Clúster de microrredes eléctricas con control distribuido. Análisis de estrategias de gestión con y sin almacenamiento de energía [Resumen]

Autores
Loyarte, Ariel Sebastián; Sanseverinatti, Carlos Ignacio; Cea, Marcos Matías; Manassero, Ulises
Año de publicación
2023
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
documento de conferencia
Estado
versión publicada
Descripción
El concepto de microrred (MR) identifica a una red de distribución eléctrica de baja capacidad con generación distribuida y eventuales medios de almacenamiento, capaz de aplicar una estrategia de gestión de energía (EMS) propia, que la convierte en una entidad de operación independiente. Esta arquitectura reduce la distancia entre los centros de generación y consumo, eliminando la etapa de transmisión, característica de los sistemas interconectados de alta potencia, de modo que operan en baja o media tensión. La flexibilidad que admiten los sistemas de extensión reducida hace de la MR un componente estructural fundamental para conformación de las llamadas redes eléctricas inteligentes. Con la finalidad de alcanzar regiones de cobertura más amplias, las investigaciones sugieren la implementación de clústeres de MRs. En este contexto, un clúster refiere al agrupamiento de MRs linderas con el objetivo de conformar un mercado de intercambio energético que posibilite: generar una nueva fuente de ingresos, mejorar la seguridad en el abastecimiento de la demanda e incrementar las posibilidades de acción ante eventos de falla, entre otros beneficios. Existen múltiples estrategias para su implementación, siendo la más compleja aquella que contempla un control distribuido con modelo de competencia y comunicación bilateral entre las participantes. En este esquema, cada MR utiliza su propia EMS, sin objetivos de cooperación, y se comunican directamente, sin mediadores. En este trabajo se propone un procedimiento para simular un clúster aislado (sin vínculos con otras redes de servicio) en dicha arquitectura, y utilizando una EMS de despacho económico por MR, inspirada en el problema de Unit Commitment para la programación de la generación. Se presentan alternativas para operar sin o con almacenamiento en baterías, con la finalidad de analizar el impacto que producen los almacenadores. Se ejecutan simulaciones sobre múltiples casos de prueba, demostrando que las baterías no influyen en el costo de operación, pero pueden reducir drásticamente la volatilidad de los costos de generación, contribuyendo a la estabilización de las tarifas para los usuarios finales. Dado el perfil competitivo, sólo las MRs con almacenamiento obtienen estos beneficios, dependientes de la capacidad del banco y de los niveles de carga.
The microgrid (MG) concept identifies a low-capacity electric distribution network with distributed generation and possible storage resources, capable of applying its own energy management strategy (EMS), which makes it an independent operating entity. This architecture reduces the distance between generation and consumption centers by removing the transmission stage, typical of high-power interconnected systems, so that they operate at low or medium voltage. The flexibility that reduced extension systems allow makes MG a fundamental structural component for the formation of the so-called smart grids. In order to reach wider coverage regions, research suggests the implementation of MG clusters. In this context, a cluster refers to a group of adjacent MGs with the objective of setting up an energy exchange market that enables: generating a new source of income, improving security in the demand supply and increasing the possibilities of action in case of failures, among other benefits. There are multiple strategies for its implementation, the most complex being the one that contemplates a distributed control with a competition model and bilateral communication among the participants. In this scheme, each MG uses its own EMS, without cooperation objectives, and communicates directly, without mediators. In this work, a procedure is proposed to simulate an isolated cluster (without links to other utility grids) in this architecture, and using an economic dispatch EMS for each MG, inspired by the Unit Commitment problem for generation scheduling. Alternatives to operate without or with battery storage are presented, with the purpose of analyzing the impact produced by the storages. Simulations are run on multiple test cases, demonstrating that batteries do not influence the cost of operation, but can drastically reduce the volatility of generation costs, contributing to the stabilization of end-user tariffs. Given the competitive profile, only MGs with storage devices obtain these benefits, dependent on the bank capacity and its charging levels.
Fil: Loyarte, Ariel Sebastián. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.
Fil: Sanseverinatti, Carlos Ignacio. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.
Fil: Cea, Marcos Matías. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.
Fil: Manassero, Ulises. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.
