Aumento de la Penetración de Energía Renovable en Redes de Baja Tensión: Un Enfoque de Conocimiento Experto
Autores: Jansen, Lohan A.; Botha, Mel G.; van Schoor, George; Uren, Kenneth R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Aumento de la Penetración de Energía Renovable en Redes de Baja Tensión: Un Enfoque de Conocimiento Experto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Países
Energía
Generación
Renovable
Almacenamiento
Controlador
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Mientras que Sudáfrica es considerada uno de los países con los niveles de irradiación más altos, todavía utiliza el carbón como su principal fuente de energía debido a su abundancia. Debido al impulso mundial hacia la neutralidad de carbono, los consumidores residenciales, comerciales, agrícolas e industriales están considerando sistemas de generación embebida a pequeña escala. El documento de Especificaciones Nacionales Racionalizadas 097-2-3 especifica la escala de la capacidad de generación embebida que un consumidor puede instalar. Sin embargo, las especificaciones aún no hacen las provisiones necesarias para la adición de almacenamiento de energía. La gestión colectiva efectiva de los sistemas de generación embebida a pequeña escala agrupados podría proporcionar un alto nivel de seguridad energética y aumentar el porcentaje de generación de energía renovable en la mezcla total de energía. Surgen desafíos potenciales al considerar la naturaleza estocástica de la generación fotovoltaica y su efecto sobre la capacidad de almacenamiento y la dispersión en los perfiles de carga de las unidades residenciales típicamente presentes en una red de baja tensión. Este documento contribuye investigando la utilización de la generación fotovoltaica en conjunto con el almacenamiento como base para el control de plantas de energía virtual, con el objetivo de aumentar de manera segura la penetración de energía renovable y mejorar la seguridad energética, todo mientras se mantiene dentro de los límites regulatorios de baja tensión de Sudáfrica. Se propone un controlador de planta de energía virtual de dos niveles con las unidades de almacenamiento de energía dispersas como los recursos controlables primarios y la generación fotovoltaica dispersa como los recursos controlables secundarios. El objetivo del controlador es lograr la gestión nodal de energía, el intercambio de energía y la provisión de servicios auxiliares y, finalmente, aumentar la penetración de energía renovable. Se simula una red de baja tensión de un solo alimentador representativa, y se investigan casos de prueba de 50% y 75% de penetración de energía renovable como base para la evaluación. La arquitectura del controlador propuesto demostró mantener la integridad de la red para ambos casos de prueba. También se confirmó la adaptabilidad de la arquitectura del controlador para una topología de alimentador cambiada; en este caso, era una topología de múltiples alimentadores. Se justifica un trabajo futuro para informar sobre la política de los niveles permitidos de penetración de energía renovable, que se basen no solo en la demanda, sino también en el nivel de almacenamiento de energía presente en una red.
Descripción
Mientras que Sudáfrica es considerada uno de los países con los niveles de irradiación más altos, todavía utiliza el carbón como su principal fuente de energía debido a su abundancia. Debido al impulso mundial hacia la neutralidad de carbono, los consumidores residenciales, comerciales, agrícolas e industriales están considerando sistemas de generación embebida a pequeña escala. El documento de Especificaciones Nacionales Racionalizadas 097-2-3 especifica la escala de la capacidad de generación embebida que un consumidor puede instalar. Sin embargo, las especificaciones aún no hacen las provisiones necesarias para la adición de almacenamiento de energía. La gestión colectiva efectiva de los sistemas de generación embebida a pequeña escala agrupados podría proporcionar un alto nivel de seguridad energética y aumentar el porcentaje de generación de energía renovable en la mezcla total de energía. Surgen desafíos potenciales al considerar la naturaleza estocástica de la generación fotovoltaica y su efecto sobre la capacidad de almacenamiento y la dispersión en los perfiles de carga de las unidades residenciales típicamente presentes en una red de baja tensión. Este documento contribuye investigando la utilización de la generación fotovoltaica en conjunto con el almacenamiento como base para el control de plantas de energía virtual, con el objetivo de aumentar de manera segura la penetración de energía renovable y mejorar la seguridad energética, todo mientras se mantiene dentro de los límites regulatorios de baja tensión de Sudáfrica. Se propone un controlador de planta de energía virtual de dos niveles con las unidades de almacenamiento de energía dispersas como los recursos controlables primarios y la generación fotovoltaica dispersa como los recursos controlables secundarios. El objetivo del controlador es lograr la gestión nodal de energía, el intercambio de energía y la provisión de servicios auxiliares y, finalmente, aumentar la penetración de energía renovable. Se simula una red de baja tensión de un solo alimentador representativa, y se investigan casos de prueba de 50% y 75% de penetración de energía renovable como base para la evaluación. La arquitectura del controlador propuesto demostró mantener la integridad de la red para ambos casos de prueba. También se confirmó la adaptabilidad de la arquitectura del controlador para una topología de alimentador cambiada; en este caso, era una topología de múltiples alimentadores. Se justifica un trabajo futuro para informar sobre la política de los niveles permitidos de penetración de energía renovable, que se basen no solo en la demanda, sino también en el nivel de almacenamiento de energía presente en una red.