Planificación de la expansión de sistemas eléctricos de distribución en media tensión considerando generación distribuida

Abstract

RESUMEN:

Los sistemas de energía generalmente consisten en unidades de generación, redes de transmisión y subtransmisión, redes de distribución, centros de consumo y equipos de control. Desde un punto de vista centralizado, las empresas de distribución son responsables de la operación y planificación de las redes de distribución para que la creciente demanda se satisfaga continuamente con estándares de calidad y de forma segura. Por esta razón, se recomienda la planificación para obtener un plan de inversión óptimo a un coste mínimo, cumpliendo al mismo tiempo con los requisitos de seguridad y calidad. Tradicionalmente, estos modelos de planificación determinan las decisiones óptimas de expansión relacionadas con el refuerzo e instalación de líneas, subestaciones y transformadores. Sin embargo, el crecimiento generalizado de la generación distribuida (GD), debido principalmente a sus numerosos beneficios operativos y de planificación y al impulso de las energías renovables, requiere inevitablemente la inclusión de este tipo de generación en los modelos de planificación de la distribución. Actualmente Baja California Sur es identificada como una zona crítica, ya que en los últimos dos años ha mostrado problemas recurrentes de apagones, sobrepaso de los márgenes de reserva, congestión en las líneas entre otras. Ante esta situación es sumamente importante contar con estrategias de planeación que nos permitan mitigar y erradicar este tipo de problemas. En esta tesis se desarrolló un programa en MATLAB 2016 cuya función es tomar los modelos desde una base de datos construida para los modelos de restricción y de carga, exportándolos a NEOS, este es una plataforma de optimización mediante el cual se obtiene una solución local debido a que el método empleado es semiheuristico. Los resultados muestran un desempeño mejor en comparación con la función de costos original, sacada de la red sin optimizar los recursos, además no existe la necesidad de tomar decisiones críticas para la modificación de la red. Los sistemas de prueba que se tomaron para la planificación fue el sistema de Baja California Sur y el sistema IEC de 18 nodos, validando así la funcionalidad del modelo de planificación.

ABSTRACT:

Power systems generally consist of generation units, transmission and sub-transmission networks, distribution networks, consumption centres and control equipment. From a centralized point of view, distribution companies are responsible for the operation and planning of distribution networks so that the growing demand is continuously met with quality standards and safely. For this reason, planning is recommended in order to obtain an optimal investment plan at a minimum cost, while complying with safety and quality requirements. Traditionally, these planning models determine the optimal expansion decisions related to the reinforcement and installation of lines, substations and transformers. However, the widespread growth of distributed generation (DG), mainly due to its numerous operational and planning benefits and the promotion of renewable energies, inevitably requires the inclusion of this type of generation in distribution planning models. Currently, Baja California Sur is identified as a critical zone, since in the last two years it has shown recurrent problems of blackouts, overtaking of reserve margins, congestion in the lines, among others. Faced with this situation, it is extremely important to have planning strategies that allow us to mitigate and eradicate this type of problem. In this thesis, a program was developed in MATLAB 2016 whose function is to take the models from a database built for the restriction and load models, exporting them to NEOS, this is an optimization platform through which a local solution is obtained because the method used is semi-heuristic. The results show a better performance compared to the original cost function, taken from the network without optimizing resources, and there is no need to make critical decisions to modify the network. The test systems taken for planning were the Baja California Sur system and the IEC system of 18 nodes, thus validating the functionality of the planning model.