Materia
Almacenamiento de energía
Baterías
Despacho económico
Microrredes
Energy storage
Batteries
Economic dispatch
Microgrids
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.5 Argentina
Repositorio
Repositorio Institucional Abierto (UTN)
Institución
Universidad Tecnológica Nacional
OAI Identificador
oai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/15679
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La flexibilidad que admiten los sistemas de extensión reducida hace de la MR un componente estructural fundamental para conformación de las llamadas redes eléctricas inteligentes. Con la finalidad de alcanzar regiones de cobertura más amplias, las investigaciones sugieren la implementación de clústeres de MRs. En este contexto, un clúster refiere al agrupamiento de MRs linderas con el objetivo de conformar un mercado de intercambio energético que posibilite: generar una nueva fuente de ingresos, mejorar la seguridad en el abastecimiento de la demanda e incrementar las posibilidades de acción ante eventos de falla, entre otros beneficios. Existen múltiples estrategias para su implementación, siendo la más compleja aquella que contempla un control distribuido con modelo de competencia y comunicación bilateral entre las participantes. En este esquema, cada MR utiliza su propia EMS, sin objetivos de cooperación, y se comunican directamente, sin mediadores. En este trabajo se propone un procedimiento para simular un clúster aislado (sin vínculos con otras redes de servicio) en dicha arquitectura, y utilizando una EMS de despacho económico por MR, inspirada en el problema de Unit Commitment para la programación de la generación. Se presentan alternativas para operar sin o con almacenamiento en baterías, con la finalidad de analizar el impacto que producen los almacenadores. Se ejecutan simulaciones sobre múltiples casos de prueba, demostrando que las baterías no influyen en el costo de operación, pero pueden reducir drásticamente la volatilidad de los costos de generación, contribuyendo a la estabilización de las tarifas para los usuarios finales. Dado el perfil competitivo, sólo las MRs con almacenamiento obtienen estos beneficios, dependientes de la capacidad del banco y de los niveles de carga. The microgrid (MG) concept identifies a low-capacity electric distribution network with distributed generation and possible storage resources, capable of applying its own energy management strategy (EMS), which makes it an independent operating entity. This architecture reduces the distance between generation and consumption centers by removing the transmission stage, typical of high-power interconnected systems, so that they operate at low or medium voltage. The flexibility that reduced extension systems allow makes MG a fundamental structural component for the formation of the so-called smart grids. In order to reach wider coverage regions, research suggests the implementation of MG clusters. In this context, a cluster refers to a group of adjacent MGs with the objective of setting up an energy exchange market that enables: generating a new source of income, improving security in the demand supply and increasing the possibilities of action in case of failures, among other benefits. There are multiple strategies for its implementation, the most complex being the one that contemplates a distributed control with a competition model and bilateral communication among the participants. In this scheme, each MG uses its own EMS, without cooperation objectives, and communicates directly, without mediators. In this work, a procedure is proposed to simulate an isolated cluster (without links to other utility grids) in this architecture, and using an economic dispatch EMS for each MG, inspired by the Unit Commitment problem for generation scheduling. Alternatives to operate without or with battery storage are presented, with the purpose of analyzing the impact produced by the storages. Simulations are run on multiple test cases, demonstrating that batteries do not influence the cost of operation, but can drastically reduce the volatility of generation costs, contributing to the stabilization of end-user tariffs. Given the competitive profile, only MGs with storage devices obtain these benefits, dependent on the bank capacity and its charging levels.Fil: Loyarte, Ariel Sebastián. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.Fil: Sanseverinatti, Carlos Ignacio. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.Fil: Cea, Marcos Matías. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.Fil: Manassero, Ulises. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.XII Seminario Nacional de “Energía y su Uso Eficiente” (SeNE 2023)2026-09-24T21:55:28Z2023-10-06info:eu-repo/semantics/conferenceObjectinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_5794info:ar-repo/semantics/documentoDeConferenciapdfapplication/pdfLoyarte, A. S., Sanseverinatti, C. I., Cea, M. M., Manassero, U. (5 y 6 de octubre de 2023). Clúster de microrredes eléctricas con control distribuido. Análisis de estrategias de gestión con y sin almacenamiento de energía. XII Seminario Nacional “Energía y su uso Eficiente” (SeNE 2023). UTN. Facultad Regional San Francisco, Argentinahttps://hdl.handle.net/20.500.12272/15679spaENPPFE0008797 - Gestión de Multi-Microrredes Eléctricas con Interacciones No Cooperativas de Intercambio Energético. 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The microgrid (MG) concept identifies a low-capacity electric distribution network with distributed generation and possible storage resources, capable of applying its own energy management strategy (EMS), which makes it an independent operating entity. This architecture reduces the distance between generation and consumption centers by removing the transmission stage, typical of high-power interconnected systems, so that they operate at low or medium voltage. The flexibility that reduced extension systems allow makes MG a fundamental structural component for the formation of the so-called smart grids. In order to reach wider coverage regions, research suggests the implementation of MG clusters. In this context, a cluster refers to a group of adjacent MGs with the objective of setting up an energy exchange market that enables: generating a new source of income, improving security in the demand supply and increasing the possibilities of action in case of failures, among other benefits. There are multiple strategies for its implementation, the most complex being the one that contemplates a distributed control with a competition model and bilateral communication among the participants. In this scheme, each MG uses its own EMS, without cooperation objectives, and communicates directly, without mediators. In this work, a procedure is proposed to simulate an isolated cluster (without links to other utility grids) in this architecture, and using an economic dispatch EMS for each MG, inspired by the Unit Commitment problem for generation scheduling. Alternatives to operate without or with battery storage are presented, with the purpose of analyzing the impact produced by the storages. Simulations are run on multiple test cases, demonstrating that batteries do not influence the cost of operation, but can drastically reduce the volatility of generation costs, contributing to the stabilization of end-user tariffs. Given the competitive profile, only MGs with storage devices obtain these benefits, dependent on the bank capacity and its charging levels.
Fil: Loyarte, Ariel Sebastián. UTN Facultad Regional Santa Fe. Centro de Investigación y Desarrollo en Ingeniería Eléctrica y Sistemas Energéticos (CIESE); Argentina.
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