energy 36 (2011). Abordan la optimización del despacho de generación de energía en una red inteligente en un periodo de 24 horas utilizando un enfoque de replanificación y ejecución a través de un algoritmo genético considerando incertidumbres asociadas a perfiles de cargas y condiciones meteorológicas. • Antonis G. Tsikalakis. and Nikos D. Hatziargyriou. (2011). Centralized Control for Optimizing Microgrids Operation. IEEE. minimizan el costo operativo de una micro-red por medio de un control jerárquico optimizando la operación de las micro-redes considerando la cantidad de energía que se puede extraer o ceder de la micro-red en ciertos tiempos Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Antecedentes • N. D. Hatziargyriou, A. A. (S/A). Management of Microgrids in Market Environment. National Technical University of Athens School of Electrical & Computer Engineering. Describen las principales funciones del controlador central (MGCC) que requiere la Micro-red para la optimización de la operación de la Micro-red en su funcionamiento interconectado con algoritmos de control multi-agentes y Control Jerárquico • Wei Zhang, W. L. (January 2015). Online Optimal Generation Control Based on Constrained Distributed Gradient Algorithm. IEEE Transactions on Power Systems. Abordan un control distribuido basado en un sistema multi-agente (Algoritmo Distribuido Gradiente), diseñado para una optimización de generación distribuida Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Hipótesis Con la aplicación de algoritmos de control en base a meta heurísticas para la gestión de las diferentes fuentes de generación de energía renovables y no renovables, se mantendrán los márgenes de operación y se tendrá respuesta a la demanda energética de las cargas en la red eléctrica existente. Aplicando algoritmos genéticos a una red eléctrica se tendrán características de robustez adecuadas para la solución de problemas multiobjetivos sujetos a diversas restricciones ofreciendo soluciones a las diferentes condiciones dinámicas de operación de la red. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Objetivos específicos • Modelar los elementos y controles de generadores convencionales, WPP, EP y banco de baterías a fin de obtener las restricciones como cumplimiento del código de interconexión nacional e internacional • Establecer la metodología del control energético de la red eléctrica en base al algoritmo genético para la operación de la red que va a interactuar para diferentes fines, control de voltaje, frecuencia y económica • Formular los componentes en estado dinámico de la red eléctrica estableciendo la participación de cada generador, para realizar el cálculo de la corriente de falla. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Alcances Modelación de diferentes tipos de generación de energía y aplicación de un algoritmo de control para la gestión de la energía en la red eléctrica de generación distribuida. Con estos modelos se utilizarán herramientas de simulación en tiempo real para la validación de la metodología propuesta. No se efectuará la implantación de los sistemas reales Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica Metodología del trabajo de investigación • Revisión del estado del arte de los trabajos realizados con respecto a la gestión de redes eléctricas en la generación distribuida. • Desarrollo del algoritmo de control genético en los sistemas de energía interconectados en la red. • Programación y simulación de los modelos obtenidos con el control utilizando una herramienta computacional aplicada a las redes de generación distribuida. • Obtención y análisis de los resultados. • Publicación de artículos y elaboración y escritura de la tesis. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Doctorado en Ingeniería Eléctrica GRACIAS POR SU ATENCIÓN
