Trabajo de grado - Doctorado
Planificación de redes eléctricas de distribución incluyendo generación distribuida, almacenamiento de energía y gestión de la demanda (DSM Y DR)
Fecha
2022-08-05Registro en:
Universidad Nacional de Colombia
Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombia
Autor
Alarcon Villamil, Jorge Alexander
Institución
Resumen
Este trabajo investiga la manera de mejorar el planeamiento de las redes eléctricas de
distribución (REDis) en torno a su modernización, analizando aspectos como la integración
de recursos distribuidos, sistemas de almacenamiento de energía y la posible
implementación de estrategias de respuesta a la demanda. El trabajo analiza los modelos
matemáticos utilizados para representar cada uno de los dispositivos y estrategias
indicadas anteriormente, plantea modelos para la integración de estos dispositivos en el
planeamiento, y finalmente describe los procedimientos y métodos desarrollados para
ejecutar el planeamiento en algunos casos de prueba.
Los modelos planteados permiten la inclusión de aspectos técnicos, ambientales y
económicos en los objetivos de optimización del problema, con lo cual genera un aporte
interesante para esta área de la ingeniería, porque permite la evaluación simultánea (multiobjetivo) de los tres criterios de evaluación.
Dentro de los resultados y aportes del trabajo de investigación se incluyen los modelos
matemáticos desarrollados, índices para medir qué tan eficiente es el uso de los activos
del sistema de distribución, y los diagramas de flujo que describen los procedimientos
propuestos para el desarrollo del planeamiento. Adicionalmente se presentan resultados
de los casos de estudio evaluados con las metodologías y con los índices propuestos, en
los que se mide y compara cada uno de los aspectos evaluados (técnicos, económicos y
ambientales) mostrando las ventajas de los métodos desarrollados, respecto de métodos
propuestos por otros autores.
Los resultados permiten concluir que el uso de técnicas de optimización matemática
genera buenos resultados para el problema del planeamiento, y permite la valoración
simultánea de los tres criterios de evaluación. También se comprueba que las
metodologías propuestas y los modelos planteados funcionan de manera adecuada para
encontrar los resultados. Con los resultados obtenidos se cumple el objetivo propuesto en
esta tesis de Doctorado que es: “Desarrollar e implementar un modelo multi-objetivo para
el planeamiento de redes eléctricas de distribución que permita la integración simultánea
de generación distribuida, sistemas de almacenamiento de energía con baterías y
estrategias de respuesta a la demanda”.
También se cumple con los objetivos específicos propuestos que son: “Analizar el efecto
que tienen las tecnologías de generación distribuida, almacenamiento con baterías y
gestión de la demanda (DSM y DR) en la planificación de las redes de distribución primaria,
identificando los aspectos que deben ser incluidos en la metodología a desarrollar”,
“Desarrollar el modelo que representa el problema de planificación multi-objetivo
incluyendo los aspectos técnicos, económicos y ambientales, y determinar la técnica de
solución a utilizar”, y finalmente “Implementar el modelo de planificación desarrollado y
evaluar sus resultados mediante el análisis de al menos dos de los casos de prueba usados
para validar este tipo de problemas.” (Texto tomado de la fuente) This research work search new ways to improve the planning of power distribution
networks, having into account aspects as the integration of DERS, BESS, and demand
response strategies, into the planning models. The work analyze the mathematical models
used to represent the DERS, BESS and the DR strategies previously indicated, it also
propose the models to include the DER and BESS devices into the planning, and describe
the methods and procedures to implement the model to solve planning some test systems.
The proposed models allow the inclusion of technical, economic and environmental aspects
among the optimization objectives of the problem, which generates an important
contribution to this area of engineering, because it allows the simultaneous evaluation
(multi-objective) of the three optimization-criteria.
The results and contributions of this research work include the developed mathematical
models, the indices used to measure how efficiently the assets on the distribution system
are used, and the flow charts used to describe the procedures proposed for developing the
planning. Additionally, the results of the cases study evaluated with the proposed
methodologies and indices are presented, showing the advantages of the developed
methods concerning other conventional methods.
The results let us obtain good results for the planning problem by using mathematical
optimization techniques and allow the simultaneous evaluation of the three optimization-criteria. It also proved that the proposed methodologies and models work adequately to get
good planning results. With the obtained results, the main objective proposed in this
doctoral thesis is fulfilled, which is: "Develop and implement a multi-objective model for the
planning of electrical distribution networks that allows the simultaneous integration of
distributed generation, energy storage systems with batteries and demand response
strategies.
The proposed specific objectives, which are: "Analyze the effect of distributed generation,
battery storage, and demand management (DSM and DR) technologies in the planning of
primary distribution networks, identifying the aspects that should be included in the
methodology to be developed”, “Develop the model that represents the multi-objective
planning problem including technical, economic and environmental aspects, and determine
the solution technique to be used”, and finally “Implement the planning model developed
and evaluate its results by analyzing at least two of the test cases used to validate this type
of problem”, are also met.