Gestión óptima de recursos en una microrred conectada a un sistema eléctrico comercial

Abstract

RESUMEN: A partir de la restructuración del sector eléctrico en México se ha creado una nueva perspectiva para la industria eléctrica donde la energía eléctrica ha pasado a ser considerada un producto comercial. En este sentido, los usuarios del servicio de suministro de energía eléctrica se han visto motivados a instalar recursos de generación de energía eléctrica en sitio y sistemas de almacenamiento de energía para poder mitigar los costos asociados a la compra de energía y, de ser posible, obtener ingresos por la venta de la misma. Por lo tanto, se requiere identificar como operar tales sistemas bajo el esquema de una microrred. En este trabajo se aborda el tema de las microrredes que operan interconectadas a un sistema eléctrico comercial, para esto, se parte desde el análisis de la conformación de las microrredes mediante la descripción de los principales aspectos técnicos y operativos de los elementos que las componen. Posteriormente se describe el marco de referencia dentro del cual pueden operar las microrredes de este tipo de acuerdo con los lineamientos y disposiciones establecidas por el marco legal y regulatorio establecido en México. Una vez descritos los aspectos técnicos y regulatorios, se vinculan para identificar y definir el problema general de operación de las microrredes, del cual se parte para proponer una metodología para plantear problemas específicos, cuya su solución permita obtener información para identificar como es llevada a cabo la operación de una microrred bajo supuestos óptimos. Para ejemplificar la aplicación de la metodología propuesta, se analiza la operación óptima de una microrred fotovoltaica hipotética que opera bajo señales económicas reales, para esto se considera un periodo de análisis de un mes correspondiente al periodo de facturación de la microrred y se plantea un problema de programación lineal entera mixta que es resuelto empleando el programa GAMS con el solucionador CPLEX. Adicionalmente se ilustran y se cuantifican los beneficios económicos derivados de la operación optima y se ilustra el papel que tienen los sistemas de almacenamiento de energía en microrredes de este tipo. Finalmente, considerando las observaciones derivadas del caso de estudio, se desarrolla un ejemplo del análisis que puede ser llevado a cabo para determinar el tamaño adecuado de un sistema de almacenamiento en una microrred considerando los beneficios obtenidos por la instalación de tal sistema y el costo general que este implica. ABSTRACT: Since the restructuring of the electricity sector in Mexico, a new perspective has been created for the electric industry, where electric power has come to be considered a commercial product. In this sense, users of the electric power supply service have been motivated to install on-site electric power generation resources and energy storage systems in order to mitigate the costs associated with the purchase of energy and, if possible, obtain income from the sale of it. Therefore, it is necessary to identify how to operate such systems under the scheme of a microgrid. This paper deals with the issue of microgrids that operate interconnected to a commercial electrical system, for this, it starts from the analysis of the conformation of microgrids by describing the main technical and operational aspects of the elements that compose them. Subsequently, the reference framework within which microgrids of this type can operate in accordance with the guidelines and provisions established by the legal and regulatory framework established in Mexico is described. Once the technical and regulatory aspects are described, they are linked to identify and define the general problem of operation of the microgrids, which is considered to propose a methodology to raise specific problems, whose solution allows obtaining information to identify how it is carried out the operation of a microgrid under optimal assumptions. To exemplify the application of the proposed methodology, the optimal operation of a hypothetical photovoltaic micro-grid operating under real economic signals is analyzed, for this it is considered a period of analysis of a month corresponding to the billing period of the microgrid and a problem arises of mixed whole linear programming that is solved using the GAMS program with the CPLEX solver. Additionally, the economic benefits derived from the optimal operation are illustrated and quantified and the role of energy storage systems in microgrids of this type is illustrated. Finally, considering the observations derived from the case study, an example of the analysis that can be carried out to determine the adequate size of a storage system in a microgrid is developed considering the benefits obtained by the installation of such system and the general cost what this implies