CONTROL DEL FLUJO DE ENERGÍA DE UN CONJUNTO DE CLIENTES CON GENERACIÓN DISTRIBUIDA MEDIANTE EL USO DE UN CONTROL SUPERVISOR QUE CONSIDERE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO

Abstract

En este trabajo se realiza una gestión del flujo de energía de un conjunto de clientes con medicióninteligente y generación distribuida mediante el uso de un control supervisor que considera capacidadde almacenamiento energético. Se estudia la tarifa óptima que pudiesen tener estos clientes al operaren conjunto y la implicancia de la nueva ley Net Billing (ley 20.571) en los resultados.En el estudio se considera una comunidad ficticia perteneciente a un edificio residencial promedioen Santiago de Chile con conexión a la red eléctrica local y que incorpora en su tejado una planta degeneración fotovoltaica. La comunidad comprende un total de 60 apartamentos de distintos tamaños ynecesidades de consumo denominados como un “bloque sustentable”. Los clientes son consideradoscomo un único cliente para la compañía local de distribución (cliente agregado), pudiendo exploraren conjunto nuevas tarifas antes solo pensadas para el sector industrial y comercial.Bajo este escenario, un conjunto de estrategias de coordinación y control de supervisión, adaptadas alas necesidades específicas de los clientes y las condiciones de infraestructura de la red, son aplicadastal de gestionar eficientemente la oferta y el consumo de energía, considerando la nueva Ley 20.571,la tarifa eléctrica a convenir con la empresa de distribución y la opción de incorporar un sistema dealmacenamiento energético. La estrategia de control supervisor es diseñada en base al control homeostático,presente en todos los organismos vivos, e incorpora algoritmos de control tanto reactivoscomo predictivos, de manera que el sistema sea más inteligente en su operación y a la vez eficiente entérminos de establecer y mantener un equilibrio eficiente (homeostasis) entre la generación y los consumos.Por otra parte, estos sistemas pueden ser vistos y se acercaron como un sistema socio-técnicocomplejo, en el que los usuarios de energía deben desempeñar un papel crucial como “cargas activas”,capaces de responder y adaptarse a las necesidades de la microrred.Los algoritmos que representan la estrategia de control Homeostático (HC) son simulados enMATLAB bajo distintas opciones tarifarias, capacidad y tecnología de almacenamiento energético. Sedeterminó mediante una evaluación técnica-económica, que para los clientes evaluados (considerandosu nivel y patrón de consumo) la mejor opción de compra es la tarifa AT-4.3, y que el almacenamientoenergético, si bien es prometedor en sentido de tener un sistema mucho más adaptable y eficiente,posee actualmente una alta inversión que perjudica los resultados económicos.In this work, energy flow management is applied to a set of clients with smart metering and distributedgeneration by using supervisory control considering energy storage capacity. The optimumtariff for the group of customers is studied, as well as the implications of the new Net Billing Law(Law 20.571) in the final result.The study considers a fictitious community belonging to an average residential building in Santiago,Chile, with connection to the local power grid and with incorporation on his roof of a photovoltaicgeneration plant. The community comprises a total of 60 apartments of various sizes and consumptionneeds referred to as a “sustainable block”. Customers are considered as a single customer forlocal distribution company (aggregate customer) and can explore new tariffs previously designed onlyfor industrial and commercial sector.Under this scenario, a set of strategies for coordination and supervisory control, adapted to specificneeds of customers and the infrastructure of the network are applied with the objective of efficientlymanage the supply and consumption of energy, considering the new Law 20,571, the electricity tariffto be arranged with the distribution company and the option to incorporate an energy storage system.The strategy supervisory control is designed based on the homeostatic control, present in all livingorganisms, and incorporates control algorithms both reactive and predictive, to make the system moreintelligent in its operation and also efficient in terms of establishing and maintaining an efficient balance(homeostasis) between generation and consumption. Moreover, these systems can be seen andapproached as a complex socio-technical system, in which energy users should play a crucial role as“active loads”, being able to respond and adapt to the needs of the microgrid.Algorithms representing homeostatic control strategy are simulated in MATLAB under differenttariff options, capacity and energy storage technology. It was determined by a technical and economicassessment, that for the evaluated customers (considering their level and pattern of consumption) thebest option is the AT-4.3 tariff. Also, that energy storage although is promising in the sense of havinga system much more adaptable and efficient, have a high investment which undermines the economicperformance.