Thesis Localización y dimensionamiento óptimo de soft open points en redes de distribución activas
Date
2023-04-24
Authors
Ramos Araya, Maicol Jordán
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Abstract
En este trabajo se presentan modelos de optimización para sistemas de distribución radiales que utilizan
convertidores VSC como SOP en su operación. Para esto se han creado tres modelos, el primero
modelo tipo SOCP, es un OPF–MP que determina la operación del sistema considerando convertidores
existentes y optimizando factores como pérdidas, venta de energía, despacho de la generación
distribuida, etc. El segundo modelo tipo MISOCP, busca optimizar la inversión en SOP, considerando
escenario de incertidumbre, operación de la red, costos de implementación, etc. Entrega como resultado
la operación, localización y dimensionamiento de los posibles SOP, este último queda definido
sobre un as discreto de alternativas. El tercer modelo tipo MISOCP, corresponde a una simplificación
del método anterior, por lo cual, presenta un menor consumo de recursos y una menor precisión, entregando
como resultado la localización de los SOP, mientras que el dimensionamiento queda definido
a un valor entre la capacidad mínima y máxima de las alternativas.
Se plantean tres casos de estudio, donde en cada caso la operación del sistema se ve afectada por la
alta demanda y la variabilidad de las energías renovables no convencionales (ERNC). En cada uno se
realiza una simulación previa con el modelo OPF-MP, desde el cual se analizan las variables de interés
y se exponen las falencias operacionales del sistema, luego se muestra como la correcta aplicación de
los modelos para la localización y dimensionamiento óptimo de los SOP logra que el sistema opere
de manera eficiente y respetando márgenes de seguridad y calidad.
En el primer caso se estudia la topología de 33 barras de la IEEE, resolviendo la ubicación y
capacidad de los SOP necesarios para que el sistema funcione adecuadamente, en dicho problema
se considera una gran cantidad de información, por lo que esta metodología asegura una solución
de buena calidad, sin embargo, el tiempo de simulación es considerablemente alto y los recursos de
hardware necesarios en el equipo de simulación también lo son.
En el segundo caso de estudio se utilizan las topologías de 4 y 34 barras de la IEEE, planteando
la posibilidad de interconectar los sistemas por medio de SOP, esto es posible debido a que la modulación
de onda en los convertidores posibilita la transferencia de potencia activa sin considerar el
desface angular entre las barras de conexión. Además, se presenta una metodología para reducir el
tamaño del problema, intentando considerar los eventos desfavorables del sistema.
En el tercer caso de estudio se evalúa la topología de 125 barras, que es una variante de la topología
de 123 barras de la IEEE. En este caso de estudio se destaca un SOP existente y la metodología
utilizada considera una reducción de las curvas de generación distribuida, con lo cual se logra una
disminución importante en el tiempo de simulación, a la vez que se intenta mantener la variabilidad
de las ERNC.
Todos los casos de estudio son comparados con simulaciones en MATPOWER. Para ello se presenta
una metodología que no optimiza la operación de los SOP, ya que para estos efectos se consideran
como cargas o fuentes tipo {P,Q} que son definidas por el modelo de localización y dimensionamiento.
En términos generales las diferencias entre MATPOWER y el modelo de localización son mínimas,
salvo por algunas variables donde se observan leves desviaciones. Sin embargo, estas no afectan la
calidad de la solución.
Description
Keywords
SOP , GD , ERNC , PMGD , B2B , MISOCP , SOCP , OPF
