Desarrollo de un marco MATLAB-GAMS para resolver el problema relacionado con la ubicación y dimensionamiento óptimos de fuentes de energía fotovoltaica en redes de distribución
Autores: Guzmán-Romero, David Steveen; Cortés-Caicedo, Brandon; Montoya, Oscar Danilo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo de un marco MATLAB-GAMS para resolver el problema relacionado con la ubicación y dimensionamiento óptimos de fuentes de energía fotovoltaica en redes de distribución
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencia y tecnología de los recursos naturales
Palabras clave
Problema de planificación
Generadores fotovoltaicos
Redes de distribución
Programación no lineal entera mixta
Función objetivo
MATLAB
Software GAMS
Metodología de optimización
Costos operativos
Costos de inversión
Mantenimiento
Interconexión
Solucionador
Sistemas IEEE de 33 y 69 nodos
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el problema de planificación relacionado con la ubicación y dimensionamiento de generadores fotovoltaicos en redes de distribución con una topología radial. Este problema se modela matemáticamente utilizando un modelo de programación no lineal entera mixta (MINLP), que busca reducir los costos operativos anuales totales del sistema durante un horizonte de planificación de 20 años. La función objetivo utilizada en este documento comprende tres elementos: (i) los costos de compra de energía en el nodo de la subestación (es decir, el nodo de suministro principal), (ii) los costos de inversión para la integración de generadores fotovoltaicos, y (iii) los costos asociados con la operación y mantenimiento de estos dispositivos. Para resolver este problema, se propone la interconexión del software MATLAB y GAMS, utilizando una metodología de maestro-esclavo, con la cual se logra una solución de alta calidad a este problema. En la etapa de maestro, se utiliza el software MATLAB como herramienta para programar una versión discreta del algoritmo seno-coseno (DSCA), que determina las ubicaciones donde se instalarán los generadores fotovoltaicos. En la etapa de esclavo, utilizando uno de los solucionadores del software GAMS (BONMIN) con las ubicaciones conocidas de los generadores fotovoltaicos, se resuelve el modelo MINLP que representa el problema a estudiar para encontrar el valor de la función objetivo y la potencia nominal de los generadores fotovoltaicos. Los resultados numéricos obtenidos en los sistemas de 33 y 69 nodos de IEEE se comparan con la solución del modelo de programación cónica entera mixta reportada en la literatura especializada, demostrando así la eficiencia y robustez de la metodología de optimización propuesta.
Descripción
Este documento aborda el problema de planificación relacionado con la ubicación y dimensionamiento de generadores fotovoltaicos en redes de distribución con una topología radial. Este problema se modela matemáticamente utilizando un modelo de programación no lineal entera mixta (MINLP), que busca reducir los costos operativos anuales totales del sistema durante un horizonte de planificación de 20 años. La función objetivo utilizada en este documento comprende tres elementos: (i) los costos de compra de energía en el nodo de la subestación (es decir, el nodo de suministro principal), (ii) los costos de inversión para la integración de generadores fotovoltaicos, y (iii) los costos asociados con la operación y mantenimiento de estos dispositivos. Para resolver este problema, se propone la interconexión del software MATLAB y GAMS, utilizando una metodología de maestro-esclavo, con la cual se logra una solución de alta calidad a este problema. En la etapa de maestro, se utiliza el software MATLAB como herramienta para programar una versión discreta del algoritmo seno-coseno (DSCA), que determina las ubicaciones donde se instalarán los generadores fotovoltaicos. En la etapa de esclavo, utilizando uno de los solucionadores del software GAMS (BONMIN) con las ubicaciones conocidas de los generadores fotovoltaicos, se resuelve el modelo MINLP que representa el problema a estudiar para encontrar el valor de la función objetivo y la potencia nominal de los generadores fotovoltaicos. Los resultados numéricos obtenidos en los sistemas de 33 y 69 nodos de IEEE se comparan con la solución del modelo de programación cónica entera mixta reportada en la literatura especializada, demostrando así la eficiencia y robustez de la metodología de optimización propuesta.