Modelo para la gestión de energía de un sistema híbrido de generación conectado a la red

Abstract

A nivel mundial se encuentran lugares como caseríos o comunidades aisladas, en donde no es posible ubicar una instalación eléctrica, o bien sea que el acceso a la misma se encuentra bastante limitado y presenta muchas interrupciones o problemas de calidad, tampoco llevar el tendido de una línea de transmisión o incluso realizar la construcción de una subestación, y una de las necesidades primordiales es la entrega del servicio de energía eléctrica con fiable y además, mediante una gestión previa de la misma para luego ser entregada a estos sitios; a consecuencia de esta problemática se ha visto la importancia de usar las distintas fuentes de energía renovable no convencionales (FNCER) funcionando conjuntamente, el cual recibe por nombre sistema híbrido (SH). Numerosos estudios indican que las condiciones meteorológicas en las zonas donde no se cuenta con el servicio eléctrico o también llamadas zonas no interconectadas (ZNI), son favorables y no presentan mayor variación con lo cual se puede prescindir de que dicho flujo sea constante en gran proporción. Este trabajo tiene principalmente dos finalidades: en primer lugar, incentivar el uso de las FNCER en el país y en regiones en donde se pueda aprovechar el potencial renovable; en segundo lugar, entender mejor la gestión de la generación de las fuentes que conforman el SH ya que no siempre se tendrá disponibilidad del recurso climático, en estos casos se vería necesario tomar energía de la red eléctrica.

Para la consecución de los objetivos se empleó, en primer lugar, la deducción e implementación de dos per files de carga: residencial e industrial, los cuales se dispondrán a manera de carga resistiva del SH para poder considerar un factor de potencia unitario. En segundo lugar, se realizó una metodología basada principalmente en la aplicación, desarrollo y articulación de un modelo autorregresivo estacionario basado en la caracterización de los equipos previamente establecidos para representar el comportamiento de cada fuente de energía renovable, que para este caso se utilizaron paneles solares y una turbina eólica de eje vertical. Finalmente, en tercer lugar, con ayuda de un software se realizó el análisis financiero y económico del comportamiento del SH, mostrando variables que determinan el retorno de la inversión, ingresos y egresos del proyecto en concordancia con la ubicación geográfi ca del mismo.

Los resultados obtenidos por un lado indican una aproximación bastante acertada de la energía generada, por fuente, a una hora específi ca del d a siguiente con el objetivo de realizar así la gestión del recurso energético en estado estacionario, es decir, que, si la generación se ve afectada por alguna razón, en el modelo no se verán reflejadas las variables que sufrieron dicha perturbación. Por otro lado, los resultados de viabilidad fi nanciera muestran el retorno de la inversión del proyecto a largo plazo por el tamaño y la capacidad instalada del mismo, debido a lo anterior se concluyó que con base a la potencia instalada del SH se puede acelerar el retorno de la inversión ya que no será necesario tomar energía de la red eléctrica.

Worldwide there are places such as hamlets or isolated communities, where it is not possible to locate an electrical installation, or else access to it is quite limited and presents lots of interruptions or quality problems, not even running a transmission line or even carry out the construction of a substation, and one of the primary needs is the delivery of the service of reliable electrical energy and also, by means of a previous management of the same to later be delivered to these sites; As a consequence of this problem, the importance of using the different sources of non-conventional renewable energy (FNCER) working together, which is called the system hybrid (SH). Numerous studies indicate that meteorological conditions in areas where it is not counted with the electric service or also called non-interconnected zones (ZNI), they are favorable and do not present greater variation with which it is possible to dispense with the fact that said flow is constant to a great extent. East This work has mainly two purposes: first, to encourage the use of FNCER in the country and in regions where renewable potential can be harnessed; second, better understand management of the generation of the sources that make up the SH since the resource will not always be available climatic conditions, in these cases it will be necessary to draw energy from the electrical network. To achieve the objectives, the deduction and implementation of two load profiles: residential and industrial, which will be arranged as resistive load of the SH to be able to consider a unity power factor. Secondly, a methodology based mainly on the application, development and articulation of a stationary autoregressive model based on the characterization of the teams previously established to represent the behavior of each source of renewable energy, which for this case used solar panels and a vertical axis wind turbine. Finally, in third place, with the help of software, the financial and economic analysis of the behavior of the SH was carried out, showing variables that determine the return on investment, income and expenses of the project in accordance with its geographical location. The results obtained on the one hand indicate a fairly accurate approximation of the energy generated, by source, at a specific time of the next day in order to manage the energy resource. in steady state, that is, if the generation is affected by some reason, the model would not see reflected the variables that suffered such disturbance. On the other hand, the results of financial viability show the return on investment of the project in the long term due to the size and installed capacity of the Likewise, due to the above, it was concluded that based on the installed power of the SH it is possible to accelerate the return on investment since it will not be necessary to draw energy from the electrical grid.