Operación óptima de fuentes fotovoltaicas en redes de CC para mejorar las condiciones técnicas, económicas y ambientales mediante el uso del algoritmo de búsqueda de vórtices y un flujo de potencia horario en matriz
Autores: Grisales-Noreña, Luis Fernando; Rosales-Muñoz, Andrés Alfonso; Cortés-Caicedo, Brandon; Montoya, Oscar Danilo; Andrade, Fabio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Operación óptima de fuentes fotovoltaicas en redes de CC para mejorar las condiciones técnicas, económicas y ambientales mediante el uso del algoritmo de búsqueda de vórtices y un flujo de potencia horario en matriz
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Metodología
Generadores distribuidos fotovoltaicos
Redes de corriente continua
Modelo de programación no lineal
Funciones objetivo
Optimización maestro-esclavo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una metodología maestro-esclavo para resolver el problema de la operación óptima de generadores distribuidos fotovoltaicos (DGs) en redes de corriente continua (CC). Este problema fue modelado utilizando un modelo de programación no lineal (NLP) que considera la minimización de tres funciones objetivo diferentes en la operación diaria del sistema. La primera corresponde a la minimización del costo operativo total del sistema, incluido el costo de compra de energía a los generadores convencionales y los costos de mantenimiento de las fuentes fotovoltaicas; la segunda función objetivo corresponde a la reducción de las pérdidas de energía asociadas al transporte de energía en la red, y la tercera función objetivo está relacionada con la minimización de las emisiones totales de CO por los generadores convencionales instalados en la red de CC. La minimización de estas funciones objetivo se logra mediante un enfoque de optimización maestro-esclavo a través de la aplicación del algoritmo de búsqueda de Vortex combinado con un flujo de potencia horario en forma de matriz. Para evaluar la efectividad y robustez del enfoque propuesto, se utilizaron dos escenarios de prueba, que corresponden a una red conectada a la red y a una red autónoma ubicada en dos regiones diferentes de Colombia. El sistema conectado a la red emula el comportamiento del recurso solar y la demanda de energía de la ciudad de Medellín-Antioquia, y la red autónoma corresponde a una adaptación de las curvas de generación y demanda para el municipio de Capurganá-Chocó. Se realizó una comparación numérica con cuatro metodologías de optimización reportadas en la literatura: optimización por enjambre de partículas, optimizador multiverso, algoritmo de búsqueda de corvus y algoritmo de enjambre de salpas. Los resultados obtenidos demuestran que el enfoque de optimización propuesto logró soluciones excelentes en cuanto a calidad de respuesta, repetibilidad y tiempos de procesamiento.
Descripción
Este documento presenta una metodología maestro-esclavo para resolver el problema de la operación óptima de generadores distribuidos fotovoltaicos (DGs) en redes de corriente continua (CC). Este problema fue modelado utilizando un modelo de programación no lineal (NLP) que considera la minimización de tres funciones objetivo diferentes en la operación diaria del sistema. La primera corresponde a la minimización del costo operativo total del sistema, incluido el costo de compra de energía a los generadores convencionales y los costos de mantenimiento de las fuentes fotovoltaicas; la segunda función objetivo corresponde a la reducción de las pérdidas de energía asociadas al transporte de energía en la red, y la tercera función objetivo está relacionada con la minimización de las emisiones totales de CO por los generadores convencionales instalados en la red de CC. La minimización de estas funciones objetivo se logra mediante un enfoque de optimización maestro-esclavo a través de la aplicación del algoritmo de búsqueda de Vortex combinado con un flujo de potencia horario en forma de matriz. Para evaluar la efectividad y robustez del enfoque propuesto, se utilizaron dos escenarios de prueba, que corresponden a una red conectada a la red y a una red autónoma ubicada en dos regiones diferentes de Colombia. El sistema conectado a la red emula el comportamiento del recurso solar y la demanda de energía de la ciudad de Medellín-Antioquia, y la red autónoma corresponde a una adaptación de las curvas de generación y demanda para el municipio de Capurganá-Chocó. Se realizó una comparación numérica con cuatro metodologías de optimización reportadas en la literatura: optimización por enjambre de partículas, optimizador multiverso, algoritmo de búsqueda de corvus y algoritmo de enjambre de salpas. Los resultados obtenidos demuestran que el enfoque de optimización propuesto logró soluciones excelentes en cuanto a calidad de respuesta, repetibilidad y tiempos de procesamiento.